GRADS学习心得
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。他在进行数据处理时，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，他才成为国内外气象界通用的标准图形环境之一。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，我们如何在短时间内掌握其中最核心的内容，做到尽快入门，是有一定的难度的。老师帮我们理清思路，凝练重点，促进知识的巩固。
这个学期我们用了大概八周的时间，在徐老师的指导下接触并学习了这门课程。自己开始下载数据，运用软件自己绘图。在老师的严格要求之下，我们一次一次的尝试，互相帮助，在作图成功的一刹那真的觉得十分有成就感。首先从一开始回忆下这一段故事。
一开始刚刚上课，我们了解到了一大堆关于grads可以应用的各种文件。例如(1).dat 二进制无格式记录的原始气象数据文件，其既是以是格点数据，也可以是站点数据。它们是从其它气象数据（如站点气象报、格点气象报、模式格点输出结果）转换生成的。对格点数据而言，其格式为二进制无格式直接或顺序记录格式。总之对格点数据，整个数据集是一个大的五维数据场，包括三维物理空间、一维物理变量、一维时间变量，存放时以二维数组片的形式按水平、垂直、物理变量、时间序列的顺序排放，(2) .ctl 原始数据描述文件。该文件为纯ASCII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，详见§4在GrADS环境中至少得首先打开（open）一个数据描述文件，以便后续的操作有数据对象。(3) .gs GrADS控制文件，用GrADS命令run执行之。也是一个纯文本文件。还了解到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）。在做图中也遇到了一些问题入下： 1.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Visual Fortran来转换。数据描述文件、批处理文件可以在“写字板\中或GSEDITOR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.关于GrADS的数据描述文件
数据描述文件是用来说明数据资料的时空、变量、缺侧值等信息的文本文件,扩展名为.ctl,可用记事本、写字板等进行编辑。文件由头文件部分(如deset、title、undef)、时空范围说明 部分(如xdef、ydef、zdef、tdef)和变量定义部分(如vars、endvars)组成。要求要熟练掌握该文件中的关键词(deset、title、xdef等)及其定义方法。 书写数据描述文件的规则: (1)每行要顶格写。 (2)关键词统一大写或者小写(方便阅读)。(3)注释行用3开始,顶格写。 (4)在
vars...endvars之间不要写注释行。 注意事项: (1)进入GrADS后,需要首先打开这一文件,缺省状态下的维数环境是x、y包含所有数据格点,t、z为第一时次、第一层次。 (2)变量名后的第一个参数,它表示该变量的层次,如“u299uwind(m/s)”中的2。
3. GrADS控制文件 作图时,可在GrADS命令提示符ga->下输入GrADS命令。但若出现不满意图形需要修改,就要重新输入所有命令,为了方便,常将ga->提示符下的所有GrADS命令汇集形成一个批处理文件,即GrADS控制文件。该文件是一种纯文本文件,由GrADS命令和脚本语言(scriptlanguage)组成,后缀名为.gs,用run命令执行(run可省略)。编写文件要遵循的5个规则: (1)脚本语言变量和流程控制语句(如p=1,if...else...endif)不加‘’,但引用GrADS命令必须使用‘’。 (2)脚本语言变量若被GrADS命令引用,则需加‘’把该变量括起来(如‘sett′p′′)。(3)3顶格的行为注释行。 (4)分号表示一行结束。 (5)不可使用Tab键。GrADS控制文件的例子在第3节中详细给出。 借助Fortran语言为GrADS绘图准备好数据资料(3.grd),编写好相应的数据描述文件(3.ctl),编好所需目标图形或者数据的GrADS控制文件(3.gs),最后在GrADS中运行3.gs文件,即可得到需要的结果图形或者数据。
4.GrADS中有几个非常重要的命令,这些命令是GrADS的核心或者精华。(1)打开文件(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->opendata.ctlga->sdfopenu.ncga->xdfopenwind.ddf(2)查询(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->qfile2ga->qctlinfo1 (3)关闭数据文件(close)ga->close2ga->close1 注意要先关闭后打开的文件。(4)设置维数环境
(set)ga->setlon60160ga->setlat2050ga->settimeJul1983ga->setlev200 lon、lat、time、lev为地图坐标,也可以换为格点坐标(x\\y\\z\\t)表示。 设定的维数环境决定了随后参与绘图或者计算的数据范围。维数环境是GrADS中贯穿 始终的一个非常重要的概念。 (5)显示和清屏(d和c) clear(或者c)为清屏命令,display(或者d)为显示命令。(6)定义新变量的命令(define/modify)ga->defineuave=aave(u,t=1,t=50)
ga->modifyuaveseasonal(uave被定义为气候变量) (7)初始化环境
(Reinit/reset) 注意Reinit和reset的区别,前者是关闭所有文件,重新初始化,后者则是重置初始环境,但不关闭数据文件,reinit常作为GrADS命令批处理文件中的第一个命令。 (8)GrADS内定的变量 GrADS内定的变量有
lon,lat,time,lev,result,rc。巧用这些内定变量可以让绘图变得简 单。比如绘制赤道的命令如下: ga〉setclevs0ga>dlat result是一个常用的重要的内定变量,GrADS命令的返回值、query(q)命令的查询结果均放在该变量中,比如 ga>dorog ga>Qw2xy603000 ga>x=2.35y=4.21 “x=2.35y=4.21” 这一结果就放在result变量中,2.35、4.21分别为result变量中的第3个、第6个词。内部函数subwrd可以从result变量中提取出这两个值,如:
x1=subwrd(result,3)y1=sbuwrd(reselt,4) 然后可以进一步在(x1,y1)为坐标确定的点处做标记等操作。(9)基础绘图指令(draw) draw命令均用在d之后,用于对图形进行标注或者做标记、连线等。
通过学习，我基本学会了如何利用数据，自己做出要求的图。在此次学习中受益匪浅，但是对于很多问题我还没有灵活的掌握，因此在以后还要多加应用练习，希望能够学有所用，在应用中巩固自己的知识。