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NetCDF数据的编程式访问

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N etCDF 数据的编程式访问查石祥(总参气象中心,北京100081)作者简介:查石祥,男,1965年生,硕士,高级工程师,从事数值预报模式与高性能计算研究,Email :sxzha @ 收稿日期:2004年6月12日;定稿日期:2004年9月1日摘要　NetCDF 是一种面向数组型数据的描述和编码标准,目前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。

文章介绍NetCDF 数据的编程式访问方法。

该方法主要应用于数值预报模式,它涉及软件创建、参数配置、NetCDF 文件结构、NetCDF 接口函数库等。

重点探讨了编程者在使用该方法时经常遇到的一些问题,并且给出了一个读取NCEP 再分析文件的编程实例。

关键词　NetCDF 编程环境　文件结构　接口函数库引言NetCDF 是一种面向数组型数据的描述和编码标准,已被国内外许多行业和组织采用,目前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。

例如,NCEP (美国国家环境预报中心)发布的再分析资料,NOAA CDC (气候数据中心)发布的海洋与大气综合数据集(COADS )均采用NetCDF 作为标准。

本文介绍NetCDF 数据的编程式访问———通过调用NetCDF 软件包提供的库函数,以编程方式实现对NetCDF 数据的直接读写。

这种方式更多地应用于数值预报模式中,作为模式I/O 模块的一部分,实现对NetCDF 数据的直接读写,例如,目前在气象和海洋领域应用较广泛的WRF 模式[1]、POM 模式、LASG 的气候模式等都包含这样的功能选项。

由于NetCDF 软件秉承OSF (Open Software Foun 2dation )理念,在采用编程方式访问NetCDF 数据时,涉及编程环境的创建、NetCDF 文件结构、NetCDF 接口函数库等。

笔者以自己的开发经验,在综合大量相关网络资源的基础之上,除了简要介绍NetCDF 之外,有针对性地探讨了编程者在使用该方法时常会遇到的一些问题,并且给出了一个读取NCEP 再分析文件的编程实例,希望对同行有所助益。

1　N etCDF 简介NetCDF (Network Common Data Form 通用的网络数据格式)是由美国大学大气研究协会(U 2CAR )下的Unidata 项目科学家针对科学数据的特点,提出的一种面向数组型数据、适于网络共享的数据描述和编码标准。

其软件实现形式是一个免费的NetCDF 软件包,内含可访问NetCDF 数据的工具程序和多种语言的接口函数库。

NetCDF 特性:①自描述特性,即NetCDF 数据文件包含自身的描述信息,这也是网络时代数据的趋势性特征。

②平台无关性,即支持在异构的网络平台间进行数据传输和数据共享。

③易用性,表示存在多种方便的途径来管理和操作NetCDF 数据。

最常见的3种方式包括:使用随NetCDF 软件包提供的工具程序(Ncdump 和Ncgen );使用支持NetCDF 标准的第3方软件(Grads 、AVS 、IDL 和Mathlab );编程式访问。

④高可用性,表示其较高的数据压缩比,以及基于数组下标的线性存储导致的高效存取。

2　N etCDF 文件结构及接口函数库211　N etCDF 文件结构NetCDF 数据的自描述特性表示,其中包含描述自身结构的信息。

为了便于说明,下面给出一个第32卷,增刊2004年12月 气　象　科　技M ETEOROLO GICAL SCIENCE AND TECHNOLO GYVol.32,Suppl.Dec.,2004N ECP再分析数据文件的头信息(使用命令ncdump -h uwnd.sig995.1998),如下所示:netcdf uwnd. sig995.1998{dimensions:lon=144;lat=73;time=UNL IM ITED;//(1460currently) variables:float lat(lat);　lat:units=“degrees north”;　lat:actual range=90.f,-90.f;　lat:long name=“Latitude”;　…short uwnd(time,lat,lon);　uwnd:long name=“4xDaily u2wind at sigmalevel995”;　uwnd:valid range=-10212f,10212f;　uwnd:actual range=-3219f,3518f;　uwnd:units=“m/s”;　uwnd:add offset=225145f;　uwnd:scale factor=0.01f;　uwnd:missing value=32766s;　…//global attributes:　:Conventions=“COARDS”;　:title=“4x daily NMC reanalysis(1998)”;　:base date=1998s,1s,1s;　:history=“created98/02/12by Hoop(netcdf2.3)”;　:description=“Data is from NMC initializedreanalysis/n”,“(4x/day).These are the0.9950sigma level values.”;　:platform=“Model”;}其中,为节省篇幅,略去了许多类似的描述行。

不难看出,每个NetCDF文件具备如下所示的结构,其中包含维数、变量、属性和数据4个子域,其中属性又分为适用于整个文件的全局属性和适用于特定变量的局地属性:netcdf name{dimensions:... //定义维数variables:... //定义变量attributes://属性data:...//数据}NetCDF数据的编程访问就是要通过调用NetCDF接口库函数,设定(写文件)或检索(读文件)上述文件名、维数、变量、属性和数据等信息,达到读写NetCDF文件的目的。

212　N etCDF接口函数库NetCDF接口函数库是提供给用户以编程方式访问NetCDF数据的工具。

NetCDF数据的接口函数库有支持诸如C、C++和Fortran等语言的不同版本,本文只介绍Fortran版本的接口函数库。

对于Fortran语言,Unidata又提供分别支持F77和F90标准的接口函数库,后者是在前者基础上的进一步封装,其包含的库函数更少,更便于编程;目前主流的Fortran编译器都支持F90标准。

因此,本文只介绍支持Fortran90版本的接口函数库[2]。

Fortran90版本的接口函数库只包含26个库函数,对应于NetCDF文件结构,可分为以下4类:①文件处理函数,实现以写或创建的形式打开文件,关闭文件等。

②变量处理函数,实现变量的定义或检索,包括定义或检索变量名、变量ID。

③维数处理函数,实现维数的定义或检索,包括定义或检索维数名称、维数ID。

④属性处理函数,实现属性的定义或检索。

3　N etCDF编程环境的创建为了实现其平台无关性,Unidata提供适于不同平台的NetCDF软件包。

在Unix平台上,远非PC 平台的Win2Intel一统天下格局,硬件来自众多不同制造商,操作系统则有多种Unix变种,编译器(如CC,F77,F90)更是百花齐放。

尽管Unidata提供已编译好的二进制版本的NetCDF软件包,但是,为避免兼容性问题,笔者建议下载源代码形式的NetCDF软件包,然后针对各自的特定平台环境,创建(即配置、编译、测试和安装)NetCDF软件环境。

本文基于特定平台(CPU:400MHz M IPS R12000(IP27)Processor;OS:IRIX64release6.5),详细介绍NetCDF软件包的创建与安装过程。

(1)软件下载。

从ftp:/// pub/netcdf/处下载源代码形式的NetCDF软件包14增刊 查石祥:NetCDF数据的编程式访问 Netcdf.rar。

将此包解压至/usr目录。

则生成目录/ usr/netcdf-3.5.0/src及相关文件。

(2)环境变量设置。

执行编译的脚本程序(make)要求用户设置环境变量(如,CC,CFLA GS, CPPFLA GS,FC,FFLA GS,CXX,CXXFLA GS, F90和F90FLA GS),如果用户不熟悉这些环境变量的设置,可以进入/usr/netcdf- 3.5.0/src目录,执行configure—prefix=/usr/netcdf-3.5.0。

脚本程序configure将为你代劳。

(3)编译。

在/usr/netcdf- 3.5.0/src目录中,执行make。

该脚本程序将编译生成基础的NetCDF 库libnetcdf.a,并视系统配置情况生成各种语言的特定接口库。

如果系统安装有F77或F90编译器,则创建Fortran语言库,该接口库包含在libnetcdf.a 中,如果系统还包含有C++编译器,则创建C++语言的接口库libnetcdf c++.a。

这些库保存在/usr/ netcdf-3.5.0/lib目录下。

此外,make脚本程序还编译生成工具程序ncdump和ncgen。

保存在/usr/ netcdf-3.5.0/bin目录下。

最后,make程序还创建NetCDF的在线帮助文档和不同高级语言接口程序的头文件,分别保存在/usr/netcdf- 3.5.0/man目录和/usr/netcdf-3.5.0/include目录下。

(4)测试。

同样在/usr/netcdf-3.5.0/src目录中,执行make test。

该脚本程序编译与运行标准的测试程序,检验已创建的各种软件库和工具程序等是否正确。

(5)安装。

在/usr/netcdf- 3.5.0/src目录中,执行make install。

该脚本程序创建目录结构,即在/usr/netcdf-3.5.0/目录下建立bin、lib、和man子目录,并将在第3步中生成的工具程序、函数库和在线帮助文档分别拷贝至这些目录。

至此,就完成了NetCDF环境的创建。

4　编程创建了NetCDF编程环境,就可以通过在程序中调用相应的库函数,直接读或写NetCDF格式的数据文件。

下面给出读取uwnd.sig995.1998文件的编程步骤:①库引用及变量声明:USE N ETCDFIN TEGER::ncid,status,nDims,nVars,n G lob2 alAtts,unLimDimIDIN TEGER::Dimid,Var IDIN TEGER uwnd(144,73,1460)注:为了引用F90版本的NetCDF库,可以将该函数库(netcdf.mod)拷贝(命令cp)或链接(命令ln)至当前目录,或者使用编译参数选项-I指定该函数所在的目录。

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在matlab中读netCDF格式文件的一些函数

在matlab中读netCDF格式文件的一些函数

在matlab中读netCDF格式文件的一些函数matlab中读nc的函数在matlab中读netCDF格式文件的一些函数A.文件IO操作函数：1.打开netCDF数据文件ncid = netcdf.open(filename, mode) mode:'NC_WRITE','NC_SHARE','NC_NOWRITE'2.还原最近的netCDF文件定义netcdf.abort(ncid)3.关闭netCDF文件netcdf.close(ncid)4.创建新netCDF数据文件ncid = netcdf.create(filename, mode)mode：'NC_NOCLOBBER'： Prevent overwriting of existing file with the samename.'NC_SHARE'： Allow synchronous file updates.'NC_64BIT_OFFSET'：Allow easier creation of files and variables which arelarger than two gigabytes.5.完成netCDF文件定义模式netcdf.endDef(ncid)netcdf.endDef(ncid,h_minfree,v_align,v_minfree,r_align)6.返回已知netCDF库常数的列表val = netcdf.getConstantNames如：nc_constants = netcdf.getConstantNamesnc_constants ='NC2_ERR''NC_64BIT_OFFSET''NC_BYTE''NC_CHAR''NC_CLOBBER''NC_DOUBLE''NC_EBADDIM''NC_EBADID''NC_EBADNAME''NC_EBADTYPE'...7.返回数值的命名常数val = netcdf.getConstant(param_name)param_name为netcdf.getConstantNames中的string类型的值。

利用Intel编译器编译netcdf

利用Intel编译器编译netcdf

Linux下用Intel编译器编译安装NetCDF-Fortan库(4.2以后版本)本来这个问题真的没必要写的，可是真的困扰我太久%>_<%，决定还是记录一下。

首先，最权威清晰的安装文档还是官方的：Building the NetCDF-4.2 and later Fortran libraries （写此文时，最近版为4.2）那这个文档最开始就告诉我们，自NetCDF库4.2版本以后，Fortran的库和C的库就要分开build啦！而且要装Fortran的库必须先装好C的库。

所以先装C的库咯：仍然官方文档：Getting and Building NetCDF-C （写此文时，最新版本为4.3.2）那这个文档告诉我们：要装NetCDF-C的库，有三个（其实是两个）必须装的：zlib，HDF5，(curl)。

综上，需要下载4个tar的包。

点我们下载：zilb & hdf5 netcdf-c-4.3.2 netcdf-fortran-4.2参照官方文档，zlib和hdf5的安装比较简单，指定一下安装路径即可：build zlib:$ ./configure --prefix=/home/ed/local$ make check installbuild HDF5:$ ./configure --with-zlib=/home/ed/local --prefix=/home/ed/local $ make check install其中，比较容易出问题的是HDF5的安装，参阅HDF5官方文档成功之后，就可以进行netcdf-c和netcdf-fortran库的安装了，这里有个问题要注意：编译安装库时候的编译器要和你以后编译你的Fortran代码使用的编译器一致，否者以后在编译Fortran源代码其中用到netcdf库时会出错。

以我为例：我平时用Intel的编译器，所以此时在安装这两个库的时候，分别用Intel C++ Composer和Intel Fortran Composer进行编译（后面简称icc和ifort）Intel 编译器的下载地址User and Reference Guide for the Intel® C++ Compiler 14.0User and Reference Guide for the Intel® Fortran Compiler 14.0Using Intel Compilers for Linux Under Redhat Enterprise Linux or CentOS安装好了icc和ifort以后均需要设置一下环境变量：（最好添加到~/.bashrc文件中）source <compiler_install_dir>/bin/compilervars.sh intel64接下来就是用Intel编译器编译安装netcdf库了：Building NetCDF* with the Intel® compilers官方文档关键就是设置几个编译选项：export CC=iccexport CXX=icpcexport CFLAGS='-O3 -xHost -ip -no-prec-div -static-intel'export CXXFLAGS='-O3 -xHost -ip -no-prec-div -static-intel'export F77=ifortexport FC=ifortexport F90=ifortexport FFLAGS='-O3 -xHost -ip -no-prec-div -static-intel'export CPP='icc -E'export CXXCPP='icpc -E'对于c库：$ CPPFLAGS=-I/home/ed/local/includeLDFLAGS=-L/home/ed/local/lib ./configure --disable-netcdf-4--disable-dap --prefix=/home/ed/local$ make check install对于Fortran库：首先仍然如上设置编译选项，然后假设你的c库安装在路径${DIR1}：export LD_LIBRARY_PATH=${DIR1}/lib:${LD_LIBRARY_PATH}然后和c库的编译过程一样：CPPFLAGS=-I${DIR1}/include LDFLAGS=-L${DIR1}/lib ./configure--prefix=${DIR1}makemake checkmake install装好了NetCDF-Fortran库了以后如何使用？参考文档：NetCDF Fortran 90 Interface GuideLinux 下mpich2 安装1：从MPICH2官网下载源代码，/research/projects/mpich2 /downloads/tarballs/1.0.8/mpich2-1.0.8.tar.gz 目前最新的是1.0.8，当然如果你使用的windows平台也可以下载/research /projects/mpich2/downloads/tarballs/1.0.8/mpich2-1.0.8-win-ia3 2.msi，以及/research/projects/mpich2/documentation/files/mpich2-1.0.8-windevgu ide.pdf这是windows平台下的开发文档。

NetCDF数据格式及其IDL读写

NetCDF数据格式及其IDL读写


用ID来识别不同数据集。变量存储实际数据，维给出了变量维度信
息，属性则给出了变量或数据集本身的辅助信息属性，又可以分为 适用于整个文件的全局属性和适用于特定变量的局部属性，全局属 性则描述了数据集的基本属性以及数据集的来源。
NetCDF数据 数据结构
一个NetCDF文件的结构包括以下对象：
NetCDF name｛ Dimensions：… //定义维数
IDL>ncdf_varget, cdfid, varid, data
IDL>ncdf_close, cdfid IDL>tvscl, data
NetCDF数据
使用IDL从NetCDF中读取一个变量
在该例中，使用函数ncdf_open打开文件，并返回文件标
识符cdfid。然后使用函数ncdf_varid从名为“image”的变量
语法原理netcdf数据idl中常用的netcdf程序名称功能名称功能ncdfopen打开一个netcdf文件ncdfattname返回一个属性名称ncdfclose关闭一个netcdf文件ncdfcreate创建一个netcdf文件ncdfvarid返回一个变量标识符ncdfdimdef创建一个维度ncdfvarget读取一个变量ncdfvardef创建一个变量ncdfattget读取一个属性ncdfattput写入属性数据ncdfinquire返回文件信息ncdfcontrol开始或介绍定义模式ncdfvaring返回变量信息ncdfvarput写入变量数据netcdf数据使用idl从netcdf中读取一个变量例如从netcdf文件imagenc中读取并显示变量imageidlcdfidncdfopenimagencidlvaridncdfvaridcdfidimageidlncdfvargetcdfidvariddataidlncdfclosecdfididltvscldatanetcdf数据在该例中使用函数ncdfopen打开文件并返回文件标识符cdfid
fortran read netcdf function函数

fortran read netcdf function函数

fortran read netcdf function函数
Fortran是不区分大小写的函数（Function），它是一段具有输入和输出的代码块，接受一些输入参数，经过一系列计算后返回一个结果。

在使用Fortran 语言的过程中，可以使用`read netcdf`函数来读取netcdf格式的数据。

为了确保能够成功调用`read netcdf`函数，需要在代码中添加“implicit none”语句，并将“program sample use netcdf”放在该语句之前。

同时，还需要确保在代码中已经正确地引入了必要的 netcdf 库。

如果在使用`read netcdf`函数时遇到问题，建议查阅相关的文档或源代码，以获取更详细的信息和解决方案。