NetCDF (.nc)

背景

    • MIME 类型：application/x-netcdf
    • NetCDF 数据文件格式.
    • 交换科学数据的自我描述格式.
    • 用于大气研究、GIS 以及相关领域.
    • NetCDF 是 network Common Data Form（网络常用数据形式）的缩写.
    • 二进制文件格式.
    • 概念上基于 NASA 的常用数据格式（Common Data Format），但不与其兼容.
    • 由大气研究大学联盟（University Corporation for Atmospheric Research (UCAR)）的 Unidata 中心开发.

Import 与 Export

  • Import["file.nc"] 导入一个 netCDF 文件，返回存储在文件中的数据集名称.
  • Import["file.nc",elem] 从 netCDF 文件导入指定参数.
  • 导入格式可以用 Import["file","NetCDF"] 或 Import["file",{"NetCDF",elem,…}] 指定.
  • Export["file.nc",expr] 将一个数据数组导出至 netCDF 文件.
  • Export["file.nc",{expr1,…}, {"Datasets",{"dataset1",…}}] 创建一个 netCDF 文件，以独立的数据集存储数据数组{expr1,…}.
  • Export["file.nc",expr,elem]通过把 expr 作为指定参数 elem 创建一个 netCDF 文件.
  • Export["file.nc",elem1->expr1,…,"Rules"] 使用规则指定要导出的参数.
  • 请到以下参考页面了解完整的基本信息：
  • Import, Export从文件导入或导出到文件
    CloudImport, CloudExport从云对象导入或导出到云对象
    ImportString, ExportString从字符串导入或导出到字符串
    ImportByteArray, ExportByteArray从字节数组导入或导出到字节数组

Import 参数

  • Import 的通用参数：
  • "Elements" 该文件可用的参数和选项列表
    "Summary"文件摘要
    "Rules"所有可用参数的规则列表
  • 结构参数：
  • "Datasets"所有数据集的名称
    "Groups"所有组的名称
    "StructureGraph"显示数据集结构的有向图
    "StructureGraphLegend"结构图的图例
    "Summary"属性摘要
    "Version"文件的 NetCDF 版本
  • 分组和数据集的名称作为以根组名称 "/" 开头的绝对路径给出.
  • 默认情况下，Import 对 NetCDF 格式使用 "Datasets" 参数.
  • 表示数据的参数：
  • "Data"导入为数组列表的所有数据集
    {"Data",dataset} or dataset命名数据集
  • 支持以下基本数据类型：
  • "Integer8"8 位整数
    "Integer16"16 位整数
    "Integer32"32 位整数
    "Integer64"64 位整数
    "UnsignedInteger8"8 位无符号整数
    "UnsignedInteger16"16 位无符号整数
    "UnsignedInteger32"32 位无符号整数
    "UnsignedInteger64"64 位无符号整数
    "Real32"IEEE 单精度数
    "Real64"IEEE 双精度数
    "String"ASCII 字符的字符串
  • 支持以下结构化数据类型：
  • "ByteArray"任意长度的 ByteArray
    "Enum"列举
    "Compound"由任何其他数据格式和其他复合数据集组成的复合数据集
  • 元数据元素：
  • "Attributes"所有组和数据集的属性
    "DataEncoding"指定每个数据集的压缩方式
    "DataFormat"用于表示每个数据集的类型
    "Dimensions"每个数据集的数据维度
    "DimensionNames"每个数据集的维度名称
    {"metadata",dataset}命名数据集的元数据
    "Metadata"全局属性（根组的属性）

Export 参数

  • Export 通用参数：
  • "Rules"以 elemexpr 形式导入参数列表
  • Export["file.nc",{elem1->expr1,…},"Rules"] 使用规则来指定要导出的元素.
  • 可用的 Export 参数：
  • "Attributes"与组和数据集关联的属性
    "Datasets"数据集及其相关元素
    "Dimensions"数据集的维度
    "Groups"组名列表
    "NamedDataTypes"有命名的数据类型
  • 使用 "Attributes" 参数，可以给出以下表达式：
  • attr与根组“/”关联的属性
    {path1attr1,…}与指定 pathi 相关联的属性 attri
  • 属性 attri 应用 "attname"->attval 格式给出.
  • 使用 "Datasets" 参数，可以给出以下表达式：
  • data使用 "Datasets" 参数，可以给出以下表达式：
    {"name1"data1,…}数据集名称及其关联数据的列表
    {"name1"ds1,…}使用规则列表指定每个数据集 dsi
  • 数据集 dsi 可取用以下键：
  • "Attributes"数据集属性
    "Data"数据数组
    "DataEncoding"要使用的一种或多种数据编码
    "DataFormat"数据类型
    "DimensionNames"与数组维度关联的名称
  • "NamedDataTypes" 参数可以是 {"name1"type1,…} 列表，其中每一个 typei 可以是以下形式的关联：
  • <|"Class""ByteArray",…|>"Length" 键
    <|"Class""Compound",…|>"Dimensions" 和 "Structure" 键
    <|"Class""Enumerated",…|>"DataFormat" 和 "Structure" 键
    <|"Class""RaggedArray",…|>"DataFormat" 和 "Dimensions" 键

选项

  • Export 选项：
  • ByteOrdering$ByteOrdering使用哪一种字节顺序
    OverwriteTargetTrue是否覆盖已有文件
    "Version""NC4 Enhanced"所创建文件格式的版本
  • 使用 OverwriteTarget->"Append"，可以将新对象添加到现有文件中。
  • "Version" 的可能值为："Classic" (Version 3)、"Classic 64bit"、"NC4 Classic" 或 "NC4 Enhanced" (Version 4).

范例

打开所有单元关闭所有单元

基本范例  (3)

获取存储在 netCDF 文件中的数据集名称：

获取文件摘要：

从一个 netCDF 文件中读取元信息：

把光栅图像数据导出为 netCDF 格式：

以下给出存储在文件中的数据集名称：

范围  (13)

Import  (7)

显示文件中可用的所有元素：

默认情况下，Import 返回文件中的数据集列表：

明确指定格式导入文件结构：

通过指定名称导入数据集的内容：

为文件中的所有数据集导入维度和数据格式：

导入单个数据集的维度和数据格式：

导入数据集：

将导入的数据渲染为图形：

Export  (6)

将一个矩阵导出到 NetCDF：

显示该文件中包含的数据集：

导出有名称的数据集：

将两个矩阵导出到 NetCDF：

导出具有给定数据类型的命名数据集：

导入数据格式：

导出组中的命名复合数据类型：

导入文件结构：

导出具有属性的命名数据集：

特定组的导入属性：

导入存储在文件中的所有属性：

Import 参数  (23)

Attributes  (3)

导入文件中所有组和数据集的属性：

导入特定数据集的属性：

导入多个对象的属性：

数据  (3)

从文件中的所有数据集中获取数据：

从 "MyGroup" 组内的 "MyData" 数据集导入数据：

从单个数据集导入数据时，不应专门提供 "Data" 元素：

从多个数据集导入数据：

DataFormat  (2)

获取文件中每个数据集的数据类型描述：

简单的数字和字符串类型有一个词描述：

"DataFormat" 用于复合类型显示类和结构：

"DataFormat" 用于枚举类型包括类、基本数据格式以及值和名称列表：

Datasets  (2)

导入文件中所有数据集的名称：

"Datasets" 是默认的 netCDF 元素：

Dimensions  (3)

获取文件中所有数据集的维度：

只有一个元素的数据维度由一个空列表表示：

获取特定数据集的维度：

DimensionNames  (2)

获取文件中所有数据集的维度名称：

获取特定数据集的维度名称：

Groups  (1)

导入文件中所有组的名称：

Metadata  (2)

获取文件元数据（根组的属性）：

元数据通常携带有关数据源的信息：

NamedDimensions  (3)

导入文件中的所有命名维度：

维度可能是无限的：

导入命名维度以获取沿此维度的坐标值：

检查属性通常会提供有关维度的更多信息：

根据从属性中获取的信息来解释时间坐标：

Summary  (1)

获取文件摘要：

Version  (1)

获取 netCDF 格式的版本：

NetCDF 支持版本 4：

Export 参数  (25)

"Attributes"  (4)

将属性附加到根组：

指定属性的数据格式：

导出同时有 "Datasets" 和 "Attributes" 参数的数据集参数：

每个属性的名称必须在附加到同一对象的所有属性中唯一：

覆盖现有文件中的属性值：

"Datasets"  (10)

"Datasets" 是默认的导出参数. 数据格式和维度从表达式自动推断：

将表达式导出到不同的数据集中，每个数据集都可以有一个完整路径：

检查 NetCDF 文件的结构：

将数据集导出为自定义格式：

导出具有属性的数据集：

创建一个具有单个整数的标量数据集：

创建一个整数数组：

导出实数数组：

使用字符串创建数据集：

ByteArray 存储为 "ByteArray" 类型（在 NetCDF4 中也称为不透明类型）：

与字符串键的关联被导出为复合类型的元素：

"Groups"  (2)

NetCDF 文件总是有一个根组（路径为“/”）：

通过给出路径列表导出多个组：

"NamedDatatypes"  (3)

将复合命名数据类型导出到 NetCDF 文件：

导出数据集时使用先前导出的类型：

数据集的导入数据格式和维度：

检查导出的数据：

导出嵌套复合类型：

简单的标量类型不能存储在 NetCDF 文件中：

"NamedDimensions"  (5)

NetCDF 数据集的每个维度在文件中都必须作为单独的实体存储。如果未明确指定维度的名称，将为其自动生成并分配名称：

明确指定维度名称：

以 "name"size 格式显式导出维度，其中 表示无限维度大小：

在定义数据集时可以使用有名称的维度：

注意 "x" 维度的大小增加：

查看文件结构：

导出具有显式坐标值的维度，该坐标值将存储在同名数据集中：

创建一个仅指定前几个坐标的无限维度：

"Rules"  (1)

用规范 "Rules" 导出两个矩阵：

Export 选项  (6)

OverwriteTarget  (2)

默认情况下，每次调用 Export:都会创建一个新的文件：

用 OverwriteTargetFalse，现有文件将不会被覆盖：

要将数据集附加到现有文件，请使用 OverwriteTarget"Append"：

"Version"  (4)

默认情况下，Export 创建具有增强数据模型的 NetCDF4 文件：

将数据导出为经典 NetCDF 格式：

将数据导出为具有 64 位偏移的经典 NetCDF 格式：

使用经典数据模型将数据导出为 NetCDF4 格式：

应用  (1)

下载带有海面温度数据的 netCDF 文件：

导入有关文件的一般信息：

获取文件中所有数据集的列表：

读取每个数据集的属性：

获取每个数据集的描述以查看所包含的内容：

读取 "/sst" 数据集的所有属性：

导入数据集的维度；请注意，时间是第一个维度：

读取数据：

确定收集数据的范围（先去除重复的）并添加一个小的边距：

可视化海面温度的变化：

通过检查元数据了解有关文件内容的更多信息，例如，如何收集数据：

属性和关系  (1)

每个 netCDF4 文件也是一个有效的 HDF5 文件：

并非每个 HDF5 文件都是有效的 netCDF 文件：

并非每个 HDF5 文件都是有效的 netCDF 文件：