GrADS教程

第一讲 GrADS简介

一、G r A D S的应用领域及其功能

*GrADS的全称：“The Grid Analysis and Display System”

*应用领域：可在UNIX工作站以及个人微机上进行地球科学领域的数据资料分析和绘图

*功能:对数据进行访问、分析和绘图

1.可以根据需要绘制单线图、直方图、等值线图、填色等值线图、流线图、矢量图、站点模型图等各类图形.

2.用描述语言编程,达到理想的绘图效果

3.可以把在GrADS中绘制的图形以文件的形式保存起来,以备对其进行编辑

4.调用GrADS的内部函数，能够对数据进行某些特定的计算，然后输出计算结果

二、GrADS中常用的基本概念

*数据格式：GrADS能够识别的数据为二进制无格式直接或顺序记录格式，该种格式数据的生成可以通过Fortran语言编程来实现。

*数据类型：格点数据（NCEP/NCAR的再分析资料）、站点数据（站点实测资料）、Grib数据（NMC产品）。*维数环境：GrADS的操作对象为4维的数据集（4D data set）,包括空间三维（纬度、经度、高度）和时间一维。可以固定其中的一维或者几维以获得低于四维的数据子集。此概念是对于格点资料而言的。维数环境的定义可以在两种坐标上进行。一种是地球坐标（world coordinate），以经纬度为度量单位；一种是格点坐标（grid coordinate），以网格点数为度量单位。

*几种文件类型：

*.dat―数据文件

*.ctl—原始数据描述文件

*.gs―GrADS控制文件，用命令run执行之

*.exe―GrADS在DOS环境下的各种执行文件

三、启动和退出GrADS

*启动GrADS的两种方式：

1.在dos环境下直接输入grads命令

即：切换到MS-DOS方式，进入到

F:\pcgrads\msdos子目录下

输入：grads

回车

2.从windows桌面上的“我的电脑”进入F:\pcgrads\子目录，然后双击g.exe图标

*注意：在启动GrADS时，系统会问你以何种方式进入。此时有四个参数可供选择：b—以批处理的形式运行GrADS

l—以风景画的形式运行GrADS,此时其硬拷贝输出的区域大小为11×8.5英寸。

p—以肖像画的形式运行GrADS,此时其硬拷贝输出的区域大小为8.5 ×11英寸。

c—在GrADS启动后，首先执行其后提供的命令。

如果直接键入回车，GrADS将以风景画的形式启动。

*因此，在画图时要注意，不要把画图区域取得超过硬拷贝输出区域的大小。

*进入GrADS后一般可以看到两个窗口，上面一个为字符窗口，可以输入命令以及显示执行命令后的回应信息；下面一个为图形输出窗口。两个窗口中红色的为当前窗口。

*退出GrADS时，在字符窗口中键入：

quit

回车

即可。

四、G r A D S中的基本操作

*open—打开一个格点或者站点数据文件

例如：open f:\grads_exer\omega4.ctl

*display(d)—绘图

例如：d rain.2

d slp/100

d mag(u,v)

*set—依据其后所选择的参数对维数环境、图形类型、图形要素、字符属性以及地图投影方式等进行设置，例如：

set lat–90 0—设置纬度变化从南纬90º-0º

set lon 180 230—设置经度变化从西经180º -130º

set lev 1000—设定高度维数固定为1000hPa等压面

set t 12—设定时次固定为数据集中的第12个时次

set z1 5—设置高度维数变化从第1至第5层

*clear（c）—清屏，清除图形窗口的内容

*query（q）—系统环境设置查询命令

例如：q dims—查询当前维数环境

q time —查询当前时间

q files —列出当前打开的数据文件

*run—执行形式为*.gs的文件中定义的操作

实习：

open f:\grads_exer\omega4.ctl

设置维数环境、图形类型等,并画图

第二讲调用GrADS数据文件

一、调用数据文件简介

在使用GrADS的命令来分析数据以及画图之前必须先打开数据文件。可以只打开一个文件，也可以同时打开多个数据文件。

注意：

*GrADS只支持格点以及站点资料。

*GrADS调用的数据文件必须是直接访问的二进制文件，并且文件中数据的存放顺序为：时间、层次、变量、纬度、经度

例如：如果我们给了一个12层的垂直速度资料（见F:\grads_exer\omega1950.dat，相应的数据描述文件为：omega4.ctl）,在读取数据时，先固定时间、层次、变量和纬度，只有经度变化；然后固定时间、层次和变量，纬度变化一次后所有经度又发生变化。依次类推，对于同一时次的资料，只有当所有层次的资料存放完毕后，才开始存放下一个时次的资料。

*在GrADS中打开数据文件主要是通过数据描述文件（data descriptor file）来实现的，也就是说数据文件和数据描述文件是分离的。数据描述文件给出了数据文件的名字、画图使用的坐标、变量名以及变量的个数等。

*数据描述文件的形式为*.ctl，也即数据描述文件的后缀为ctl。编写数据描述文件时可以用记事本、FORTRAN以及dos下的EDIT编辑器，但是要注意文件名要加后缀。这里我们建议用FORTRAN来写数据描述文件。

*在进行运算或者图形操作之前必须先打开一个数据描述文件，即在GrADS命令窗口中输入命令：open f:\grads_exer\omega4.ctl

二、创建GrADS数据文件

下面介绍如何创建能够被GrADS识别和调用的格点以及站点数据文件

•1.创建格点数据集

我们可以用FORTRAN语言中直接存取的输入输出方式来建立二进制文件，下面给出两个例子来加以说明:

Exampl1:

real z(72,46,16)

open(8,file=‘grads.dat’,form=‘unformatted’,

# access=‘direct’,recl=72*46)

irec=1

do 10 i=1,16

write(8,rec=irec)((z(j,k,i),j=1,72),k=1,46)

irec=irec+1

10 continue

Exampl2:

real z(72,46,16)

open(8,file=‘grads.dat’,form=‘binary’)

write(8)(((z(j,k,i),j=1,72),k=1,46),i=1,16)

•2.创建站点数据

如果我们有形式如下的站点月降水资料：