诊断分析与绘图课程的教学软件更新

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1、诊断分析与绘图课程的教学软件更新【摘要】本文通过比较GrADS和NCL两个大气科学专业常用软件的功能，结合云南大学人气科学系的教学软、硕件条件，发现将NCL用于“诊断分析与绘图”课程的教学能提高大气科学专业本科生的数据分析和绘图能力，为其开展科研立项、创新实验及毕业论文提供更有力的技术保障。【关键词】诊断分析与绘图GrADSNCL教学软件更新【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号11674-4810(2014)01-0069-02随着计算机性能的EI益提高和专业数据种类的口趋丰富，计算机绘图软件系统成为大气科学科研及业务工作中不可或缺的工

2、具，而功能强大的绘图软件能使科研和业务工作事半功倍。诊断分析与绘图是云南大学大气科学专业本科教学计划中重耍的实践类课程。学生通过该门课程的学习，了解大气科学常用数据的类型和格式，掌握对数据进行分析、显示的能力,并在本科生科研立项、创新实验及毕业论文设计等环节中应用所学知识解决科学问题，以丰富的图形展示研究结论。本文结合大气科学系教学的软、硬件条件，对比两个常用专业绘图软件，拟选取教学效果更好的工具用于教学，以切实提高学生解决科研问题的能力。一GrADS和NCL简介GrADS(TheGridAnalysisandDisplaySystem)是由美国马

3、里兰大学气象系BrianE・Doty开发的气象数据分析显示软件。该软件通过其集成环境，可以对气象数据进行读取、加工、图形显示和打印输出。云南大学大气科学专业自2003年开设诊断分析与绘图课程以来，一直使用GrADS作为教学软件，目前最新版本为2.0.2版。NCL（TheNCARCommandLanguage）是美国国家自然科学基金资助,国家大气研究中心（NCAR）计算与信息系统实验室开发并专门用于科学数据处理和数据可视化的解释型语言。目前最新版木是2013年2月7日发布的6.1.2版。二GrADS与NCL的功能比较由以上简介可以看出，GrADS和N

4、CL两个软件都是山大气科学研究人员开发，主要用于大气科学专业数据可视化的软件。从使用上來说它们之间有很多相同点：（1）软件安装文件均可从各自的官方网站免费下载，安装后均可在各自的集成环境下以命令行的方式交互操作，或编写脚本文件解释执行；（2）具有各自独有的编程语法，而且有很多类同于现代编程语言的特性,包括变量、运算符、表达式、条件语句、循环、函数与过程;（3）支持大气科学常用数据文件格式，能输出多种类型的图形；（4）具有大气科学特殊物理量的计算函数；（5）各个大气科学学科的专业论坛中都冇大量用户对两款软件展开讨论，并冇很多用户发表使用经验，分享数据

5、资源。这些共同点保证了两个软件均可方便地用于地学数据，特别是大气科学专业数据的分析和可视化。在上述共同点的基础上，两个软件在所需运行环境、支持的数据类型、图形显示设置和内建函数功能等方面又有着各自的特点。1•运行环境GrADS和NCL都是基于Linux系统开发的软件,可以在Linux和MacOSX系统卜•运彳亍。如需在Windows系统F运行,则要额外安装CygwinUnix模拟环境。而同在马里兰大学的DanieldaSilva为增加GrADS的可拓展性,基于GrADS开发了OpenGrADS。OpenGrADS是能在Windows系统下直接安装运

6、行GrADS版木，开发了为高级用户添加自定义命令和函数的框架，允许用户添加自己的动态链接插件，还提供了与其他脚本语言，如lDL、Malab、Perl和Python的接口。面对国内Windows用户居多的实际情况,OpenGrADS的出现对于GrADS的推广起到了非常积极的作用。不论是经验丰富的研究人员，还是大气科学专业的初学者，都可以在学习GrADS的基本操作和语法后，于熟悉的Windows环境屮完成数据分析和显示的任务。如果使用NCL,在学习NCL的操作和语法之前，还必须具备Linux系统的相关知识，否则连程序安装都无法完成。2.支持的数据类型最

7、新版的GrADS和NCL能读写二进制、ASSII.标准和第4版NetCDF(NetworkCommonDataForm)数据；读入第1、2版GRIBCGRIddedBinary)>HDF4〜SDS(HierarchicalDataFormat〜ScientificDataSet)和第5版HDF5数据。两款软件都能处理大气科学常用的数据格式，而对其他一些矢量数据的支持则各有侧重。GrADS支持创建GeoTIFF、用于在地球浏览器中显示地理数据的KML(KeyholeMarkupLanguage)以及美国环境系统研究所公司(ESRI)开发的空间数据开放

8、格式ShapefileoNCL可创建netCDF3格式的数据，另外能读入Shapef订e、MapInfo、GMT(Gene