python netcdf4讀取nc格式的氣象數據

一、nc格式數據介紹

NetCDF全稱爲network Common Data Format，中文譯法爲“網絡通用數據格式”，netcdf文件開始的目的是用於存儲氣象科學中的數據，現在已經成爲許多數據採集軟件的生成文件的格式。從數學上來說，netcdf存儲的數據就是一個多自變量的單值函數。用公式來說就是f(x,y,z,…)=value, 函數的自變量x,y,z等在netcdf中叫做維(dimension)
或座標軸(axix),函數值value在netcdf中叫做變量(Variables).而自變量和函數值在物理學上的一些性質，比如計量單位(量綱)、物理學名稱等等在netcdf中就叫屬性(Attributes).

二、nc格式數據讀取

2.1 查看數據存儲內容

import netCDF4 as nc
file = ""
dataset =nc.Dataset(file)
print(dataset.variables.keys())

可以看到這個風場文件裏屬性有緯度、經度、時間、經向風、緯向風。

2.2 查看屬性值

import netCDF4 as nc
file = ""
dataset =nc.Dataset(file)
print(dataset.variables.keys())
#緯度
print(dataset.variables["latitude"][:])
#經度
print(dataset.variables["longitude"][:])

緯度變量 存儲的是從左到右數值的緯度信息， 經度變量存儲的是從上到下數值的經度信息，需要注意的是nc存儲的數據是從上到下緯度依次增加，與實際的地理情況相反，存儲成tiff的時候需要將矩陣做上下翻轉。

2.4 解析nc數據爲tiff的完整代碼

#!usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@Author  : 
@Email   : 
@Time    : 2019/12/4 16:45
@File    : weather.py
@Software: PyCharm
"""

import os
import gdal,osr
import netCDF4 as nc

def	extract_nc(nc_file):

	dataset = nc.Dataset(nc_file)
	print(dataset.variables.keys())

	lat = dataset.variables["latitude"][:]
	lon = dataset.variables["longitude"][:]

	wind_u = dataset.variables["windu"][0,:,:][::-1]
	wind_v = dataset.variables["windv"][0,:,:][::-1]

	max_lat = lat[-1]
	min_lon = lon[0]
	rows,cols =wind_u.shape
	
	#構造geotransform 0.5是根據latitude和longitude判斷的
	geo =(min_lon,0.5,0,max_lat,0,-0.5)

	#構造projection
	src_srs = osr.SpatialReference()
	src_srs.ImportFromEPSG(4326)
	src_srs_wkt = src_srs.ExportToWkt()

	return wind_u,wind_v,geo,src_srs_wkt,rows,cols

def write_tiff(tiff_file,geo,proj,rows,cols,data_array):
	driver = gdal.GetDriverByName("Gtiff")

	outdataset = driver.Create(tiff_file,cols,rows,1,gdal.GDT_Float32)
	outdataset.SetGeoTransform(geo)
	outdataset.SetProjection(proj)

	band = outdataset.GetRasterBand(1)
	band.WriteArray(data_array)

def nc_to_tif(nc_file,output_dir):

	nc_file_name = os.path.basename(nc_file)
	output_file_name = os.path.join(output_dir,nc_file_name)

	wind_u_file = output_file_name.replace(".nc", ".windu.tif")
	wind_v_file = output_file_name.replace(".nc", ".windv.tif")

	wind_u, wind_v, geo, proj,rows,cols=extract_nc(nc_file)

	write_tiff(wind_u_file,geo,proj,rows,cols,wind_u)
	write_tiff(wind_v_file,geo,proj,rows,cols,wind_v)

if __name__ == '__main__':
	#風場數據
	wind_file = r"D:\result\wind\gfs.wind.forecast.2019112717.nc"
	#解析結果存儲路徑
	tiff_dir = r"D:\result"
	nc_to_tif(wind_file,tiff_dir)

經向風和緯向風解析結果