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感冒中，所以這一篇會比較短。（反正也沒什么太多可講的【不】） 本章我們將介紹用以讀寫netcdf文件的Python第三方庫：netCDF4。 不過在介紹netCDF4之前，我覺得還是應該來說說nc文件的格式問題。 雖然nc文件我們一直在用，不過其實這個數據的具體格式對很多人來說依然是個未知數，就像一個黑匣子一樣。究其原因，很大程度上是因為nc文件相比一般的二進制文件、文本文件，包含了除了數據本身之外的維度、屬性（是不是有點熟悉？）等信息，想要讀取nc文件，必須得調用專門的函數進行解碼、識別。而這一操作是相當麻煩的。 如果想要在Fortran中進行nc文件的讀取，不但需要在編譯的時候注明netCDF庫的路徑，同時讀取時需要經歷這樣的步驟：nc文件id獲取>變量id獲取>變量維數id獲取>為變量分配內存空間>讀取，這樣繁瑣的步驟。其中，如果搞錯了變量維數、變量數據類型、變量id，就算是一點差錯都會導致讀取不成功或者讀取到錯誤的結果。 如果是使用grads進行nc文件的讀取呢？誠然，grads內置了打開nc文件的函數，但是其實它只能識別標準的nc數據格式，有時候會碰到使用grads內部函數無法打開netcdf文件的情況。不過最蛋疼的還是數據處理：有過使用grads經驗的人應該都知道grads在代碼編寫、數據處理上面的麻煩之處；很多人都會選擇將數據輸出到二進制文件，再用Fortran去處理，但是這樣的操作往往會出現錯誤。 所以，如果有一個平臺既能方便快捷地讀取nc文件，又能支持數據處理，那該多好。 Python就提供了這樣一個平臺。 Python中支持nc數據讀寫的庫有很多，其中scipy和netCDF4較為出名，因為scipy主要還是一些科學計算的函數庫，所以這里我們著重介紹netCDF4。 netCDF4的下載地址在：https://pypi./pypi/netCDF4，它的github主頁在https://github.com/Unidata/netcdf4-python，感興趣的同學可以前去了解關于這個庫的更多信息。需要注意的是canopy本身沒有包含netCDF4，需要用戶自行下載安裝，具體方法可以參加之前的教程。 輸入： 如果沒有錯誤，那就說明安裝成功了。不過呢，因為netCDF4包含了很多的函數，通常我們要用到的只有Dataset一個，所以調用的時候請在腳本開頭輸入：
Dataset函數的作用是用只讀或者讀寫的方式打開nc數據文件。直接來看例子吧~ 這里的hgt1973.nc是1973年的日均高度場數據，而我所做的，就是用只讀的方式創建了nc文件對象a。到這一步我們就已經完成了nc文件的打開操作，下一步我們可以來查看一下變量： nc文件對象a有一個屬性叫做variable，顧名思義指代的是文件中的變量信息，而變量信息又有一個屬性叫做keys，指代了這些變量的名字。通過調用a.varibles.keys()就可以查看該文件中的變量名了。可以發現hgt1973.nc中包含了5個變量，分別為層次、維度、經度和高度場。如果是在Fortran中，知道了變量名我們還需要去查看變量的維數，才能最終確定需要分配的數組空間。不過Python作為一門動態語言是不需要考慮變量維數這一說的：賦值的同時即內存空間的分配。 說到a.variables.keys()，大家是不是覺得很像python的字典呢？所以想要獲得對應的變量數值就變得很簡單了： 如圖，通過直接賦值的方式我們便獲得了hgt1973中的變量“level”。實際上除了獲得數值，我們還可以查看“level”的其他屬性例如： 可以直接將level的基本信息打印到屏幕： 可以查看數據類型： 查看數據名（有時會和變量名不一樣）： 查看維數： 等等，大家可以按下tab自行查看。 同理，我們也能夠直接讀取其他變量： 只要讀取出來，之后便能夠通過python中的其他數據處理過程進行處理了。 不過這個nc文件還相對箱單了一些，我們再來看個復雜一點的：
Wrfinput_d02是一個wrf模式的初始場文件。用過wrf模式的讀者應該會知道，我們使用wrf進行數值模擬之前需要在namelist.input中進行大量的參數設置。而這些參數中的大部分都被寫入到了wrfinput之中。如：
邊界層參數化方案、陸面過程參數化方案以及網格中心經緯度。這些都不是作為變量存放在nc文件中的，而是以“屬性”的形式。所以如果你遇到variables中找不到的變量，可以直接在nc文件對象的屬性中查找。 讀取變量和查看變量信息的方式和之前一樣： 查看信息：
讀取變量：
因為wrfinput的nc數據類型更為復雜，所以它的變量包含了更多的屬性信息，例如C網格的間隔方向等等（如果不做模式的同學可以不用了解這個概念）：
不管怎么樣，有了netCDF4這個庫，我們便可以方便快捷地讀取nc數據了~ 那么修改nc數據呢？也很簡單，只需要在打開文件時加上‘a’或者‘w’即可:
如圖，這里我已經對hgt.1973.nc中的level變量進行了修改。修改完畢后請不要忘記調用close進行關閉，這樣才能完成對數據的修改。
最后再來說說HDF數據。hdf和netCDF一樣，是一種自說明（即自帶了數據信息說明）常用的數據格式，很多時候用在衛星資料的儲存中。想要在Python中讀取hdf格式數據則需要下載對應的庫：hdf4、hdf5或者h5py。這里尤其請注意hdf的版本信息，hdf4和hdf5雖然一個是四一個是五，但實際的內部結構卻有很大不同，需要調用不同的庫進行解碼。不過只要用對了庫，其它的步驟和讀取nc文件都差不多，例如讀取風云衛星的標稱數據：
我這里只是讀取了該文件中的‘NomFileInfo’變量，這個變量中包含了衛星數據的一些基本信息。今后有機會的話我會來說說如何使用python讀取風云衛星的標稱hdf數據，并繪制衛星云圖：
不過心急吃不了熱豆腐，心急感冒也好不了。。。 所以我們下期再見咯！（吃藥躺床板去。。。 |
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