GrADS第2章 数据处理
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XDEF number <LINEAR Start increment>
或 XDEF number <LEVELS value-list>
number（>=1）给定格点数，整形；
LINEAR指明是等间隔分布格点，
Start起点坐标，负数表示西经；
increment网格间距。 LEVELS参数指明是不等间隔分布格点，列 出具体每个格点的坐标值（以空格分开）。
编程时数组大小： X方向：150-60=90，90/2.5+1=37
Y方向：40-0=40，40/2.5+1=17
Z方向： u、v为850、 200hPa ，Z为2
sst为海表温度，只有一层，Z为1
T时次：月资料，4年，共48个月
! 把数据文件读入
do 100 it=1,nt do 50 iz=1,nz read(1,*) ((u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 50 continue do 51 iz=1,nz read(2,*) ((v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 51 continue read(3,*) ((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) 100 continue
!将数据资料写入新文件中， irec重新进行记录累加
irec=0 do 200 it=1,nt do 30 iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 30 Continue do 31 iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 31 continue irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) 200 continue end
如果不考虑采用无格式直接方式存取文件的 话，可以使用下面的编程形式，较为简单。
parameter(nx=37,ny=17,nz=2,nt=48)
dimension u(nx,ny,nz,nt),v(nx,ny,nz,nt),sst(nx,ny,nt)
! 打开原始数据文件,如果数据文件和Fortran程序在一个文件 !夹下，打开数据文件时可以不写路径
TITLE Upper Air Data DTYPE grid OPTION byteswapped UNDEF -9.99E33
二进制数据的位存放顺序取反序
西经140度
XDEF 80 LINEAR -140.0 1.0
YDEF 50 LINEAR 20.0 1.0
ZDEF 10 LEVELS 1000 850 700 500 400 300 250 200 150 100 TDEF 4 LINEAR 0Z10apr1991 12hr
!将数据资料写入新文件中
do 200 it=1,nt
do 30 iz=1,nz
write(12) ((u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny)
30 Continue do 31 iz=1,nz
write(12) ((v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny)
31 continue
而是通过“数据描述文件”间接使用 “数据文件”。
1. 数据描述文件的概念
数据描述文件是原始数据文件的描述文件。 用以描述原始数据集的基本信息，包括数 据集文件名、数据类型、数据结构、变量 描述等等 。
2. 数据描述文件的形式
以下是另一个格点数据描述文件的例子：
* this is an example to demonstrate the data descriptor file *注释行 DSET ua.dat
open(1,file='u.dat') open(2,file='v.dat') open(3,file='sst.dat')
! 打开目标文件
open(12,file='mhy.grd',form='binary')
! 把数据文件读入
do 100 it=1,nt do 50 iz=1,nz read(1,*) ((u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 50 continue do 51 iz=1,nz read(2,*) ((v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 51 continue read(3,*) ((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) 100 continue
格式，压缩率高，占用空间小。例如 NCEP提供的数据资料。
NETCDF（.nc）等通用数据格式：自
定义数据格式，精确性好，便于传输。
文件中自带描述文件。
2.2 数据文件的转换
1. 转换方法
转换文件的数据存放格式，一般 是通过Power Station或Visual Fortran等软件使用Fortran或者C 语言来编程转换。
在linear中，Start起点坐标负数表示南纬； 在高斯映射中， Start起点坐标表示高斯纬度。
xdef ydef
方向 维数 定义
144 73
格 点 数
linear linear
坐标值 线性 增加
0 -90
起始 坐标
2.5 2.5
坐标 间隔
方向: 自西向东, 自南向北 (永远不变！) 单位: 个 纬度/经度 正负值: 以东为正/以北为正
vars 6
slp 0 99 sea level pressure
z 10 99 heights
t 10 99 temps td 6 99 dewpoints u 10 99 u winds v 10 99 v winds endvars
3.数据描述文件的构成
（1）每个数据描述文件一般包含以下几项： 被描述的数据文件名（dset） 该数据说明文件的标题（title） 数据类型、格式和选项（dtype, format, option） 时间、空间维数环境设置（xdef, ydef, zdef, tdef） 变量定义（vars, endvars）
第2章 数据处理
在使用GrADS绘图前，必须使所 用数据文件满足GrADS的数据格 式要求。
2.1 各类数据格式的特点
一般二进制无格式直接或者顺序记
录的数据格式：可以是格点数据或 站点数据，可以用Fortran或者C语 言读写。
需要数据描述文件.ctl
GRIB码数据格式：是自定义的数据
设臵垂直网格点与气压面的对应关系
ZDEF number < LINEAR Start increment>
YDEF 20 GAUSR40 15 表示共有20个Y方向网格点，起始点为高斯 R40网格下的高斯纬度15（即64.100S）,实 际这20个网格点对应的纬度值为：
-64.10, -62.34, -60.58, -58.83, -57.07, -55.32, -53.56, -51.80, -50.05, -48.29, -46.54, -44.78, -43.02, -41.27, -39.51, -37.76, -36.00, -34.24, -32.49, -30.73
y………5
2.数据存放形式
二进制数据排放顺序 从内循环到外循环依次是： Z x（经度）：从西到东 y（纬度）：从南到北 1 2 3 4 5……….. x z（高度层数）：从低层到高层 vars（各种物理变量） t（时次） x(lon) y(lat) z(lev) vars(不同变量) time 任何一维可省略。
例如：
正确的替换为： %y2 两位数年 %y4 4 位数年 %m1 1 或2 位数月 %m2 2 位数月（用 0补齐 1 位数） %mc 3 字符月份缩写 %d1 1 或2 位数天 %d2 2 位数天 %h1 1 或2 位数小时 %h2 2 位小时
设臵X方向格点与经度的对应关系
设臵Y方向格点与纬度的对应关系
YDEF number <LINEAR Start increment>
或 YDEF number <LEVELS value-list>
或 YDEF number < mapping Start> mapping表示映射方式，有以下几种： GAUSR15 -- 高斯R15 纬度 (Gaussian) GAUSR20 -- 高斯R20 纬度 GAUSR30 -- 高斯R30 纬度 GAUSR40 -- 高斯R40 纬度
write(12) ((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny)
200 continue end
注意事项：
二进制写入的数据必须是实型的(real) 若数据为整型，写入时要转换成实型的
real(iu(i,j,k,it))
2.2 数据描述文件（.ctl）
GrADS绘图不能直接使用“数据文件”，
irec=0 do 200 it=1,nt do 30 iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 30 Continue do 31 iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 31 continue irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) 200 continue
big-endian、little-endian 用于自动改变二进制位存放顺序
<template> 多个时间序列原始数据文件用一个数据描 述文件统一地描述描述这些原始数据时采用的选项， 这些数据文件的文件名形式由 dset 定义的形式命名 文件名，提示所含数据的时次。
例如：一个逐小时的数据集每 24小时数据放到一个 文件中，每个文件名形式为： 1may92.dat ，2may92.dat，3 may92.dat dset %d1%mc%y2.dat options template tdef 72 linear 0Z1may1992 1hr 定义时间范围和增量
UNDEF value 定义缺测值。 一般给一很大的正值或负值。 GrADS在运算操作和图形操作时将 忽略这些值点。
OPTIONS <keywords>
定义数据格式选项，keywords 有： <yrev><zrev><sequential><byteswapped> <template><big-endian><titlee-endian> 缺省时为 direct 直接记录格式（form='binary'）
<yrev>
自北向南的数据
<zrev> 自高层到低层的数据 <sequential> 顺序无格式存贮的数据
<byteswapped>二进制数据的位存放顺序取
反序
<big-endian>在SUN, SGI等机器上生成
的数据
的数据
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
服务器
<litlee-endian>在PC, DEC等机器上生成
个人电脑
（2）数据描述文件中各记录的含义：
DSET <路径/>数据文件名 给定与此数据描述文件相对应的二进 制原始数据文件名（可包含路径）。
若两者位于同一目录，前面的路径可 以省略或以“^”开始，代表两者位于 同一目录。若不在同一目录下，应给 出路径参数。如：d:/mydata/test.grd
TITLE string 用字符串string简略描述数据文件的 内容。即：数据的标题
4 3 2 1
3. 举例（格点资料）
现有ASCII码（十进制存放格式）数据资料文 件u.dat、v.dat和sst.dat， 其空间范围：60-150°E，0-40°N； 层次：u、v为850、 200hPa； 时段：1982.1-1985.12； 分辨率：2.5*2.5。 要求编写出将这三个文件转换成二进制无格式 直接存取（Grads格式.grd）文件的Fortran程 序。
或 XDEF number <LEVELS value-list>
number（>=1）给定格点数，整形；
LINEAR指明是等间隔分布格点，
Start起点坐标，负数表示西经；
increment网格间距。 LEVELS参数指明是不等间隔分布格点，列 出具体每个格点的坐标值（以空格分开）。
编程时数组大小： X方向：150-60=90，90/2.5+1=37
Y方向：40-0=40，40/2.5+1=17
Z方向： u、v为850、 200hPa ，Z为2
sst为海表温度，只有一层，Z为1
T时次：月资料，4年，共48个月
! 把数据文件读入
do 100 it=1,nt do 50 iz=1,nz read(1,*) ((u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 50 continue do 51 iz=1,nz read(2,*) ((v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 51 continue read(3,*) ((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) 100 continue
!将数据资料写入新文件中， irec重新进行记录累加
irec=0 do 200 it=1,nt do 30 iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 30 Continue do 31 iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 31 continue irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) 200 continue end
如果不考虑采用无格式直接方式存取文件的 话，可以使用下面的编程形式，较为简单。
parameter(nx=37,ny=17,nz=2,nt=48)
dimension u(nx,ny,nz,nt),v(nx,ny,nz,nt),sst(nx,ny,nt)
! 打开原始数据文件,如果数据文件和Fortran程序在一个文件 !夹下，打开数据文件时可以不写路径
TITLE Upper Air Data DTYPE grid OPTION byteswapped UNDEF -9.99E33
二进制数据的位存放顺序取反序
西经140度
XDEF 80 LINEAR -140.0 1.0
YDEF 50 LINEAR 20.0 1.0
ZDEF 10 LEVELS 1000 850 700 500 400 300 250 200 150 100 TDEF 4 LINEAR 0Z10apr1991 12hr
!将数据资料写入新文件中
do 200 it=1,nt
do 30 iz=1,nz
write(12) ((u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny)
30 Continue do 31 iz=1,nz
write(12) ((v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny)
31 continue
而是通过“数据描述文件”间接使用 “数据文件”。
1. 数据描述文件的概念
数据描述文件是原始数据文件的描述文件。 用以描述原始数据集的基本信息，包括数 据集文件名、数据类型、数据结构、变量 描述等等 。
2. 数据描述文件的形式
以下是另一个格点数据描述文件的例子：
* this is an example to demonstrate the data descriptor file *注释行 DSET ua.dat
open(1,file='u.dat') open(2,file='v.dat') open(3,file='sst.dat')
! 打开目标文件
open(12,file='mhy.grd',form='binary')
! 把数据文件读入
do 100 it=1,nt do 50 iz=1,nz read(1,*) ((u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 50 continue do 51 iz=1,nz read(2,*) ((v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 51 continue read(3,*) ((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) 100 continue
格式，压缩率高，占用空间小。例如 NCEP提供的数据资料。
NETCDF（.nc）等通用数据格式：自
定义数据格式，精确性好，便于传输。
文件中自带描述文件。
2.2 数据文件的转换
1. 转换方法
转换文件的数据存放格式，一般 是通过Power Station或Visual Fortran等软件使用Fortran或者C 语言来编程转换。
在linear中，Start起点坐标负数表示南纬； 在高斯映射中， Start起点坐标表示高斯纬度。
xdef ydef
方向 维数 定义
144 73
格 点 数
linear linear
坐标值 线性 增加
0 -90
起始 坐标
2.5 2.5
坐标 间隔
方向: 自西向东, 自南向北 (永远不变！) 单位: 个 纬度/经度 正负值: 以东为正/以北为正
vars 6
slp 0 99 sea level pressure
z 10 99 heights
t 10 99 temps td 6 99 dewpoints u 10 99 u winds v 10 99 v winds endvars
3.数据描述文件的构成
（1）每个数据描述文件一般包含以下几项： 被描述的数据文件名（dset） 该数据说明文件的标题（title） 数据类型、格式和选项（dtype, format, option） 时间、空间维数环境设置（xdef, ydef, zdef, tdef） 变量定义（vars, endvars）
第2章 数据处理
在使用GrADS绘图前，必须使所 用数据文件满足GrADS的数据格 式要求。
2.1 各类数据格式的特点
一般二进制无格式直接或者顺序记
录的数据格式：可以是格点数据或 站点数据，可以用Fortran或者C语 言读写。
需要数据描述文件.ctl
GRIB码数据格式：是自定义的数据
设臵垂直网格点与气压面的对应关系
ZDEF number < LINEAR Start increment>
YDEF 20 GAUSR40 15 表示共有20个Y方向网格点，起始点为高斯 R40网格下的高斯纬度15（即64.100S）,实 际这20个网格点对应的纬度值为：
-64.10, -62.34, -60.58, -58.83, -57.07, -55.32, -53.56, -51.80, -50.05, -48.29, -46.54, -44.78, -43.02, -41.27, -39.51, -37.76, -36.00, -34.24, -32.49, -30.73
y………5
2.数据存放形式
二进制数据排放顺序 从内循环到外循环依次是： Z x（经度）：从西到东 y（纬度）：从南到北 1 2 3 4 5……….. x z（高度层数）：从低层到高层 vars（各种物理变量） t（时次） x(lon) y(lat) z(lev) vars(不同变量) time 任何一维可省略。
例如：
正确的替换为： %y2 两位数年 %y4 4 位数年 %m1 1 或2 位数月 %m2 2 位数月（用 0补齐 1 位数） %mc 3 字符月份缩写 %d1 1 或2 位数天 %d2 2 位数天 %h1 1 或2 位数小时 %h2 2 位小时
设臵X方向格点与经度的对应关系
设臵Y方向格点与纬度的对应关系
YDEF number <LINEAR Start increment>
或 YDEF number <LEVELS value-list>
或 YDEF number < mapping Start> mapping表示映射方式，有以下几种： GAUSR15 -- 高斯R15 纬度 (Gaussian) GAUSR20 -- 高斯R20 纬度 GAUSR30 -- 高斯R30 纬度 GAUSR40 -- 高斯R40 纬度
write(12) ((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny)
200 continue end
注意事项：
二进制写入的数据必须是实型的(real) 若数据为整型，写入时要转换成实型的
real(iu(i,j,k,it))
2.2 数据描述文件（.ctl）
GrADS绘图不能直接使用“数据文件”，
irec=0 do 200 it=1,nt do 30 iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 30 Continue do 31 iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 31 continue irec=irec+1 write(12,rec=irec) ((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) 200 continue
big-endian、little-endian 用于自动改变二进制位存放顺序
<template> 多个时间序列原始数据文件用一个数据描 述文件统一地描述描述这些原始数据时采用的选项， 这些数据文件的文件名形式由 dset 定义的形式命名 文件名，提示所含数据的时次。
例如：一个逐小时的数据集每 24小时数据放到一个 文件中，每个文件名形式为： 1may92.dat ，2may92.dat，3 may92.dat dset %d1%mc%y2.dat options template tdef 72 linear 0Z1may1992 1hr 定义时间范围和增量
UNDEF value 定义缺测值。 一般给一很大的正值或负值。 GrADS在运算操作和图形操作时将 忽略这些值点。
OPTIONS <keywords>
定义数据格式选项，keywords 有： <yrev><zrev><sequential><byteswapped> <template><big-endian><titlee-endian> 缺省时为 direct 直接记录格式（form='binary'）
<yrev>
自北向南的数据
<zrev> 自高层到低层的数据 <sequential> 顺序无格式存贮的数据
<byteswapped>二进制数据的位存放顺序取
反序
<big-endian>在SUN, SGI等机器上生成
的数据
的数据
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
服务器
<litlee-endian>在PC, DEC等机器上生成
个人电脑
（2）数据描述文件中各记录的含义：
DSET <路径/>数据文件名 给定与此数据描述文件相对应的二进 制原始数据文件名（可包含路径）。
若两者位于同一目录，前面的路径可 以省略或以“^”开始，代表两者位于 同一目录。若不在同一目录下，应给 出路径参数。如：d:/mydata/test.grd
TITLE string 用字符串string简略描述数据文件的 内容。即：数据的标题
4 3 2 1
3. 举例（格点资料）
现有ASCII码（十进制存放格式）数据资料文 件u.dat、v.dat和sst.dat， 其空间范围：60-150°E，0-40°N； 层次：u、v为850、 200hPa； 时段：1982.1-1985.12； 分辨率：2.5*2.5。 要求编写出将这三个文件转换成二进制无格式 直接存取（Grads格式.grd）文件的Fortran程 序。