GrADSの使いかた

準備

• loginし、X Window Systemが起動されている状態にする。 SFC CNSローカルな情報は [別ページ]参照。
• コマンド起動パスにGrADSを追加するほか、いくつかの環境変数を設定する。 SFC CNSローカルな情報は [別ページ]参照。 これは、端末窓(kterm)ごとに、1回実行する。 その後何回でもgradsを起動できる。

起動

• grads
• (grads -geometry 640x480 ...グラフィック窓の大きさを変える例)
• Landscape mode?と聞かれるので、横長でよいときは単にリターンキーを押す。縦長にしたいときはno。
• グラフィック窓が開くので、マウスを使ってその位置を指定する。
• GrADSの操作は、グラフィック窓ではなく、起動した端末窓の 「ga>」または「ga->」の プロンプトに対してコマンドを入れることで行なう。

終了

• GrADSの終了は、ga->に対してquit。
• X Windowを終了しログアウトする。

ファイル名の指定のしかた

• GrADSでは、データ本体はバイナリデータだが、 その変数名、格子数などは「.ctl」で終わる名前の テキストファイルに書かれている。
• GrADSでは、openコマンドで、ctlファイルの名前を指定する。 「.ctl」は省略してよい。 (ただし、「.ctl」のない名のファイルが実在する場合だけは 省略できない。)

ctlファイルに書かれた内容の意味

• ctlファイルの記述内容は、原則として大文字と小文字の区別がない。 ここでは小文字で書く。 (ただし、Unixのファイル名については、大文字と小文字の区別がある。)
• データ本体のファイル名は、ctlファイル中のdset のところに書かれている。
  1. スラッシュ(/)で始まるファイル名: 絶対パス。 ctlファイルの位置が変わったとき (他人のところから自分のところにコピーしたときなど)も、 データ本体はそのままで動く。
  2. ふつうのファイル名: GrADSを起動したディレクトリからの相対パス。 ctlファイルの位置が変わったときは、 データファイルも(移動、コピーまたはsymbolic linkで)対応する位置に 置くか、ctlファイルのdset行のファイル名を変更する。
  3. 山形(^)で始まるファイル名: ctlファイルのあるディレクトリからの相対パス。
• dsetのファイル名中にパーセント(%)が使われていて、 別の行にoptions templateという指定がある場合、 実際のファイル名は、%y4や%y2に年、%m2に月、%d2に日、%h2に時の 数字がはいったものである。
• options big_endianとoptions little_endianは、 バイナリデータのバイト順を示す。 Intel CPUですなおに作ったものはlittle_endian、 Sparc CPUですなおに作ったものはbig_endianである。
• options yrevは、 データ本体が、南北方向では北側から始まっていることを示す。 この指定がなければ南側からである。 ただし、GrADSのコマンドから見たときは、いずれにせよ南端をy=1として扱う。
• undefのところに書かれた数値は、 データ本体の格子点値がこれと一致した場合、値がない(欠測)とみなすものである。
• xdefは東西方向の格子の座標(経度)。 linearで一端と間隔を指定する場合と、 levelsで各格子の座標を指定する場合がある。
• ydefは南北方向の格子の座標(緯度)。
• zdefは鉛直方向の格子の座標(気圧)。
• tdefは時間方向の格子の座標(年月日時)。
• varsの行にはこのデータセットに含まれた変数の個数が、 それに続いて1行に1つずつ変数名が書かれている。 GrADSのdisplay(省略形d)などのコマンドでは、 ここに書かれた変数名を指定する。
• データ本体は、特に指定しなければ 4バイトの浮動小数点数(実数型ともいう)だが、 整数型(4バイト、2バイト、1バイト)の場合もある。 また、GRIBという気象データ用の圧縮形式のこともある。 これらの場合、 ctlファイルの各変数名の行にある数字群で具体的な指定をしている。

座標範囲の指定

• 4つの軸の指定方法
  • GrADSのdisplayで表示する座標値の範囲の指定は、 setコマンドで、 lon, lat, lev, time, x, y, z, tのいずれかのキーワードを指定して行なう。
  • キーワードのあとに1つまたは2つの数値を指定することができ、 2つの数値の場合は、座標値の範囲を指定したことになる。
  • lon, lat, lev, timeで指定する場合は、経度、緯度、気圧、日時。
    • 経度・経度は単位「度」で、東経・北緯が正。小数も可。
    • 気圧は、単位hPa。
    • 日時は、12z18jun1979のように、小さいほうから続けて書く。 「z」は世界時(グリニッジ時)をさす気象関係者の符丁である。 時刻を省略したときは、00zとみなされる。
  • x, y, z, tで指定する場合は、格子位置の1から始まる通し番号。

座標値の範囲と表示の関係

• 4つの座標軸それぞれについて、範囲をもっている場合と単独の値をもっている場合がある。
• GrADSを起動した初期状態は、xとyが指定されたデータの全範囲を、 zとtはz=1, t=1という単独の値をもっている。 変更するには、setコマンドで座標軸の範囲あるいは 単独の値を指定する。
• 現在の座標値(範囲)の指定は、q dimで確認できる。
• displayで表示されるもの
  • 範囲をもった座標軸がない場合は、端末窓に数値が数字で表示される。
  • 範囲をもった座標軸が1つの場合は、その軸に対する数値のグラフ。
  • 範囲をもった座標軸が2つの場合は、2次元の分布図(初期状態では等値線図)。 ただし、指定によっては、1次元のグラフのアニメーションになる。 (set loopdim tなどによって変更できる。)
  • 範囲をもった座標軸が3つの場合は、2次元の分布図を、第3次元を変えてアニメーションとして表示。
    なお、第3次元の座標値は右下に表示されるが、字が小さくてほとんど読めない。 displayコマンドによるアニメーションはデータの概略確認にはなるが、 事件の日時を確認できるアニメーションにするためには、 プログラム(.gsファイル)を作る必要がある。

表示方法

displayコマンドの前に、set gxoutで選択する。

• 1つの量の2次元分布図
  • 等値線図: set gxout contour
  • マス目の色による塗り分け: set gxout grfill)。 色と数値の対応を示すためには、displayのあと、 run cbarnを実行するとよい。
  • 等値線図の塗り分け: set gxout shaded。 grfillと似ているが、ややなめらかな図となる。
  • 数字で値を示す: set gxout grid。 読めるためには、 狭い座標範囲を拡大するように指定し、さらに文字の大きさを大きめに 指定しておく。
• ベクトル量の2次元分布図。 u, vがそれぞれ風の西風成分、南風成分のとき display u;vで風ベクトルが表示できる。
  • 矢印表示: set gxout vector。 間引きたいときは、display skip(u,2);vなどとする。
  • 流線(定性的)表示: set gxout stream

表示のオプション

• 画面消去: clear
• 文字の大きさを変える
  • set digsize 0.2...gridで表示される数字の大きさを0.2にする
  • set xlopts 1 4 0.2...X軸のめもりの数字
  • set ylopts 1 4 0.2...Y軸のめもりの数字
  • set clopts 1 4 0.2...等値線につけられた数字
• 縦軸と横軸を逆にする: set xyrev (clearで忘れる)
• 縦軸の上下を逆にする: set yflip (clearで忘れる)
• 図の表題は、draw title 文字列で書く。

平均操作

• GrADSの変数定義機能defineと、関数aveを使う。
• 例 (使うデータについては別記事参照)
  • 変数precを東西に150Eから170W(=190E)まで平均し、prec150e170wとする
    define prec150e170w = ave(prec, lon=150, lon=190)
  • 変数precを全経度平均し、pzonalmeanとする (-bは、 0度と360度を二重に計算しないための指定)
    define pzonalmean = ave(prec, lon=0, lon=360, -b)
  • 変数precを1978年12月から1999年11月まで平均し、precavとする
    define precav = ave(prec, time=dec1978, time=nov1999)
  • 上と同じ期間の平均だが、時間ステップ12おきに平均する。 データが月ごとの場合に、12月だけの平均となる。結果をprecdecとする。
    define precdec = ave(prec, time=dec1978, time=nov1999, 12)
  • 1か月1回のデータprecを、±5か月の移動平均をし、pmovavとする。
    define pmovav = ave(prec, t-5, t+5)

GrADS中のコマンドをまとめたプログラム(scriptファイル)の実行

• GrADSのコマンドをある文法に従ってテキストファイルに書いておくと、 runコマンドで実行できる。 このファイル名は.gsで終わらせるのが標準であり、 その場合、runでは.gsは省略できる。
• .gsファイルを他のディレクトリからもってきた場合、 その中のopenコマンドのところに書かれたctlファイル名を 見て、必要な場合はディレクトリ名などを修正する。
• gsプログラム中、「'」は引用符であり、これでくくられた内容はそのまま GrADSに伝えられる。
• gsプログラムで使われているキーワード
  • whileから、あとで出てくるendwhile までの間のコマンドは、 whileに続いて書かれた条件が満たされている間くりかえす。 ただし、breakが実行されるとループから脱出する。
  • ifは、条件が成り立つ場合だけそれに続くコマンドを実行する。
  • pullは、続いて書かれた変数の値をキーボードから読みこむ。
  • qは、GrADSコマンドで、GrADS内部の変数の値を取り出す。 たとえば、q timeを実行すると、いま注目している日時が timestrという文字列にはいる。
  • subwrd, substrは文字列の部分を取り出す関数。

その他、GrADSの機能

• プロンプトがga->となっている場合のコマンド入力では、 矢印カーソルキーで、前に使った文字列が再利用できる。 プロンプトがga>の場合は再利用できない。 この違いはGrADSをコンパイルした際にreadlineライブラリが組みこまれたか どうかなので、実行時には変更できない。 [2005年12月22日現在、CNS上のSun、Linuxのどちら用にコンパイルしたものも readlineが組みこまれておらず、コマンド行の文字列の再利用はできない。]
• displayコマンドでは、 変数や数値を組み合わせた式も指定できる。 平均からの偏差、単位換算などは、別に変数を用意しなくても、 この機能を使えばよい。
• 複数のctlファイルをopenすることができる。 2つめにopenしたファイルの変数は、変数名のあとに.2をつけて指定する。 ただし、座標値の範囲は、最初にopenしたもので決められるので、あとに openしたファイルに対応する範囲の座標値がなければ、表示の際にエラーになる。
• openの取り消しはcloseで、closeのあとにopenした順序の番号を指定する。 ただし、最後にopenしたものから逆順にcloseすることだけができる。
• GrADS中からUnixコマンドを実行するには、コマンドの前に!をつける。
• グラフィック窓に出ている図をPNG画像ファイルにするには、 printim ファイル名で、ファイル名を.pngで終わるように すればよい。 (GrADSのバージョンやコンパイルされたときのライブラリ構成によっては、 printimがない場合もある。 ほぼ同じ機能のwiが用意されている場合もある。)
• 図をプリンタ出力する手順は多少複雑である。説明を省略して流れだけ示す。
  • clear
  • enable print aaa.gamf
  • ...displayやdraw titleなどによる作図...
  • print
  • disable print
  • ! gxps -i aaa.gamf -o aaa.ps
  • ! lpr -Pプリンタ名 aaa.ps
• GrADSのコマンドをいくつか続けて実行したいが、 プログラミングというほどの構造は必要としない場合には、 上に述べたscript機能のほかに、 GrADSのコマンドを単純にテキストファイルに書きならべておき、 execコマンドで実行するという方法もある。 この場合のテキストファイルの名前は.geで終わらせるのが標準である。