浅谈GRADS气象绘图软件的使用

谈GRADS气象绘图软件的使用 　              GRADS是当今气象界广泛使用的一种数据处理和显示软件系统。该软件系统通过其集成环境，可以对气象数据进行读取、加工、图形显示和打印输出。它在进行数据处理时，所有数据在GRADS中均被视为纬度、经度、层次和时间的4维场，而数据可以是格点资料，也可以是站点资料；数据格式可以是二进制，也可以是GRIB码，从而具有操作简单、功能强大、显示快速、出图类型多样化、图形美观等特点。正因为如此，GRADS已迅速成为国内外气象界通用的标准图形环境之一。 　　可以认为和GRADS有关的文件类型有：十进制的原始数据文件（＊.TXT）、二进制的数据文件（＊.DAT）、数据描述文件（＊.CTL）、批处理文件（＊.GS）和图形文件（＊.GMF）。
               气象业务中使用的站点资料或格点资料都是以十进制形式存放，而GRADS只能识别二进制的数据格式，所以使用GRADS之前的第一步就是转换数据文件；数据描述文件则是对数据文件进行说明，以便后续的操作有对象；批处理文件是把进入GRADS绘图环境后所要输入的命令写成批处理格式，以便可以自动执行输入的各项操作命令（批处理文件可单独建立，也可以略过不写，而在进入GRADS环境后一步一步地输入各项操作命令）；图形文件是GRADS已经绘制好的图形，只能用GV打开浏览。
               数据文件一般都是用Power Station或Visual Fortran来转换（也可以用C语言或其它工具）。数据描述文件、批处理文件可以在“写字板”中写好，只是在存档的时候，要把文件的后缀改为.CTL和.GS。

　　数据描述文件DAT.CTL的编写格式为：
 
　　DSETD:.GRD                                                                                           [DSET是给出所描述文件的文件名]
 
　　TITLE WEATHERDATA　　　　　　                     [该数据描述文件的标题]
　　UNDEF －9.99E33　　　　　　　　                   [缺省记录的标记]
　　XDEF 45 LINEAR40 2.5　　　　　　                  [X方向共45个格点，起始纬度为40°，步长为2.5°]
　　YDEF 15 LINEAR－10.0 2.5　　　　                    [Y方向共15个格点，起始经度为－10°，步长为2.5°]
　　ZDEF 4 LEVELS1000 850 500 200　　               [Z方向分为4层，即1 000、850、500、200 hPa]
　　TDEF 156 LINEAR JAN1982 1MO　　                       [时间共156个月，起始时间为1982年1月，步长为1个月]
　　VARS 4                                                                                             [共SLP、T、U、V 4个变量]
　　SLP 0 0                                                                                           [SEALEVE LPRESSURE]
　　T 0 0                                                                                                  [TEMPS]
　　U 3 0                                                                                                  [UWINDS]
　　V 3 0                                                                                                  [VWINDS]
　　ENDVARS                                                                                        [结束变量说明标志]

grads常用基本命令

1.基本命令
   open 数据描述文件名／打开数据文件。
   set 各类选项／设置各种环境参数。
   display（或 d） 表达式／对表达式处理后进行屏幕图形显示。
   clear（或 c）／清屏命令，清除字符窗口和图形窗口的内容。
   quit／退出 GrADS 环境，回到 Unix shell 或 DOS shell。
   eset／除了以下各项外重新初始化 GrADS 设置（即回到原缺省初始设置）：1） 不关闭打开的文件；2） 不释放定义的对象；3） 不改变 set display 命令设置的状态。
   reinit／同 reset，但同时关闭所有打开的文件，并释放所有定义的对象，如临时定义变量等。

ga>open d:gradsdata.ctl        
ga>d u/v/w/vars(display or d)
ga>c
ga>reset

2.输出图形命令
   enable print 磁盘图元文件名／打开磁盘文件（没有时创建，已存在时刷新） 用于存放随后 print 命令转换生成的当前图形的图元数据。
   print／将当前图形窗口重的图形转化为图元数据，存放在先前 enable 命令指定的磁盘文件中，每执行一次 print 即向该文件中附加一幅窗口图形。
   disable print／关闭图形硬拷贝输出转换。
ga>enable print d:gradsuwind.gmf
ga>print
ga>disable print

3.维数环境设置
               GRADS将每一个物理量场视为1个四维数据集，它包括空间三维和时间一维。维数环境的定义由SET LAT（纬度）/LON（经度）/LEV（高度）/TIME（时间）来设置，也可由SET X/Y/Z/T来设置。
ga>set lon -180 0     （设定经度变化为西经180到0度）
ga>set lat 0 90         （设定纬度变化为赤道到北纬90度）
ga>set lev 500           （设定高度维数固定为500hPa等压面）
ga>set t 1                   （设定时次固定为数据第1个时次）

4.格点资料输出图形类型设置
ga>set gxout graphics-type

graphics-type:
contour: 二维等值线绘图（缺省）
shaded:   二维填色等值线绘图
grid:       二维场不绘图，以 格形式在各 格点中央标出该场点数值
vector:   矢量箭头形式绘二维风场（缺省）
stream:   流线形式绘二维风场
barb:       风向杆形式绘二维风场
bar:         对一维场不绘单线图，而绘直方图
line:       对一维场绘直线图（缺省）
fgrid:     对二维场不绘等值线图，只将特定值的格点用指定颜色填充该格，与set fgval value color value color…… 一起使用。
grfill:   二维填色，与 shaded 的区别在于 shaded 有对 格的平滑，而 grfill 是按 格填色。

ga>set gxout shaded
ga>d tc
ga>set gxout contour
ga>d tc

5.图形图像样式设置
ga>set display color white           设置底色white/black
ga>set ccolor color                         设置等值线颜色，color：0黑，1白，2红，3绿，4兰，5青，6紫，7黄，8橘黄，9灰
ga>set ccolor rainbow                     设置等值线为七彩序列
ga>set mpdset hires                      设置地图背景（可以下载到论坛下载cnworld/cnriver/cnwater中国地图）

6.坐标设置和标注
ga>set vrange y1 y2                         设置y轴取值范围
ga>set vrange2 x1 x2                       设置x轴取值范围
ga>set xlevs/ylevs lab1 lab2……   设置x/y坐标标尺上要标记的值
ga>set xlint/ylint interval         设置x/y坐标轴的标记间隔

ga>draw title string                       设置图形标题
ga>draw xlab/ylab string               设置x/y轴表示的量
ga>set annot color     设置标注线色和线宽

7.函数命令
ga>d mag(u,v)                                     平方根，即风速大小
ga>d hdivg(u,v)                                 水平辐散（散度）
ga>d hcurl(u,v)                                 相对涡度

sin/cos/tan(expr)                             正弦／余弦／正切
log/log10(expr)                                 自然对数／10为底对数
abs(expr)                                             绝对值
pow(expr1,expr2)/exp(expr)           幂指数／e幂指数

8.一窗口画多张图
ga>setvpage 2 2 2 1
ga>d u
ga>setvpage 2 2 2 2
ga>d v
ga>setvpage 2 2 1 1
ga>d w
ga>setvpage 2 2 1 2
ga>d mag(u,v)
*此命令可以实现一个窗口画出4张图，排列顺序为：行从底到顶，列从左到右。

把下面内容ctrl+c并ctrl+v，保存为setvpage.gs文件放在gradslib文件目录下，就可以实现N张图
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
* setvpage.gs
*
* 请将setvpage.gs文件复制到grads的lib安装目录下
*
*—————————-
* 将画图页面设置为rmx × cmx块区域，
* 当前画图用第row行，第col列。
*
* 使用方法为：’setvpage rmx cmx row col’
*—————————–
* 例如：
*       ‘open model.ctl’
*       ‘setvpage 8 6 3 2’
*       ‘d u’
*—————————–
 
*            Made by MiniUFO
 
*   Sun Yat-sen University,Guangzhou,2008-5
*         Email:miniufo@163.com     
********************************************************************
 
function main(args)
 
    rmx = subwrd(args,1)
    cmx = subwrd(args,2)
    row = subwrd(args,3)
    col = subwrd(args,4)
     
    ‘set vpage off’
     
    ‘q gxinfo’
     
    line2   = sublin(result,2)
    xlength = subwrd(line2 ,4)
    ylength = subwrd(line2 ,6)
     
    ‘set vpage ‘xlength*(col-1)/cmx’ ‘xlength*col/cmx’ ‘ylength*(row-1)/rmx’ ‘ylength*row/rmx
     
    ‘set grads off’
     
return
 
* THE END *

一般也就用到这些命令了，如有需要查看grads手册。 http://blog.sina.com.cn/s/blog_60883d8f0100ise7.html