使用Python讀取和導(dǎo)出NetCDF格式的多時(shí)相柵格文件

本文介紹了如何使用Python語(yǔ)言逐一讀取大量的.nc格式的多時(shí)相柵格文件，并導(dǎo)出其中包含的全部時(shí)間信息。

.nc是NetCDF（Network Common Data Form）文件的擴(kuò)展名，表示一種常用的科學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式。NetCDF是一種自描述的、可移植的二進(jìn)制文件格式，用于存儲(chǔ)科學(xué)和工程領(lǐng)域的大型數(shù)據(jù)集。由于其自身的特性，.nc數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于氣象學(xué)、海洋學(xué)、地球科學(xué)、氣候研究、大氣科學(xué)、地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域。

首先，明確一下本文的需求�，F(xiàn)在有一個(gè)文件夾，其中包含大量的.nc格式的柵格文件，如下圖所示。

每一個(gè).nc格式的文件都具有多個(gè)時(shí)相（或者說(shuō)是多個(gè)維度），而不僅僅只是一個(gè)時(shí)相。我們希望讀取這個(gè)文件夾中的全部.nc格式文件，并獲取其所表示的每一個(gè)時(shí)相。

明確了需求后，我們就可以開(kāi)始具體的操作。首先，本文所需用到的代碼如下。

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Sun Dec 31 20:28:03 2023

@author: fkxxgis
"""

import os
import netCDF4
from netCDF4 import Dataset

def list_nc_dates(folder_path):
    nc_dates = []

    for file_name in os.listdir(folder_path):
        if file_name.endswith(".nc"):
            file_path = os.path.join(folder_path, file_name)
            try:
                dataset = Dataset(file_path)
                time_var = dataset.variables["time"]
                time_values = time_var[:]
                time_units = time_var.units
                time_calendar = time_var.calendar

                dates = []
                for value in time_values:
                    date = netCDF4.num2date(value, units=time_units, calendar=time_calendar)
                    dates.append(date.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))

                nc_dates.append((file_name, dates))
            except Exception as e:
                print(f"Error reading file {file_name}: {str(e)}")

    return nc_dates

folder_path = "F:/Data_Reflectance_Rec/soil_1"
nc_dates = list_nc_dates(folder_path)

for nc_file, dates in nc_dates:
    for date in dates:
        print(date)

這段代碼整體思路也很明確。

首先，我們導(dǎo)入所需的模塊。在這里，需要導(dǎo)入Python的os模塊，用于處理文件和文件夾路徑操作；同時(shí)導(dǎo)入netCDF4庫(kù)，并接著從netCDF4庫(kù)中導(dǎo)入Dataset類，用于打開(kāi)和讀取.nc文件。

接下來(lái)，我們定義了一個(gè)名為list_nc_dates的函數(shù)，接受一個(gè)文件夾路徑作為參數(shù)。在函數(shù)中，首先創(chuàng)建一個(gè)空列表nc_dates，用于存儲(chǔ)每個(gè).nc文件及其對(duì)應(yīng)的日期列表；隨后，使用os.listdir()函數(shù)遍歷文件夾中的所有文件，通過(guò)檢查文件名是否以.nc結(jié)尾來(lái)篩選出.nc文件。緊接著，對(duì)于篩選出來(lái)的.nc文件，使用os.path.join()函數(shù)構(gòu)建其完整路徑。

其次，使用Dataset類打開(kāi).nc文件，并將打開(kāi)的文件對(duì)象賦值給dataset變量；隨后，獲取.nc文件的時(shí)間，在本文的.nc數(shù)據(jù)中，也就是名為time的變量，并將時(shí)間變量的值讀取到time_values變量中。接下來(lái)，分別獲取時(shí)間變量的單位與時(shí)間類型。

隨后，我們創(chuàng)建一個(gè)空列表dates，用于存儲(chǔ)日期字符串。遍歷時(shí)間變量的每個(gè)值，使用netCDF4.num2date()函數(shù)將時(shí)間值轉(zhuǎn)換為日期對(duì)象。緊接著，將日期對(duì)象轉(zhuǎn)換為指定格式的字符串，并將其添加到dates列表中。此外，這里還將.nc文件名和對(duì)應(yīng)的日期列表作為元組添加到nc_dates列表中，方便我們后期對(duì)日期的核對(duì)。函數(shù)的最后，返回包含每個(gè).nc文件及其對(duì)應(yīng)日期的列表。

在函數(shù)外部，我們?cè)O(shè)置文件夾路徑，隨后即可調(diào)用list_nc_dates函數(shù)，將文件夾路徑傳遞給它，并將返回的結(jié)果賦值給nc_dates變量。最后，通過(guò)循環(huán)，打印每個(gè)日期即可。

執(zhí)行上述代碼，即可出現(xiàn)如下圖所示的結(jié)果（結(jié)果很長(zhǎng)，就截取一部分）。由于在本文中，每一個(gè).nc格式文件的每一個(gè)維度（即每一個(gè)時(shí)相）都是精確到天的，所以下圖天數(shù)后的時(shí)、分、秒都是00。當(dāng)然，如果大家的.nc格式文件維度很多，時(shí)相打印出來(lái)的話也不好完全顯示，所以可以考慮將時(shí)間信息導(dǎo)出為表格文件等；例如，可以將每一個(gè)date都放在DataFrame中，隨后導(dǎo)出為.csv文件。

至此，大功告成。

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