原创浅谈GRADS气象绘图软件的使用

 2009-9-1 16:41  5485 4 4 分类: 软件与OS

陈建萍1 ，陈兴旺2 ，李　进2

(1.江西省人工影响天气领导小组办公室，江西南昌　330046；2.江西省气象技术装备中心，江西南昌　330046)

　[/td] [/tr][tr][td]　　摘　要：通过编制具体的应用程序，介绍了气象绘图软件GRADS的使用方法。

　　关键词：GRADS　软件　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。

1　GRADS有关的文件类型和维数环境

　　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。

　　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。

2　GRADS的使用方法

　　文中采用1982年1月～1994年12月共156个月气象场中的
1 000 hPa的海平面气压、温度以及850 hPa、500 hPa、200
hPa的u、v风场的月平均数据和45°×15°的格点资料，来举例说明GRADS的具体使用方法（经度为40°E～150°E，纬度为
10°S～25°N）。

2.1　数据文件的转换

　　格点资料用Power Station转换，程序如下：

　　PARAMETER(NX=45,NY=15)

　　REAL GRID(45,15)　　　　　　　　[格点资料数组大小]

　　CHARACTER＊60 AA(156)　　　　　[定义数组前的说明为字符串]

　　CHARACTER＊20 DNAME(8)　　　　　[资料文件的数量]

　　DATADNAME/'D:.DAT','D:.DAT',

　　＄'D:.DAT','D:.DAT',

　　＄'D:.DAT','D:.DAT',

　　＄'D:.DAT','D:.DAT'/

　　[须描述资料文件的列举]

　　DO 10 N=1,8< /FONT>

　　OPEN(10＋N,FILE=DNAME(N))

　　10 CONTINUE

　　[依次打开各个资料文件]

　　OPEN(20,FILE='D:.GRD',FORM='BINARY',

　　＄ACCESS='DIRECT',RECL=NX＊NY＊4)

　　[把所有须描述的资料文件数据同时放入1个文件ALLDAT中，以便只须1次转换后便可以随意调取]

　　INUMBER=0

　　DO 100K=1,156< /FONT>

　　DO 20 N=1,8< /FONT>

　　READ(10＋N，50)AA(K)

　　READ(10＋N,40)((GRID(I,J),I=1,NX),J=1,NY)

　　INUMBER=INUMBER＋1

　　WRITE(20,REC=INUMBER)((GRID(I,J),I=1,NX),J=1,NY)

　　20 CONTINUE

　　100 CONTINUE

　　[本程序按经纬度顺序先读写第一时刻的SLP、SST、U850、U500、U200、V850、V500、V200，再读写第二时刻的资料，依次类推...]

　　40 FORMAT(15F4.0)

　　50 FORMAT(A60)

　　END

2.2　数据描述文件的编写

　　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]

　　TITLEWEATHERDATA　　　　　　[该数据描述文件的标题]

　　UNDEF－9.99E33　　　　　　　　[缺省记录的标记]

　　XDEF45 LINEAR40 2.5　　　　　　[X方向共45个格点，起始纬度为40°，步长为2.5°]

　　YDEF15 LINEAR－10.0 2.5　　　　[Y方向共15个格点，起始经度为－10°，步长为2.5°]

　　ZDEF4 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]

　　VARS4 [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]

2.3　批处理文件的编写

　　如果我们欲编制批处理文件时，则应注意在用写字板编写GS文件时，必须在各项命令两边加单引号。如
绘制经度为40°E～150°E，纬度为－10°S～25°N，时间为1982年10月（第10时刻）的850
hPa等风速矢量图时，其批处理文件DAT.GS可以写成以下语句：

　　‘OPEN D：．CTL’　　　　　　　

　　‘SET LON 40 150’　　　　　　　　　　　　　　

　　‘SET LAT －10 25’　　　　　　　　　　　　　

　　‘SET TIME T 10’　　　　　　　　　　　　　

　　‘SET LEV 850’　　　　　　　　　　　　　　　

　　‘ENABLE PRINT D；．GMF’　

　　‘SET GXOUT VECTOR’　　　　　　　　　　　　　

　　‘SET CCOLOR 5’　　　　　　　　　　　　　　　

　　‘DISPLAY U；V’　　　　　　　　　　　　　　　

　　‘PRINT’　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　‘DRAW TITLE 10/1982 WINDS’　　　　　　　　　

　　‘QUIT’　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　以上各项命令都可以根据自己的需要进行更改。比如：想要绘制经度为40°E～150°E，纬度为
－10°S～25°N，时间为1984年6月的1 000 hPa气温场和温度场的合成流线图，就可以把以上的批处理文件改为：‘OPEN
D：.CTL’，‘SET LON40 150’，‘SET LAT－10 25’，‘SET T 30’，‘SET LEV
1000’，‘ENABLE PRINT D；.GMF’，‘SET GXOUT CONTOUR’，‘SET CCOLOR 5’，‘SET
CSTYLE 3’，‘DISPLAY T’，‘SET CSTYLE 1’，‘DISPLAY SLP’，‘PRINT’，‘DRAW TITLE
6/1984 WINDS’，‘QUIT’。

3　结语

　　当然，GRADS可以绘制的图形远不止这些，若固定经度、时间，让
纬度、高度变化，则可以画出气象场的剖面图；若固定经、纬度和高度，让时间变化，则可以画出某气象要素场随时间的变化。另外，GRADS还可以通过调用函
数名来直接绘制气象图形，如当设置显示命令“DISPLAY HCURL（U，V）”和“DISPLAY
HDIVG（U，V）”时，就可以直接得出垂直涡度和水平散度图等。

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第一作者简介：陈建萍(1974－)，男，工程师，硕士在读，主要从事人工影响天气研究工作.

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