气象常用绘图软件grads课件.ppt

2023/1/21,气象中常用绘图方法,学习经验交流,2,500hPa高度场（1、4、7、10月）,3,4,亚洲季风区7月850hPa矢量图,5,冬季1000hPa高度场多冰年、少冰年平均环流及它们的合成场（阴影区为通过0.05信度检验）,6,7,SST和Sea Level分布图,8,Set mpdset neim shanx1 shanx2,9,Set mpdset yunn,10,Set mpdset cn,中国政区图,11,主要内容,气象中常用的绘图方法 Grads,surfer,matlab,mapinfo,12,简介,GrADS 是Grid Analysis and Display System的缩写,它由美国马里兰大学气象系Brian E.Doty开发。利用该系统可实现包括格点数据和站点数据的彩色气象图形分析和显示。具有操作简便、功能丰富、图形美观、显示快速的特点。在国内外气象界得到广泛应用。版本：V1.5,V1.6.8,V1.7.7，V1.7.9等目前使用得比较多的V1.8sl11,13,站点数据文件，包含各个站点的经纬信息以及物理量信息。netCDF（Network Common Data Form）格式，自带描述数据文件。GRIB格式，较高压缩率的数据文件。（需控制文件以及额外的GRIB索引文件*.idx）,GrADS可处理的文件结构类型,14,在windows环境下安装GrADS软件包,运行可执行文件(GrADS-1.8sl11-win32e.exe)进入第一个画面：用鼠标选择“Install”键，,15,在windows环境下安装GrADS软件包,16,在windows环境下安装GrADS软件包,系统显示缺省安装在:“c:Program FilepcGrADS”。,17,在windows环境下安装GrADS软件包,18,GrADS 软件包的组成,Grads.exe 系统的核心文件,由此进入GrADS环境Dos4gw.exe 由GrADS.exe文件调用Gribmap.exe 产生格点资料映射文件(*.idx)Gribscan.exe 看Grib码资料，转为TXT格式文件Gxtran.exe 显示*.gmf格式的图形文件Stnmap.exe 产生台站资料的映射文件(*.map)Wgrib.exe Grib码资料的解读程序Gv.exe 将*.gmf格式的图形文件转换为*.wmf 格式,19,左上角一个窗口是图形显示区，GrADS的所有图形输出结果在此窗口下显示；下部为打开的GrADS命令窗口。,20,启动GrADS,GrADS在初始化绘图环境之前，将提示用户选择风景画(Landscape)或肖像画(Portrait)形式。风景画形式的大小为118.5英寸，肖像画为 8.5 11英寸。启动GrADS系统时，有以下选择：-b 以批处理形式运行GrADS。-l 以风景画形式运行GrADS。-p 以肖像画形式运行GrADS。,11,8.5,8.5,11,21,提示显示“ga-”，说明正处于GrADS命令等待状态。GrADS的所有命令都只能通过该窗口输出，所有文字 信息也都由此窗口输出。,22,GrADS命令采用以下格式：ga-命令，输入的参数不包括“”符号，“”内的部份可以省略。在GrADS命令提示符下，一步步输入各种GrADS命令产生各种图形。,23,通过描述文件（*.ctl）操作二进制文件。open 描述文件名,绘图基本语句,例1，open d:sample1.ctlset lon 71 141set lat 15 55set t 1set gxout contourd hgt,对于netCDF格式（*.nc）自带描述文件 sdfopen 文件名,24,sample1.ctl dset d:sample1.grd undef-9.99E+33 title NCEP/NCAR ReANL PROJECT xdef 144 linear 0.000 2.500 ydef 73 linear-90.000 2.50 zdef 17 levels 1000 92520 10 tdef 480 linear JAN1958 1mo vars 3 HGT 17 99 Geopotential height(gpm)T 17 99 Temperature(K)PSL 0 99 Sea surfce pressure(Pa)endvars,格点数据描述文件,25,sample2.ctl dset D:sample2.grd dtype station stnmap D:sample2.map undef-999.0 title Rain data of 160 station of China tdef 49 linear Jan1951 1mo vars 1 R 0 99 temperature endvars,站点数据描述文件,26,GrADS基础绘图操作,当成功打开数据文件后，即可根据文件的内容，在绘图窗口中进行绘图操作。display 变量名 或者 d 变量名 命令q file1查询当前文件信息,27,GrADS基本绘图类型,等值线图 set gxout contour 单线图 确定数据维数显示变量即可 直方图 set gxout bar 矢量图 set gxout vector 流线图 set gxout stream 填色图 set gxout shaded 特殊的数据输出格式 set gxout fwrite,28,常用的绘图控制语句,设置数据维数 set lat 15 55 set lev 850设置坐标 set xlopts color thickness size X坐标设置 set xlopts 2 4 0.18 set zlog on Z坐标取对数坐标 set xlabs x1|x2|x3|x4,29,常用的绘图控制语句,等值线线形、间隔 set cstyle style set cint value set cmin(cmax)set black value1 value2设置绘图区大小 set parea 1 10.5 1 8,30,图形的输出方式,图形输出语句:printim d:300.gif gif white x1024 y768 也可以是gmf格式的默认输出的图形格式为GrADS meta file,可用附带程序Gv.exe或者Gv32.exe查看并拷贝到Word文档中。,31,Gv图形处理程序,32,麦卡托投影 Mercators projection 等值线,33,麦卡托投影 Mercators projection等值线+色斑,34,麦卡托投影 Mercators projection风矢量,35,极地投影 等值线、色斑,36,地图投影设置,set mproj proj proj取值包括：latlon缺省设置，用固定的投影角进行lat/lon投影 scaled用不固定的投影角进行latlon投影 nps北半球极地投影 sps南半球极地投影 robinson robinson投影 lambert lambert投影,37,站点资料绘图一般程序,所需的资料信息 站点的某种物理量，各个站点的经纬度信息资料 利用Fortran程序建立站点资料的二进制文件。利用stnmap程序生成站点映射文件。特定的地理网格数据文件和对应的控制文件利用GrADS自带的插值函数将站点数据插值 到特定的网格上。,38,站点资料二进制文件建立,依靠一段特定格式的Fortran程序完成。普通的站点资料 站点号 纬度 经度 数据 50353 呼玛 51.43 126.39 23.5 50632 博科图 48.46 121.55 24.5 50953 哈尔滨 45.41 126.37 22.5 54094 牡丹江 44.34 129.36 20.5,39,变量声明部分以及初始化,parameter(N=160)real lat(N),lon(N),T(N)character*8 staid(N)integer lev,flag real tim tim=0.0 flag=1 lev=1,40,站点资料文件的写入格式,已经读取经纬度信息和气温资料Open(20,FILE=sta1.grd,form=binary)do i=1,NWrite(20）staid(i),lat(i),lon(i),tim,lev,flag,T(i)enddolev=0Write(20)staid(N),lat(N),lon(N),tim,lev,flag Close(20).,41,建立相应的控制文件和站点映射文件,建立站点资料控制文件（*.ctl）。建立相应的站点映射文件:在命令提示符（Windows2000系统中为：开始运行cmd.exe）下，运行GrADS安装目录/Win32/stnmap.exe程序。命令格式：stnmap 站点资料控制文件名成功的话将会产生相应的资料地图映射文件（*.map）,42,对以上流程的检验,需要初步检验一下成果，以确保下一步绘制等值线的资料成功。在GrADS命令窗口中打开相应站点资料控制文件名并显示变量，可看到数据标记在相应的站点上。,43,带有国界的地图：Set mpdset mresSet mpdset hires,44,特定的地理网格数据,此文件为创建插值网格而建立。一般而言，我们不需自己创建。对于特定的问题，需要特定的地理网格数据。可通过控制文件观察地理网格数据。常见的控制文件为Grid.ctl,45,中国区地理网格资料控制文件Grid.ctl,dset d:kkkgrid.grd undef-999.0 title Sample Data xdef 71 linear 70 1 ydef 41 linear 15 1 zdef 1 linear 500 1 tdef 1 linear jan1951 1mo vars 1 g 0 99 grid data prepared for oacres function Endvars,46,地理网格数据说明,从控制文件可以看到，地理网格资料其实是一个7141的数组资料。在GrADS中打开此控制文件（Grid.ctl）,设定图形输出类型 set gxout grid 可看到所有的数据均由0和1组成。其中需要绘制等值线的区域由1填充，而其他的区域由0填充。,47,48,地理数据的进一步说明,地理数据的作用在于确定插值网格。事实上，可以利用Fortran程序直接读取Grid.grd 的数据，并根据需要重新设计网格。如果需要 的话，可自由编制所需网格。,49,插值程序,插值借助于GrADS自带函数oacres。插值/绘图工作由多条命令组成，既可在GrADS命令窗口中逐条完成，也可在GrADS Scripting Language完成。,50,绘制站点数据等值线主要命令,open d:kkkGrid.ctl open d:kkkT160.ctl.define A=oacres(g(t=1),t.2,2.0)define B=maskout(A,g(t=1)-0.5)display B.,第1个文件中的变量,第2个文件中的变量,插值半径,51,绘图结果,地图上长江、黄河、南海的绘制依靠特定的GS程序完成,52,53,需要注意的问题,因绘制站点数据等值线涉及方面较多，应该首先确保插值前站点数据文件和站点地图映射文件（*.map）正确生成,否则插值极易失败。若站点数据包含多个时次，应该注意使地理网格数据控制文件的时间与其保持一致，在插值函数中最好有时间声明。,54,GrADS脚本语言-GrADS Scripting Language,借助于GrADS Scripting Language(GS)，可大幅简化GrADS的绘图过程，实现较为复杂的绘图控制功能。通过内建函数，可实现一定的计算功能。运行方式：在GrADS命令提示符下：(run)GS文件名,55,GrADS Scripting 示例,reinit open d:mmgrid.ctl open d:mm.ctl set mpdset cnworld set lon 102 122.5 set lat 20.2 40 set xlevs 102.5 105.0 107.5 110.0 112.5 115.0 117.5 120.0 122.5 set ylevs 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 35.0 37.5 40.0 set t 1,56,define tds=oacres(gtd,td.2)set gxout contour set cint 2 set ccolor 2 cnbasemap tds Draw title 300(2008-01-10)printim d:300.gif gif white x1024 y768,57,*.map文件的生成,至此，数据文件已经准备好，我们可以绘图了,58,*.map文件的生成,也可以在Grads命令窗口中输入：！Stnmap i 路径*.ctl 路径*.map,59,60,在图中作标记的简单方法,61,SURFER绘图软件,Surfer软件是Golden Software公司研制的基于Windows系列操作系统的插值绘图软件，是一个十分流行的小型软件。该软件可处理离散点资料、格点资料，可以绘制等值线图、三维立体图等，也可添加研究区域的部分地理信息、在资料点上显示标注等；提供了传统的Windows界面，操作简单，同时它还可通过VB等编程语言将其强大的功能嵌入到用户开发的系统中。,62,The End,谢 谢！,