网络通用数据格式NetCDF

晨间微风2022

已于 2022-03-31 13:13:09 修改

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分类专栏：气象文章标签： intellij-idea

于 2022-03-25 18:03:43 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Spring_rain2021/article/details/123742122

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NetCDF是一种面向数组的科学数据格式，由UCAR的Unidata项目开发，广泛应用于大气科学等领域。它包含维（dimension）、变量（Variables）和属性（Attributes），支持多种数据类型，并允许无限长度的维。编程解析NetCDF文件需要相关库，如NetCDF-Java API。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

基本含义

NetCDF

网络通用数据格式是由美国大学大气研究协会（University Corporation for Atmospheric Research，UCAR)的Unidata项目科学家针对科学数据的特点开发的，是一种面向数组型并适于网络共享的数据的描述和编码标准。NetCDF广泛应用于大气科学、水文、海洋学、环境模拟、地球物理等诸多领域。用户可以借助多种方式方便地管理和操作 NetCDF 数据集。

对程序员来说，它和zip、jpeg、bmp文件格式类似，都是一种文件格式的标准。netcdf文件开始的目的是用于存储气象科学中的数据，已经成为许多数据采集软件的生成文件的格式。

从数学上来说，netcdf存储的数据就是一个多自变量的单值函数。用公式来说就是f(x,y,z,...)=value,函数的自变量x,y,z等在netcdf中叫做维(dimension)或坐标轴(axis),函数值value在netcdf中叫做变量(Variables).而自变量和函数值在物理学上的一些性质，比如计量单位(量纲)、物理学名称等等在netcdf中就叫属性(Attributes)。

自变量x,y,z : dimension
函数值value : Variables
计量单位(量纲)、物理学名称 : Attributes
Data : 数据

变量(Variables)

netcdf中的变量就是一个N维数组，数组的维数就是实际问题中的自变量个数，数组的值就是观测得到的物理值。

变量（数组值）在netcdf中的存储类型有六种：

ascii字符(char),
字节(byte),
短整型(short),
整型(int),
浮点(float),
双精度(double)。

维(dimension)

一个维对应着函数中的某个自变量，或者说函数图象中的一个坐标轴，在线性代数中就是一个N维向量的一个分量（这也是维这个名称的由来）

在netcdf中,维的长度基本都是有限的，最多只能有一个具有无限长度的维。

属性(Attribute)

属性对变量值和维的具体物理含义的注释或者说解释.

编程解析netcdf文件

依赖

<!--netcdf4 依赖-->
 <dependency>
      <groupId>edu.ucar</groupId>
      <artifactId>netcdf4</artifactId>
      <version>4.5.5</version>
 </dependency>

源码

 package com.chenqing.test; //自己创建的包
 
 //需要导入依赖
 import com.cqkj.data.pojo.GridDataInfo; //公司的依赖
 import com.cqkj.data.util.MetDataUtil; //公司的依赖
 import ucar.ma2.Array;
 import ucar.ma2.InvalidRangeException;
 import ucar.nc2.Dimension;
 import ucar.nc2.NCdumpW;
 import ucar.nc2.NetcdfFile;
 import ucar.nc2.Variable;
 
 import java.io.IOException;
 import java.text.SimpleDateFormat;
 import java.util.Date;
 import java.util.List;
 
 public class read {
     public static void main(String[] args) throws IOException, InvalidRangeException {
 
         NetcdfFile ncFile = NetcdfFile.open("C:\\Users\\12917\\Desktop\\工作\\nc\\test1.nc"); //获取源文件
 
         // List<Dimension> dimensions = ncFile.getDimensions();
         // System.out.println("Dimensions:" + dimensions);
 
         // List<Variable> variables = ncFile.getVariables();
         // System.out.println("Variables:" + variables);
         // System.out.println("Variables:" + variables.size());
 
         // String detailInfo = ncFile.getDetailInfo();
         // // Object o = variable.read().copyTo1DJavaArray();
         // System.out.println("detailInfo:" + detailInfo);
 
         // 获取文件位置
         // String location = ncFile.getLocation();
         // System.out.println("location:" + location);
 
         // Variable variable = ncFile.findVariable("CR");
         // Variable variable = ncFile.findVariable("C:\\Users\\12917\\Desktop\\工作\\nc\\test.nc");
         // GridDataInfo gridDataInfo = MetDataUtil.readNC(variable.getNameAndDimensions());

         // 单维NC解析
         GridDataInfo gridDataInfo = MetDataUtil.readNC("C:\\Users\\12917\\Desktop\\工作\\nc\\test1.nc");
         // GridDataInfo gridDataInfo = MetDataUtil.readNC("C:\\Users\\12917\\Desktop\\工作\\nc\\test.nc", "width");
         // System.out.println("gridDataInfo:" + gridDataInfo);
         // System.out.println(gridDataInfo instanceof Object);
         // int l = gridDataInfo.getData().length;
         int j=0;
         double[] abc = gridDataInfo.getData();
         for (double a:abc) {
             if (a == 0.0){
                 j++;
             }else {
                 System.out.println(a);
             }
         }
         System.out.println(j);
 
         Double value1 = gridDataInfo.interpolation(110.0, 30.0);
         Double value2 = gridDataInfo.interpolation(130.0, 50.0);
         Double value3 = gridDataInfo.interpolation(150.0, 70.0);
         System.out.println("value1:" + value1);
         System.out.println("value2:" + value2);
         System.out.println("value3:" + value3);
 
         // Variable data = ncFile.findVariable("data");
         // Variable cr = ncFile.findVariable("CR");
         // Variable time = ncFile.findVariable("time");
         // Variable lat = ncFile.findVariable("lat");
         // Variable lon = ncFile.findVariable("lon");
         // Variable level = ncFile.findVariable("level");
         //
         // // System.out.println("data:" + data);
         // System.out.println("cr:" + cr);
         // System.out.println("time:" + time);
         // System.out.println("lat:" + lat);
         // System.out.println("lon:" + lon);
         // System.out.println("level:" + level);
 
         // System.out.println("cr:" + cr);
         // GridDataInfo 转为PNG图片
         // gridDataInfo.toPngDataInfo().toImage("C:\\\\Users\\\\12917\\\\Desktop\\\\工作\\\\nc\\\\" + (int)(Math.random()*100)+1 + "test.png");
         // System.out.println("图片输出成功");
 
         // Object cr = ncFile.findVariable("CR").read().copyTo1DJavaArray();
 
 
         // List<InfoDataDetail> infoDataDetails = MetDataUtil.read3DData("C:\\\\Users\\\\12917\\\\Desktop\\\\工作\\\\nc\\\\test.nc", "CR");
         // System.out.println("infoDataDetails:" + infoDataDetails);
 
         SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyyMMddHH0000");//设置日期格式
         String data_format = df.format(new Date());
         System.out.println(data_format);
 
         // 关闭文件
         ncFile.close();
     }
 }