NetCDF (.nc)文件读取到电子表格, 选择抽样截取可视化

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Trend View

将NetCDF (.nc) 数据读取到电子表格
互动选择多重维与变量, 抽样或截取读入数据

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目录:

加栽NetCDF动态插入功能库

读取NetCDF文件控制对话板

选定目标维和变量子集

维控制 (全选,抽样,截取)

指定图像数据在表格中的行列格式

调整表格的行列数

选择经纬度控制目标区域

NetCDF数据在表格中的格式

NetCDF遥感数据的3维可视化示例

NetCDF多层数据的4维可视化示例

由NetCDF生成的数据文件的扩展名为.nc. 该类文件用二进制码记录数据. 因.nc文件中记录有自身数据结构的描述, 所以通常不再额外提供具有可读性的数据结构说明. 简单的NetCDF文件可能是一维单变量或一维多变量, 复杂的文件则具有多维多变量的数据关系. 概略的讲, 其中:

维可以是独立的或与其他维之间具有隶属关系或称父子关系

在每一个维的属性中记录有

该维的唯一标识号Dp
该维的长度描述Rn, 即Rn定义了隶属变量所拥有的数据记录项数

变量中存有与其所隶属的维的长度相符的数据记录项

在每一个变量的属性中记录有

该变量的唯一标识号Vq
该变量所隶属的维的描述, 例如: 3维数组变量( D3, D7, D12 )

基于NetCDF文件提供的数据关系自描述信息, TrendView 从V5.0 开始提供了一个读取"NetCDF文件控制"对话板. 通过与该对话板的互动, 用户可方便的选定将要读取的目标维和其隶属的变量. 然后用户可进一步通过 "维控制" 指定 "全选", "抽样" 或 "截取" 变量记录.

加栽 NetCDF 动态插入功能库

在TrendView 被启动后, 当用户第一次打开读取NetCDF文件时

图示 1. 打开NetCDF文件菜单

第一步弹出一打开对话板由用户指出 netcdf.dll 的文件路径并打开netcdf.dll. 从 TrendView V5.0 开始 netcdf.dll 将被保存在 TrendView.exe 所在的子目录下.
第二步弹出另一打开对话板由用户指出目标文件 myfile.nc 路径并打开该文件.

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读取NetCDF文件控制对话板

在读取NetCDF文件控制对话板中提供有4个维的下拉列表. 它们分别是 D1, D2, D3 和D4;
从 D1 到 D4 具有依次遗传的维间父子关系. 例如, 在 D2 中列出的子维名均是隶属于 D1 列表中当前选定的目标维.

同时对话板中还提供有4个变量选择列表. 它们分别是 V1( D1 ), V2( D1, D2 ), V3( D1, D2, D3 ) 和 V4( D1, D2, D3, D4 );
维下拉列表与变量列表具遗传的父子关系. 例如, 在V3( D1, D2, D3 )中列出的变量名均是3维数组变量并隶属于D1, D2, D3 下拉列表中当前选定的目标维.

图示 2. NetCDF文件控制对话板

选定目标维和变量子集

当用户指定打开读取一目标NetCDF文件后, TrendView自动将文件中:

独维: 不具备父子关系的维名
根维: 没有父维仅具备隶属子维的维名

填写在D1下拉列表中. 用户用鼠标可选定任一D1下拉表中的维名作为目标维. 随后, 隶属于该目标维的:

子维集将自动填写在D2下拉列表中
变量集将自动填写在V1选择列表中

用户用鼠标右键配合"Ctrl"键可在 V1列表中选定多个变量作为将选读数据的目标变量子集.

以D1操作为例, 用户可依次在D2, D3和D4中选定目标维和变量.

图示 3: 选定目标维和变量子集对话

维控制(全选,抽样,截取)

在被读取NetCDF文件中, 每一个维的属性中记录有该维的长度描述Rn. 该Rn定义了隶属变量所拥有的数据记录项数. 在程序读取数组变量时需使用Rp( 0 <= Rp < Rn )作为索引指定一目标数据项.

在维控制栏的下拉列表中填写了用户在D1到D4中已选定的所有目标维. 用户可用鼠标在下拉列表中选择其中任一维并进一步为其指定"读取数据方式"的Rp控制, 例如:

全选: 程序将读取( 0 <= Rp < Rn )全部数据项
抽样: 用户需给出 Rp 抽样间距步长L. 程序将读取 (Rn / L) 个数据项
截取: 用户需给出 Rp 的起始和终止编号. 程序将读取包括起始和终止编号在内的所有数据项. 当起始编号 = 终止编号时, 程序将读入起始编号指定的数据项.

在对一目标维完成指定Rp控制后, 用户需用鼠标点击 "设置" 屏幕键将该Rp控制方式记录在程序中. 用户可逐一对所有目标维设置Rp控制. 读取数据方式的缺省设置为"全选".

图示 4: 维控制对话

指定图像数据在表格中的行列格式

当被读取NetCDF文件中记录的是图像数据时, 用户需在NetCDF文件控制对话板中宣称该文件是 "图像数据". 确定后NetCDF图像文件控制对话板将自动弹出. 用户需在该对话板中的:

按列填表的下拉列表中用鼠标选择指定一目标维(作为X轴)
按行填表的下拉列表中用鼠标选择指定一目标维(作为Y轴)

图示 5: NetCDF图像文件控制对话板

调整表格中行列数

TrendView 表格的行数 x 列数为一常数, 缺省设置为:

行数=2000
列数=370

用户通过读取NetCDF文件控制对话板的维控制可以了解到将读入数据的行列数. 当表格缺省设置的行列数不适用时, 用户可宣称 "调整表格( 行, 列)数". 确定后控制表格行列数对话板将自动弹出. 当用户调整增加表格行数时, 列数将自动减少. 反之同理.

图示 6: 控制表格行列数对话板

选择经纬度控制目标区域

如用户仅需要将某一区域内的数据读入到表格中, 需首先在从V1列表中选变量时包括经纬度变量. 其后, 用户可宣称 "设定目标区域". 确定后设定目标区域对话板将自动弹出. 在对话板中预置的数据是当前NetCDF文件覆盖区域边界的经纬度. 用户可在对话板中输入自己需要的目标区域的边界经纬度数据.

图示 7: 设定目标区域对话板

时间控制

如用户仅需要将某一时间段内的数据读入到表格中, 需首先在从V1列表中选变量时包括时间变量. 其后, 用户可宣称 "设定目标时间". 确定后设定目标时间对话板将自动弹出.

如用户在被读取NetCDF文件中选读了多于一个时间变量, 需首先在时间变量下拉列表中指定一目标时间变量. 该变量在当前NetCDF文件中的时间边界值将被自动填写在起始和截止项中. 其后, 用户可在对话板中输入自己需要的起始和截止时间.

图示 8: 设定目标时间段对话板

NetCDF数据在表格中的格式

NetCDF数据读入表格后, 表格的第一行中逐列依次填写了用户选读的各个变量名. 从第二行开始:

按用户选读的各个维的序号由小到大依次填写
将变量数据填写到对应的列中

如维与维存在父子关系 (通常父子维的长度不等), 假设:

父维拥有变量( 站名, 经度, 纬度 ), 长度为10
子维拥有变量( 层高, 温度, 湿度 ), 长度为5

则读入的每1条父维变量( 站名, 经度, 纬度 ) 将有5条子维变量( 层高, 温度, 湿度 ) 需共享该( 站名, 经度, 纬度 ) 属性. 为此, 程序将上述1条父维变量( 站名, 经度, 纬度 ) 按子维长度重复填写5行记录, 即在表格中合成共50条记录, 每1条记录均拥有6项数据:

站名, 经度, 纬度, 层高, 温度, 湿度

注: 如用户在上述子维中仅指定 "截取" 某一层数据, 生成的数表中将无任何冗裕数据.

用户将上述表格数据存写为*.txt 文件后:

记录的数据项间均用横向跳格符(\t) 分隔.
与传统气象站数据文件格式类似, 第一条记录可作为文件头使用

该文件格式可被方便的导入其它软件做近一步的插值填图处理.

图示 9: NetCDF数据在 TrendView表格中的格式

NetCDF遥感数据的3维可视化示例

在TrendView 表格中的NetCDF的遥感或图像数据可根据需要送入其它地图工具做插值填图. 在送入地图工具之前用户可直接调用TrendView "数据三维图"功能对数值实现三维图视化预览:

图示 10: 遥感数据三维图效果

NetCDF多层数据的4维可视化示例

在NetCDF多数气象或海洋数据中, 每一数据项均拥有经纬度属性. 在同一经纬度点还通常拥有不同层高的数据项. 为了解在该三维空间中的数据变化趋势, TrendView提供一多层数据的4维可视化功能. 用户需首先为数据宣称:

经度为绘图的X坐标
纬度为绘图的Y坐标
层高为绘图的Z坐标

在调用 "数据三维图" 后生成的数据3维可视化图中, 图元素球直径表达源项的数值大小以提供4维效果. 同时图元素球颜色表达层高属性.

图示 11: 多层数据的4维可视化示例