使用Python讀取和導(dǎo)出NetCDF格式的多時相柵格文件

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

.nc是NetCDF（Network Common Data Form）文件的擴展名，表示一種常用的科學(xué)數(shù)據(jù)存儲格式。NetCDF是一種自描述的、可移植的二進制文件格式，用于存儲科學(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。現(xiàn)在有一個文件夾，其中包含大量的.nc格式的柵格文件，如下圖所示。

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

明確了需求后，我們就可以開始具體的操作。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；同時導(dǎo)入netCDF4庫，并接著從netCDF4庫中導(dǎo)入Dataset類，用于打開和讀取.nc文件。

接下來，我們定義了一個名為list_nc_dates的函數(shù)，接受一個文件夾路徑作為參數(shù)。在函數(shù)中，首先創(chuàng)建一個空列表nc_dates，用于存儲每個.nc文件及其對應(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，通過檢查文件名是否以.nc結(jié)尾來篩選出.nc文件。緊接著，對于篩選出來的.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.nc文件，并將打開的文件對象賦值給dataset變量；隨后，獲取.nc文件的時間，在本文的.nc數(shù)據(jù)中，也就是名為time的變量，并將時間變量的值讀取到time_values變量中。接下來，分別獲取時間變量的單位與時間類型。

隨后，我們創(chuàng)建一個空列表dates，用于存儲日期字符串。遍歷時間變量的每個值，使用netCDF4.num2date()函數(shù)將時間值轉(zhuǎn)換為日期對象。緊接著，將日期對象轉(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，方便我們后期對日期的核對。函數(shù)的最后，返回包含每個.nc文件及其對應(yīng)日期的列表。

在函數(shù)外部，我們設(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，通過循環(huán)，打印每個日期即可。

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，就截取一部分）。由于在本文中，每一個.nc格式文件的每一個維度（即每一個時相）都是精確到天的，所以下圖天數(shù)后的時、分、秒都是00。當(dāng)然，如果大家的.nc格式文件維度很多，時相打印出來的話也不好完全顯示，所以可以考慮將時間信息導(dǎo)出為表格文件等；例如，可以將每一個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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