GrADS第2章 数据处理解析
第二讲-GrADS绘图的各种设置培训讲学
例1：tmp.gs ‘reinit’ ‘open tmp.ctl’ ‘enable print tmp.gmf’ ‘set lon 60 180’ ‘set lat 0 50’ ‘d tmp’ ‘print’ ‘disable print’ 注释行前面加*号。
gmf文件的后期处理
• *.gmf可用GrADS自带的gv软件打开，然 后可拷贝粘贴到Word文档。
系统运行环境的参数设置和功能定义
• 维数环境设置 • 图形类型设置 • 图形要素设置 • 字符属性设置 • 地图投影设置 • 坐标要素控制 • 绘图区域设置 • 基础绘图指令 • 系统参数设置
维数环境设置:
在数据描述文件(ctl文件)中给出了各物理变量的时空维 数范围，依据ctl文件对绘图时的维数环境进行设置 。
display（或d）表达式 display命令是对表达式处理后进行屏幕图 形显示。最简单的表达式是变量名的缩写。
clear（或c） clear是清屏命令，清除图形窗口的内容。
reset 除了以下各项外重新初始化GrADS设置。 1）不关闭打开文件；2）不释放定义的对象 ；3）不改变set display命令设置的状态。
GrADS系统命令
查询：
ga-> query ctlinfo 1 ↵ 查询文件的ctl信息，最全面！
ga-> q file 2 ↵ 简要查询文件的信息
ga-> q files↵ 查询已打开的文件名
set各类选项 set命令式GrADS中功能最强大的命令，用 于设置各种环境参数包括维数环境、图形类 型、图形要素、屏幕显示等等。
• 也可另存为其他文件类型。
生成图形文件的第二种方法
• printim filename <options>
grads
陈权亮 成都信息工程学院 大气科学学院 2010年 2010年8月
GrADS(Grid Analysis and Display System)
相关网络资源 数据格式 数据描述文件(ctl文件 文件) 数据描述文件 文件 图形的显示 Computation GrADS scripts file（gs file） （ ） Station data
GrADS相关网络资源
Homepage: /grads/ Script Lib: /grads/gadoc/library.html /atmos/gadoc/library.html 中文手册: /grads/index.html 英文文档: /grads/gadoc/index.html 讨论区: /cgi-bin/forum/forums.cgi?forum=3
ENDVARS
数据描述文件
数据描述文件为文本格式文件，每行记录的各项 数据描述文件为文本格式文件， 以空格分开，注释行在第一列打“ ” 以空格分开，注释行在第一列打“*”，注释行不 能出现在变量列表中，每行记录不超过80个字符 个字符， 能出现在变量列表中，每行记录不超过 个字符，
– ① 二进制数据文件名（这里为 二进制数据文件名（这里为MODEL.DAT ） – ② 本数据集说明标题（5 Days of Sample Model Output） 本数据集说明标题（ – ③ 数据集的数据类型、格式、选项和缺省值定义 数据集的数据类型、格式、 （dtype，format，options，undef） ， ， ， ） – ④ 时空维数环境设置 时间、空间的范围和分辨率 时空维数环境设置(时间 空间的范围和分辨率) 时间、 – ⑤ 最后是变量定义 有那些要素及这些要素的层次 最后是变量定义(有那些要素及这些要素的层次 有那些要素及这些要素的层次)
GrADS绘图软件使用手册
GrADS绘图软件实用手册2002年1月目录第一章 GrADS绘图软件概述1.GrADS绘图软件简介2.Internet上的GrADS资源2.1GrADS在Internet上的主页2.2 windows环境下GrADS资源3.GrADS绘图软件的安装（windows环境）3.1在windows环境下安装GrADS软件包3.2X server 的安装第二章 GrADS绘图模板1.GrADS示例演示1.1 启动GrADS1.2 退出GrADS1.3 示例演示GrADS命令的使用2.GrADS绘图模板3.GrADS模板的高级应用3.1GrADS描述语言3.2GrADS高级模板的应用第三章 GrADS数据格式1.格点数据描述文件1.1 数据描述文件各项解释1.2 生成model.le.dat和model.le.ctl文件的程序代码片段2.站点数据的格式附录1.如何精确控制图形输出的尺寸—Landscape纸型2.台站资料的显示3.Linux环境下的安装第一章 GrADS绘图软件概述1GrADS绘图软件简介The Grid Analysis and Display System(GrADS) 是一套应用广泛、使用方便的科学数据绘图软件包。
其主要特点：z GrADS属于自由软件，可以从Internet上免费获得。
z可运行于各种Windows 和Unix工作平台。
z GrADS可用于4D数据的分析。
既经度、纬度、层（气压层、高度层等）和时间/xyzt 4维。
数据可以是格点化的数据或离散点数据。
GrADS特别适用于气象类数据的分析。
但也完全可以用于更广泛类型的数据分析。
z GrADS有多种显示方式：等值线、流线、矢量图、风矢量图、站点填图、折线图、直方图等多种两维图形。
z可处理多种数据格式的数据。
GRIB、NetCDF、HDF-SDS等通用数据格式和系统自定义的一种二进制数据格式。
z采用命令行输入的方式交互式地显示图形。
第二章grads基本命令2013
GRADS (Grid Analysis and Display System)讲义（2）基本操作命令主要内容一、Unix和Dos环境下的命令（了解）二、Grads基本操作命令三、查询命令讲解四、三类坐标简介一、Unix和Dos环境下的命令二、基本操作命令命令浏览1. open /sdfopen/xdfopen 打开数据描述文件 open *.ctl2. d 显示一个GrADS "表达式“3. set 设置在绘图中所需要的环境变量（以后讲）4. c 清屏、换页5. quit 退出GrADS6.run:*.gs7．qury(q) 查询命令（见下面的四）8．生成图形文件1）Enable print *.gmf……d varprintdisable print2）printimPrintim filename options(输出文件名) （任意选项）Options:Gif :输出gif格式（缺省PNG格式） Black/white:采用黑色/白色背景xNNN/yNNN：水平分辨率比如：printim uwind.png x1000 y800Printim vwind.gif gif x1000 y800 white 9．Reset：除了open命令外，其它命令都被清除 10．Reinit:相当于刚进入GrADS的状态。
13. define 定义新的变量（以后讲）14．Modify（以后讲）15.draw:一些基础绘图指令（以后讲）16、！直接执行Unix或者DOS shell中的命令ga>!dir *.ctl注意：前面unix和DoS下面的命令在GrADS 中加入!都可以用。
三、三类坐标简介1、页面坐标：用英寸表示， 11×8.5英寸或8.5×11英寸。
2、地图坐标：经纬度、层次、时间和变量值。
时间坐标是绝对时间格式（如：01JAN1982），变量值是一维图形的变量值坐标，如曲线图等。
利用GrADS读取NCEP再分析资料格点数据
收稿日期:2004-08-30第一作者简介:方庆文(1966-),男,高工,副局长,主要从事行政管理工作。
文章编号:1003-6598(2004)05-0034-03利用GrADS 读取NCEP 再分析资料格点数据方庆文1,潘永地2,郑锋3,李波3(11贵州省铜仁地区气象局,贵州铜仁 554300;21浙江省温州市气象局,浙江温州 325003;31贵州省气象台,贵州贵阳 550002) 摘 要:简单介绍了美国国家环境预报中心(NCEP )和美国国家大气研究中心(NCAR )的再分析资料,简明阐述了GrADS 软件的获得、安装、使用,讨论了读取输出NCEP 资料的gs 程序编写,从而为广大基层台站利用NCEP 再分析资料进行研究应用提供参考。
关键词:NCEP ;资料读取;输出 中图分类号:TP319 文献标识码:C1 引言在基层台站的气象研究、气象实际业务应用中常常将气象台站的历史资料仅仅作为资料来源,随着研究的深入,数值预报技术的发展,越来越多的研究需要丰富的格点资料支持。
NCEP/NCAR 再分析资料内容丰富,资料年限包含1948年到现在,成为目前气象研究、业务应用的重要数据来源。
这些资料可以由许多图形软件输出图形,也可以通过Portran 、IDL 等编程实现,但需要Netcdf 库的支持和较高的编程水平。
如何使硬件设备、软件人才配备不足的基层台站方便地利用NCEP/NCAR 再分析资料解决一些实际问题呢?本文针对这一情况阐述如何用可免费得到的GrADS 软件编写读取输出NCEP 资料的gs 程序。
2 NCEP/NCAR 再分析资料介绍美国国家环境预报中心(NCEP )和美国国家大气研究中心(NCAR )对全球从1948年到现在的气象资料进行再分析形成格点资料。
这些资料对外公开,成为广大气象研究者的重要数据来源。
在美国国家环境预报中心网站( )上的搜索栏(Search )中输入ncep ncar 点击GO 按纽,即进入再分析资料的下载地址。
第2章GrADS数据格式
• ZDEF number LINEAR start increment 或ZDEF number LEVELS value-list
设置垂直网格点与气压面的映射关系。
• TDEF number LINEAR start-time increment
设置网格值与时间的映射关系 。
2. 数据描述文件的形式 以上述格点数据描述文件为例：
DSET D:\model.le.dat UNDEF 2.56E33 TITLE 5 Days of Sample Model
Output
XDEF 72 LINEAR 0.0 5.0 YDEF 46 LINEAR -90.0 4.0 ZDEF 7 LEVELS 1000 850 700 500 300 200
tdef 4 linear jan1994 1mo
vars……
2.3 其他格式数据资料的使用
1. NetCDF数据格式的资料（*.nc） GrADS可以直接处理这种格式的数据，
不需要另外编写数据描述文件。
使用命令： ga_> sdfopen <路径>文件名.nc
2. GRIB码数据格式的资料
GrADS可以直接读取该格式的数据，但是 须使用“grib2ctl”和“gribmap”命令先生 成该文件的数据描述文件（.ctl）和指针 文件（.idx）。
• NetCDF网络通用数据格式：自定义 数据格式，精确性好，便于传输。
• GRIB码数据格式：是自定义的数据 格式，压缩率高，占用空间小。
2.2 Binary数据格式文件的使用
GrADS绘图不能直接使用“Binary 数据文件”，而是通过“数据描述文 件”间接使用“数据文件”。
GRADS学习
”Grads”教学中的一些体会李丽平目前有很多流行的绘图软件，如MICAPS、Grapher、Excel、GrADS、Surfer、NCL、MATLAB等，不同的软件有其不同的特点和优势。
GrADS不仅能够绘制图形、进行简单统计计算、物理量的计算，还可进行数据格式的转换。
当前气象学研究中许多格点资料（如NCEP/NCAR和ECWMF资料）均需用GrADS软件进行处理，该软件因此也成为气象、海洋专业科研工作者和高校学生做研究论文使用最广泛的的绘图软件之一，并成为本科生和函授研究生必须选修的一门课程。
GrADS作为一门应用性的课程，内容包含了若干命令，在学时有限的情况下，如何让学生在短时间内掌握其中最核心的内容，做到尽快入门，这是教学中值得研究的一个重要问题。
本文是作者根据多年教授GrADS课程的教学经验，从一个宏观的角度去引导学生如何尽快掌握GrADS的精华，这对于初学者的学习起到一个引导的作用，对于已经学习了GrADS 课程，但还未更多使用这一软件的同学，起到进一步理清思路，凝练重点，促进知识巩固的作用。
1 GrADS学习中的几个重点命令1.1 GrADS作图的一般步骤GrADS作图一般包括四个步骤，即打开数据描述文件、输入GrADS内部命令、保存图形、退出GrADS。
1.2 几个重要的GrADS命令1）打开文件的命令（open/sdfopen/xdfopen）主要用于打开数据描述文件或者数据文件，命令形式为ga->open data.ctlga->sdfopen u.ncga->xdfopen wind.ddf2）查询命令（query或者q）主要用于查询数据资料的时空结构、变量等信息。
ga->q file 2ga->q ctlinfo 13）关闭数据文件的命令（close）ga->close 2ga->close 1注意要先关闭后打开的文件。
4）设置维数环境（set）ga->set lon 60 160ga->set lat 20 50ga->set time Jul1983ga->set lev 200上面的lon、lat、time、lev为地图坐标，也可以换为格点坐标（x\y\z\t）表示。
第2章 GrADS数据处理(续)
定义Y方向网格点值与纬度的映射关系。 定义 方向网格点值与纬度的映射关系。 方向网格点值与纬度的映射关系
ZDEF number LINEAR start increment 或ZDEF number LEVELS value-list
设置垂直网格点与气压面的映射关系。 设置垂直网格点与气压面的映射关系。
3.数据描述文件的构成 数据描述文件的构成
每个数据描述文件一般包含以下几项： 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（ 被描述的数据文件名（dset） ） 该数据说明文件的标题（ 该数据说明文件的标题（title） ） 数据类型、和选项（ 数据类型、和选项（dtype,options） ） 缺测值说明（ 缺测值说明（undef） ） 时间、 时间、空间维数环境设置 （xdef,ydef,zdef,tdef） ） 变量定义（ 变量定义（vars,endvars） ）
*关于template使用
多个连续时间序列原始数据文件想用一个数据描述 文件统一地描述这些原始数据时采用该选项。
dset h%y4%m2.grd sample grid 9999 template
例如： h199401.grd h199402.grd h199403.grd h199404.grd . . .
数据描述文件（ 文件 文件） 数据描述文件（ctl文件）是 原始数据文件的描述文件， 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。 描述原始数据集的基本信息。
2. 数据描述文件的形式
以下是一个格点数据描述文件的例子： 以下是一个格点数据描述文件的例子：
* this is an example to demonstrate the data descriptor file DSET D:\ua.dat TITLE Upper Air Data DTYPE grid OPTIONS byteswapped UNDEF -9.99E33
grads处理多个ctl文件和nc文件解析
grads处理多个ctl文件和nc文件2011-10-10 21:03:59| 分类：grads学习| 标签：|举报|字号大中小订阅下载LOFTER我的照片书 |用grads处理多个相同格式的数据时若单个单个处理非常麻烦，当文件非常多的时候是单个处理是不实际的。
下面介绍一种方法;第一步，在这种情况下可以重新写一个ctl描述文件，其文件变量都和已知的ctl相同，若原来的n文件只是时间不同，那么新描述文件的时间维数是所有原文件的时间的和。
同样，若其他维数不同时也用同样的方法处理。
第二步，在第一行之后添加一行：options template 表示多个时间序列原始数据文件想用一个描述文件统一地描述。
这些原数据的原文件名由dset定义的形势命名文件名。
第三步，修改dset 的文件名。
原路径不变，把文件名用％表示。
其中：％y2 代表两位数年％y4 代表四位数年％m1 代表一位或者两位数的月％m2 代表两位数月（用0补齐1位数）％mc 3个字符月份的缩写％d1 1或2位天％d2 两位天％h1 1或者2位时％h2 2位时例如：原文件其中之一的文件名为gdas2006050812f00，且所有文件只有天和时的变化那么新描述文件的文件名为：gdas200605%d2%h2f00另外如果源文件里有index项的话，需要修改其idx的文件名，假设改成fnl.idx。
并用在dos下用gribmap函数生成一个新的idx文件。
gribmap -e -i fnl.ctl（加绝对路径）open fnl.ctl就可以打开所有文件。
*************************************************************************************************************** *******************若想要提取从1951-2006年56年nc文件中的某些数据，一个一个处理非常麻烦，这里介绍种较为简易的方法。
GrADS第2章 数据处理解读
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。
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
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。
open(1,file='u.dat') open(2,file='v.dat') open(3,file='sst.dat&#n(12,file='mhy.grd',form='binary')
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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
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
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
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
!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
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
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
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。
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。
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”，
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。
!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