IDLNCLGRADSMATLAB绘图命令对应关系一览表
1.grads的数据文件与ncl的什么文件对应?
grads只支持按照一定顺序存储的二进制数据文件,后缀名以.grd或者.dat或者.grb结束。这种数据必须以时间为最外层,然后每个变量按照向量形式存储,每个变量由外向内的存储顺序是高度(或等压面)==》纬度==》经度。这必须注意,否则画图容易出现一堆一堆的乱线条,这就说明你的数据没有按照grads的要求存储。
再看看ncl,可以说ncl支持绝大多数各种数据的读写,包括netcdfhdf,以及二进制数据甚至ASCII(如果说是十进制数据或许你会更熟悉),前两种数据一般都有头文件,不能用C语言或者Fortran读取,都需要插件才可以读取,ncl可以直接读取,matlab中也可以直接读取NETCDF格式(.nc)的数据。grads中可以读取按照说明存取的NC数据,这种数据必须又正确的时间说明,也就是说时间必须是真实的,有些模式模拟出来的数据gradssdfopen命令是打不开的,因为一般模式都是nonleap run,都是平年,没有设定闰年,造成了时间说明不真实,grads就会报错。那么grads'如何使用NC数据呢?所以建议使用ncl转换数据,将NC数据,
hdf数据或者十进制数据转换成grd数据,供grads使用。
这样说明是在是太空洞了,那么下面我举个例子吧。
eg1) 使用gradsnetcdf数据转换成grd数据
'reinit'
var.1='air';var.2='hgt';var.3='uwnd'
var.4='vwnd';var.5='omega';var.6='shum'
j=6
while (j<=6)
'set fwrite/disk3/users/Rao_Jian/ERA-Interim-daily/entropy/'var.j'.d'
'set gxout fwrite'
i=1979
while (i<=2010)
'sdfopen/disk3/users/lbq/ERA-Interim-daily/pressure/'var.j'.interim.'i'.nc'
tt=1
if(i=1980|i=1984|i=1988|i=1992|i=1996|i=2000|i=2004|i=2008)
while (tt<=366)
'set t 'tt
zz=1
while (zz<=37)
'set x 1 240'
'set y 1 121'
'set z 'zz
'd 'var.j''
zz=zz+1
endwhile
tt=tt+1
endwhile
else
while (tt<=365)
'set t 'tt
zz=1

zz=1
while (zz<=37)
'set x 1 240'
'set y 1 121'
'set z 'zz
'd 'var.j''
zz=zz+1
endwhile
tt=tt+1
endwhile
endif
i=i+1
name='/disk3/users/lbq/ERA-Interim-daily/pressure/'var.j'.interim.'i'.nc'
'close 1'
endwhile
'disable fwrite'
j=j+1
endwhile

eg2)使用ncl将数据输出成二进制数据,grads可以使用(截取部分)
patho          = "/disk3/users/Rao_Jian/Hadley/"
system("rm "+patho+"d")
system("rm "+patho+"d")
system("rm "+patho+"")
system("rm"+patho+"")
do nt=0,719
fbindirwrite(patho+"d",ev_ts(:,nt));写成二进制数据,供grads使用
end do
fbindirwrite(patho+"d",ev_ts(time|:,evn|:))
asciiwrite(patho+"",ev_ts(time|:,evn|:));写成十进制数据,可以贴到EXCEL中使用
asciiwrite(patho+"",ev_ts)
;print(ev_ts(0,:))

此外ncl中还有其他的读写函数,如
fbinrecread,fbinrecwrite,fbinwrite,fbinread
ncl读取netcdf3/4hdf4grib-1/2也是通过文件操作的
eg3)ncl支持直接读取格式文件的读法
fi             = addfile(pathi+"","r")
sst0          =fi->sst(960:1679,:,:)     ; load 50 year data duringfrom 1950 to 2009

注意:这类文件的后缀名一般为.nc /.hdf/ .grb/.hdfeos/.ccm
2.grads中的描述文件与ncl中的什么对应
描述文件(.ctl)是一个纯文本文件,我们有数据grads还是不能出图,需要一个描述文件来指定他的存储数据个数,维度(时间长度、层数和经纬度信息)。ncl是没有这种文件的,那么ncl在绘图时是通过什么信息来获得维度信息的呢?
其实,在ncl里又一个概念叫做coordinate,其实就是维度信息。在ctl中,是通过xdefydefzdeftdef来声明数据的经纬度信息的。也就是说,在一个ctl文件中声明的所有数据,其相同维度的信息必须相同(维数可以不同)。那么我们还是举个例子好了
eg4.1)ctl描述文件
dset  /disk3/users/Rao_Jian/ERA-DATA/d
undef -999
title monthly zonally mean uwnd,vwnd,temperaturein THETA-PVLAT coordinate 
options yrev
xdef 1   linear 0.000 2.500
ydef 200 linear 0.000 0.75
zdef 16  levels 270 280 290 300 315 330 350 370 400 450 500 550 600650 700 750 
tdef 389 linear jan1979 1mo
vars 3
ulat2 16 -99 means zonal mean u wind in theta-pvcoordinate
vlat2 16 -99 means zonal mean v wind in theta-pvcoordinate
tlat2 16 -99 means zonal mean temperature intheta-pv coordinate
endvars
;

上面的例子中,声明了三个变量,每个变量都是16层,说明都是空间三维的(可以不是的,此时16改为0),黄的信息是维度信息,也就是说这三个变量ulat2vlat2tlat2相同的经度、维度、层数、时间。你要说了,我的数据哪那么巧都是一样的维度,要是不一样怎么办?
对不起,必须是相同维度的信息完全一样的数据才可以放到一个描述文件中,否则要分开在不同的文件中描述,这也就是为什么在一些使用者的批处理脚本中(.gs)中会打开多个文件的原因之一,因为变量的信息可能不同。
eg4.2)ncl中维度声明形式举例
;
下面再来看看ncl中是如何声明维度信息的?
dudP0!0="time"
dudP0!1="lat"
dudP0!2="lon"
dudP0!3="level"
dudP0&time=u&time
dudP0&level=u&levelist
dudP0&lat=u&latitude
dudP0&lon=u&longitude
copy_VarCoords(dudP0,dvdP0)
copy_VarCoords(dudP0,dPTdP0)

在上面的例子中,!是用来给坐标维度命名的,&是用来引用某一维度数值的,copy_VarCoordsncl的贡献函数库中的子程序,将一个变量的坐标信息原封不动的传给另一个变量。
必须注意的是,绘制地图底图时,还要涉及到属性的概念,用@来引用或者声明。所以在给变量声明经纬度之名时,还要声明经纬度之属性,保证ncl能到地图坐标,保证等值线或矢量与地图坐标对应,不发生错位。
eg4.3)ncl中声明坐标经纬度属性
pvlvl&lev  = lvl                     ; isentropic levels
  pvlvl&lat  =u&latitude
  pvlvl&lon  =u&longitude
  pvlvl&lat@units  = "degrees_north"
  pvlvl&lon@units  = "degrees_east"
  pvlvl&lev@units  ="K"
  pvlvl&time@units = "monthssince 1900-01-01"

注意: pvlvl&lat@units  = "degrees_north"  @是接在pvlvl&lat后面的,也就是说,degrees_north属性是变量pvlvl的坐标lat的属性
3.grads中的批处理命令文件与ncl中的什么对应
这个不需要解释了吧,gs文件自然就相当与ncl脚本文件了,好好理解一下吧。说的更具体一点,是相当于nclgraphics部分,因为ncl不仅具有绘图功能,还具有强大的计算功能,尤其是巨大的函数库。ncl的缺点是循环比较慢,优点就是有许多优化函数,不需要使用者自己编写子程序(如果你愿意,也可以自己编写,将脚本存在够得着的地方,用的时候load)
4.grads中的图形类型设置与ncl的图形接口csm函数对应
说明
grads图形类型设置'set gxout grahics-style
ncl图形类型设置gsn_csm_choice[_choise[_choice[……]]]
一般等值线图
set gxout contour
  gsn_csm_contour(无地图底图)gsn_csm_map_ce,之前都要设置cnLinesOn=True
等值线 + robinson投影
cylindrical equidistant map
set gxout contour
set mproj robinson
gsn_csm_contour_map_ce
等值线+极射赤面投影
Polar Stereographic Projections
  set gxout contour
set mproj nps/sps
gsn_csm_contour_map_polar(之前设置:
gsnPolar = "NH"/gsnPolar = "SH")
填等值线图
set gxout shaded
gsn_csm_contour,之前设置
gsn_define_colormap(wks,colors),cnFillOn=True
填等值线+等值线
set gxout shaded 
d ..
set gxout contour
d ..
注意:顺序不能反
同上,之前设置cnFillOn = True, cnLinesOn=True
仅仅标记网格点
set gxout grid
比较灵活,可以使用gsn_add_test做到,没有对应的csm接口,参照l.ucar.edu/Applications/Scripts/l
矢量图
set gxout vector
gsn_vector
流线图
set gxout streamine
gsn_streamline
一维数据图
set gxout bar/line/linefill
gsn_xy与各种属性联合使用达到目的,其中line是最简单的。
单线line
set gxout line
gsn_xy
直方图
set gxout bar
gsn_xy,之前设置gsnScale = True(效果见图1),还可以使用gsn_histogram来统计一组数据的分布情况,分别落在什么区间,也就是说x轴是数值,y轴是发生频率或次数(有点概率密度的意思)(效果见图2
两单线着图
set gxout linefill(效果见图3
gsn_xy,之前设置属性(效果见图4
二维场方格子填充图
set gxout fgrid
同等值线图画法,设置相应的属性
误差盒子图
set gxout errbar
gsn_xy与相应属性联合使用达到目的
5.gradsncl的函数对应关系
说明
grads函数
ncl函数
平均函数
avevar,t/lon/lat=?,t/lon/lat=?,inc,flag,求平均
avg, dim_avg, dim_avg_n, dim_avg_n_Wrap, 
dim_avg_Wrap
纬向平均
ave(var,x=x1,x=x2
同上
时间平均
ave(var,t=t1,t=t2,dt)
同上,外加clmMonLLLT, clmMonLLT, clmMonTLL
clmMonTLLL
高度权重平均
vint(ps,exp,top)
dim_avg_wgt, dim_avg_wgt_n, dim_avg_wgt_n_Wrap
dim_avg_wgt_Wrap
区域面积平均
aave(u,x1=x,x=x2,y=y1,y=y2)
同上,注意一下参数的设定技巧,还可以直接使用:
wgt_areaave, wgt_areaave2, wgt_areaave_Wrap
垂直涡度
hcurl(u,v)
uv2vr_cfd, uv2vrF, uv2vrf, uv2vrF_Wrap
uv2vrG, uv2vrg, uv2vrG_Wrap
水平散度
hdivg(u,v)
uv2dv_cfd, uv2dvF, uv2dvf, uv2dvF_Wrap
uv2dvG, uv2dvg, uv2dvG_Wrap
取样稀疏化
skip(u,dx,dy)
没有函数,可以直接引用u(...,::dx,::dy)
差分函数
cdiff(u),为中央差分函数
center_finite_diff, center_finite_diff_n
九点滑动平均
smth9(u)
smath9, smath9_Wrap
三角函数
sin,cos,tan
sin,cos,tan,此外还有反三角函数atan,acos,asin不记得
Pi=3.141592653的人一般这样表示之,pi=atan(1.0)*4
经常可以在ncl脚本中看得到
对数指数函数
exp, log, log10
exp, log
求和
sumg
sum , dim_sum, dim_sum_n, dim_sum_n_Wrap
dim_sum__Wrap
权重求和
sum
与权重平均一致,avg对应sum就好了
IDL绘图通用参数(Fortran语言类似,变量名关键字不区分大小写,字符串内部区分大小写)position 定位图形位置大小,格式position=[x0,y0,x1,y1],(x0,y0)是左下角坐标,(x1,y1)是右上角坐标。0~1之间。
title        图名,格式title='Graphicname'(单引号和双引号通用,又和Fortran一样,ncl绝对不可以)
subtitle   副标题名,格式subtitle='Graphic name2'
charsize  字符大小(默认值1.0),格式charsize=2.0(放大了喔)
charthick 字符粗细或厚度,格式charthick=2.0(默认值1.0,此处加粗了喔)
font         字符的字体索引号(-1,0或者1)希腊字母可以通过latex语法输入,和matlab一样
color        颜索引号
linestyle   线型
ticklen     刻度尺度(默认值0.02)
thick       线宽(默认值1.0)
psym      符号代码(见下文散点图介绍
symsize   符号大小(默认值1.0)
/
[xyz]log 坐标是否取对数,默认值是线型
/noeraze matlabhold on有的一拼,和gradsclear作用相反
/nodata  不做图,数据从图中隐藏,只显示轴
/noclip    不裁剪
一般轴的性质设置
[xyz]range     轴范围(默认值:自动)
[xyz]title        标题字符(默认值:)
[xyz]charsize  字符大小(默认值:1.0)
[xyz]style     轴类型(默认值:0;可取数值0~31)
                这个要细说一下1:xrangeyrange指定范围
                                      2: 在轴范围的每一边留有空余
                                      4:不显示整个坐标轴
                                      8:只在左边或者下边显示坐标轴
                                    16:不将y轴的起始值强行规定为0
[xyz]margin      轴边缘空白,单位是字符间隔 (默认值:xmargin=[10,3],ymargin=[4,2])
[xyz]minor      最小刻度间的数目
[xyz]thicklen    刻度长度(默认值:0.02)
[xyz]gridstyle   标注方格的线型(0~5,0为默认值)
[xyz]tickformat 刻度格式
[xyz]ticks          主要刻度间的数目
[xyz]tickv          要标注的刻度数组
[xyz]tickname   刻度标注数组
/ynozero           y刻度不从0开始 
1. 1-D 单线图
   1) IDL单线图:
     PLOT, [X,] Y [, /ISOTROPIC] [, MAX_VALUE=value][, MIN_VALUE=value] [, NSUM=value] [, /POLAR] [, THICK=value][, /XLOG] [, /YLOG] [, /YNOZERO]
[, BACKGROUND=color_index] [, CHARSIZE=value] [, CHARTHICK=integer][, CLIP=[X0Y0X1Y1]] [, COLOR=value][, /DATA | , /DEVICE | , /NORMAL] [, FONT=integer] [, LINESTYLE={0 | 1 |2 | 3 | 4 | 5}] [, /NOCLIP] [, /NODATA] [, /NOERASE] [, POSITION=[X0,
 Y0X1Y1]] [, PSYM=integer{0to 10}] [, SUBTITLE=string] [, SYMSIZE=value] [, /T3D] [, THICK=value][, TICKLEN=value] [, TITLE=string
[, {X | Y | Z}CHARSIZE=value
[, {X | Y | Z}GRIDSTYLE=integer{0 to 5}] 
[, {X | Y | Z}MARGIN=[leftright]
[, {X | Y | Z}MINOR=integer
[, {X | Y | Z}RANGE=[minmax]
[, {X | Y | Z}STYLE=value
[, {X | Y | Z}THICK=value
[, {X | Y | Z}TICK_GET=variable
[, {X | Y | Z}TICKFORMAT=string
[, {X | Y | Z}TICKINTERVAL= value
[, {X | Y | Z}TICKLAYOUT=scalar]
[, {X | Y | Z}TICKLEN=value
[, {X | Y | Z}TICKNAME=string_array
[, {X | Y | Z}TICKS=integer
[, {X | Y | Z}TICKUNITS=string]
[, {X | Y | Z}TICKV=array
[, {X | Y | Z}TITLE=string
[, ZVALUE=value{0 to 1}]
其中curl是什么命令[]为可选项,称作关键字,这是IDL过程中的一个设置(IDL程序包括过程和函数,过程pro相当于FORTRAN的子程序,自定义函数就不必多说了吧。以上关键字都具有单词本身的实际意义。比如,选择了plot,x,y 横坐标自然由x数组决定,否则的话,横坐标从0开始,以size(y)-1结束。再比如,选择了/ISOTROPIC的话,xy方向的比例就会一致,这在画绘制剖面图时是很危险的,因为垂直尺度一般比水平尺度小很多,所以此项要慎重选择。再例如,若希望y轴以log的数值标注,此时打开开关/ylog。还有就是IDLmatlab在绘制极坐标单线时很方便的,对于IDL而言,选择激活/POLAR,而matlab有单独的函数处理极坐标单线。plot的很多参数都是上面介绍的通用参数。
  2) NCL单线图
   gsn_xy    gsn_y
  3) grads单线图
   set gxout line
  4) MATLAB单线图
   plot(Y)
   plot(X1,Y1,...,Xn,Yn)
   plot(X1,Y1,LineSpec,...,Xn,Yn,LineSpec)
   plot(...,'PropertyName',PropertyValue,...)
2. 重叠图
   1) IDL重叠图
    OPLOT, [X,] Y [, MAX_VALUE=value] [, MIN_VALUE=value] [,NSUM=value] [, /POLAR] [, THICK=value[, CLIP=[X0Y0,X1Y1]][, COLOR=value] [, LINESTYLE={0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5}] [, /NOCLIP] [,PSYM=integer{0 to 10}] [, SYMSIZE=value] [, /T3D] [, ZVALUE=value{0to 1}]
使用这个是前面已经使用plot,虽然叠加其他曲线,常用来绘制两组或多组时间序列,比较趋势走向、转折点、突变点等
    2) NCL重叠图
     先将多组时间序列写在一个二维数组中,直接绘制单线图,就会出多组曲线,还可以配置上相应的属性,这样以来各条曲线可以不同的颜、线型、粗细显示,使得数据的可读性更强
     等值线矢量图上图使用overlay叠加。
     还有提供特殊的叠加图
    gsn_csm_pres_hgt_vector
   gsn_csm_vector_scalar_map_ce 
   gsn_csm_vector_scalar_map_polar
   3) grads单线图
     只要不清屏,单线会一直叠加下去。
    4) MATLAB单线重叠图
     plotyy(x1,y1,x2,y2)
    这个函数出图会有两个y轴,一个在左边,一个在右边。EXCEL也具有这个功能。重叠图还可以叠加画,键入hold on后,重复使用plot也可以达到目的。但是使用hold叠置的图
形线型和颜比较单调,而plotyy还是以不同颜显示的,比较爽。
3. 散点图
   1) IDL散点图    plot,x,y,psym =1
  psym属于参数,注意和关键字的区别(关键字是开关,打开了就是True,否则就是False;而参数就不同了,可以设置很多数值)。psym参数可以取0——8九个数(0:无,1+2-3*4.;5:<>(菱形);6:方块,7:叉号;8:自定义)
   2) NCL散点图
   gsn_xy加上相应的属性
   3) grads散点图
   set gxout line
   set ccolor 1   *(白,看不到;或者0,黑,在黑背景下看不见,比较灵活喔)
   set cmark marker  *(marker 取值0——5
   4) matlab散点图
   一言以蔽之,简单的一笔
   plot(x,y,'.')或者plot(x,y,'*')
   也可以和句柄一起使用,这只线型散点样式,举个例子吧:
   plot(x,y,'--rs','LineWidth',2,...
               'MarkerEdgeColor','k',...
               'MarkerFaceColor','g',...
               'MarkerSize',10)
4. 极线图
    1) IDL极线图
     plot,r,t,/polar
    2) MATLAB极线图
      polar(theta,rho)
5. 等值线图
   1) IDL等值线图
   CONTOUR, Z [, XY] [, C_ANNOTATION=vector_of_strings] [, C_CHARSIZE=value][, C_CHARTHICK=integer] [, C_COLORS=vector] [, C_LABELS=vector{eachelement 0 or 1}] [, C_LINESTYLE=vector] [, C_ORIENTATION=degrees][, C_SPACING=value] [, C_TH
ICK=vector] [, /CELL_FILL | , /FILL][, /CLOSED] [, /DOWNHILL] [, /FOLLOW] [, /IRREGULAR] [, /ISOTROPIC] [, LEVELS=vector][, NLEVELS=integer{1 to 60}] [, MAX_VALUE=value] [, MIN_VALUE=value][, /OVERPLOT] [{, /PATH_DATA_COORDS, PATH_FILENAME=string, PATH_INFO=variable,PATH_XY=variable} | , TRIANGULATION=variable] [, /PATH_DOUBLE] [,/XLOG] [, /YLOG] [, ZAXIS={0 | 1 | 2 | 3 | 4}]
在这个过程中参数和关键子是很多的,下面大致介绍一下一些主要参数的主要用法
levels      设置等值线级别
c_labels levels配合使用,决定是否标注等值线的数值
              例如c_labels=[1,0,1,0,....]这就是隔一条标注一个,1代表标注,0代表不标注
position,title,[xyz]title等通用参数
c_charsize 等值线标注大小
c_charthick 字符粗细或者厚度
c_annotation 字符串数组标注等值线,代替等值线数值
c_colors        颜数组
c_linestyle     线型数组
min_value     相当于gradsset cmin min
max_value    相当于gradsset cmax max
下线面是常用的关键词选项
/overplot      如果前面已经有图,此处相当于ncloverlay
                   相当于matlabhold on, 相当与grads的什么也不做(未使用clear(c),连续使用dispay(d)
/irregular     不规则数据输入,适合用于台站资料处理
/fill              相当于nclcnFillOn = True,或者gradssetgxout shaded
/cell_fill         单元格填充,grads中也有此功能setgxout fgrid,与set fgvals Varn coln(多次设置)
   2) NCL等值线图
   gsn_csm_contour
   gsn_csm_lat_time
   gsn_csm_pre_hgt
   gsn_csm_map_ce
   gsn_csm_contour_map_ce
   gsn_csm_ contour_map_polar
   3) grads等值线图
    set gxout contour
   4)MATLAB等值线图
  contour(Z)
  contour(Z,n)
  contour(Z,v)
  contour(X,Y,Z)
  contour(X,Y,Z,n)
  contour(X,Y,Z,v)
  contour(...,LineSpec)
  contour(axes_handle,...)
  [C,h] = contour(...)
  和句柄联合使用效果更佳
6. 二维矢量图
   1) IDL 二维矢量图
    VELOVECT, UV [, XY][, COLOR=index] [, MISSING=value [, /DOTS]] [, LENGTH=value] [,/OVERPLOT] 所有plot的关键词都接受。
   2) NCL二维矢量图
   gsn_csm_vector
  gsn_csm_vector_map
   gsn_csm_vector_map_ce
   gsn_csm_vector_map_polar
   gsn_csm_sreamline_map_polar
   gsn_csm_vector_map_ce
   gsn_csm_vector_streamline_ce
   3)grads矢量图
   set gxout vector/stream/barb
   4)MATLAB矢量图
    quiver(x,y,u,v)
    quiver(u,v)
   quiver(...,scale)
   quiver(...,LineSpec)
   quiver(...,LineSpec,'filled')
   quiver(...,'PropertyName',PropertyValue,...)
   quiver(axes_handle,...)

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