利用MATLAB读取NetCDF文件

利用MATLAB读取NetCDF文件网络通用数据格式 NetCDF networkCommo 是在气象科学领域用于存储数据的常见存储标准 该格式将数据存储成扩展名为 nc 的文件 MATLAB Python 和 Java 等语言都支持对该类型文件的读取 本文主要讲述利用 MATLAB 读取 NetCDF 文件

netCDF的数据具有以下特征:

  1. 自描述性(Self-Describing):netCDF文件会包含该数据文件的解释信息;
  2. 便捷性(Portable):netCDF文件可以支持如整型、字符型、浮点型等不同类型的数据存储;
  3. 可伸缩性(Scalable):通过netCDF接口,可以快捷地访问大规模数据集中的数据;
  4. 可附加性(Appendable):通过恰当的结构,数据可以直接附加在已有的netCDF文件之后;
  5. 共享性(Sharable):netCDF可以允许多个访问者同时访问统同一文件;
  6. 可存档性(Archivable):当前版本可以访问所有先前的netCDF文件数据。

一个netCDF文件由以下两部分组成:

  • 头文件(header):包括文件中除数据之外的所有信息——属性(Attributes)、维度(dimensions)和变量(Variables)。
  • 数据(data part):包含变尺寸和定尺寸的数据。
函数名 说明
nccreate 在netCDF文件中创建变量
ncdisp 在命令行窗口中显示netCDF数据源内容
ncinfo 返回有关netCDF数据源的信息
ncread 读取netCDF数据源的变量数据
ncreadatt 读取netCDF数据源的属性值
ncwrite 将数据写入netCDF文件
ncwriteatt 将属性写入netCDF文件

下面我们以数据集为例,利用以上部分函数来读取数据集中的数据。

  1. ncdisp
%文件名 FileName = 'uwnd.2004.nc'; %在命令行窗口中显示netCDF数据源内容 ncdisp(FileName) 
变量 含义 数据规模 范围
level 气压水平 17 [1000 10]
lat 维度 73 [90 -90]
lon 经度 144 [0 357.5]
time 时间 1464 [ ]
uwnd 风速 144x73x17x1464 [-74.89999 138.3]

最后的uwnd就是该数据文件中实际存储的数据。

  1. ncinfo
%文件名 FileName = 'uwnd.2004.nc'; %查看netCDF数据源的信息 info = ncinfo('uwnd.2004.nc'); 
  1. ncread

ncdisp和ncread函数都只能看到数据文件的基本信息,若想要看到各维度的详细信息,还需要调用ncread函数。

%文件名 FileName = 'uwnd.2004.nc'; %读取netCDF数据源中的各变量数据 time = ncread(FileName,'time'); level = ncread(FileName,'level'); lat = ncread(FileName,'lat'); lon = ncread(FileName,'lon'); 
%文件名 FileName = 'uwnd.2004.nc'; %查询位于(32.5°N,112.5°E),气压值为925毫巴的空间点在2004年3月2日至3月4日的uwnd数据 lon = 46; % 112.5°E lat = 24; % 32.5°N level = 2; % 925毫巴 timeindex = 4*(31+29+1)+1; % 起始时间 3月2日0点 period = 12; % 12个时刻点 uwnd = zeros(period,1); %打开netCDF数据文件(只读方式) ncid = netcdf.open(FileName,'NOWRITE'); %获取uwnd数据 varid = 4; winddata = netcdf.getVar(ncid,varid); %关闭netCDF数据文件 netcdf.close(ncid); %获取目标区间数据 uwnd(1:period) = winddata(lon, lat, level, timeindex : timeindex+period-1) 

参考文献:

  1. https://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/
  2. https://www.mathworks.com/help/matlab/network-common-data-form.html
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