常用气象格式的数据读取及可视化.pdfVIP

1 / 26 常用气象格式的数据读取及可视化 hzwjy 2012-11-1 本文介绍了气象研究(非业务使用) 中的常用的数据格式，读写操作和数据可视化方法。 目录 常用气象格式的数据读取及可视化1 目录1 1. 常用编程语言和工具2 2. 常用的数据格式2 2.1. 普通二进制格式2 2.2. 文本数据5 2.3. NetCDF 6 2.4. HDF、HDF-EOS、HDF5 和HDF-EOS5 7 2.5. GRIB 和GRIB2 8 3. 数据可视化8 3.1. 变量与经纬度8 3.2. 绘制等值线图11 3.3. 绘制填色图13 3.4. 绘制矢量箭头15 3.5. 绘制流线17 3.6. 绘制卫星数据18 3.7. 绘制站点数据20 3.8. 看图工具23 附录：24 NCL 的安装24 NetCDF 库的安装24 GMT 的编译24 参考资料26 1 2 / 26 1. 常用编程语言和工具 气象研究中常用的编程语言包括 C 语言、FORTRAN 语言，其中 FORTRAN 为FORmula TRANslator的缩写，意为公式翻译器，在数值计算、工程计算等领域有着广泛的应用，使 用FORTRAN 编写程序也是气象研究最基本的技能之一。 此外还会用到IDL、MatLab、NCL、GrADS 等工具进行数据分析和可视化。IDL 和MatLab 可用于数值计算和数据可视化，直接使用其内置的函数可以很方便地完成用户所需的各种计 算，与FORTRAN 相比，其码也更简洁。NCL 与GrADS 也可以完成数据分析以及数据的可视 化，而且它们都是专为气象领域开发的软件，对气象数据的支持较好，绘图也更为方便，经 过简单的设置就可以读取数据并绘制各种图像。在平时的使用中，可以以其中的一种工具为 主，再稍微了解另外的几种工具，配合使用达到效率的最大化。IDL 和 MatLab 都是商业软 件，可以使用GDL (GNU Data Language)和SciLab 等作为替代。 除了上面提到的编程语言，也可以使用Python (SciPy)计算机语言进行数据分析和绘图， 也可以尝试GMT (Generic Mapping Tools)、ncview、Panoply 等工具。 下面的实际操作中主要以FORTRAN (使用gfortran 编译器)和NCL (NCL 6.1.0)来实现，本 文仅对数据处理和绘图进行简单的介绍，相关语法请参考其它资料。 2. 常用的数据格式 2.1. 普通二进制格式 由于计算机存储文件都采用二进制形式，所以从广义上讲，所有的存储在设备中的文件 都是二进制文件，包括ASCII 及扩展ASCII 字符中编写的数据或程序指令的文件。这里用二 进制格式指除文本数据外的文件格式，而普通则是为了区分下面将提到的标准科学数据 格式。这种文件的数据的存放序列与其在内存中的存放非常相似，所以在输入输出时几乎不 需作转化。由于去掉了格式控制，与有格式文件相比，在使用数据信息时所做的处理更简洁 迅速；同样也是这个原因使得无格式文件中即使存放着数字，也不能用文本编辑软件打开并 看到。FORTR