Базовые сведения о хранилище данных netCDF

Хранилище данных netCDF

Данные в файле netCDF хранятся в форме массивов. Например, температура, меняющаяся со временем, хранится в виде одномерного массива. Температура на площади за указанное время хранится в виде двухмерного массива.

Трехмерные данные, например, температура на площади, изменяющаяся со временем, или четырехмерные данные, как то: температура на площади, меняющаяся во времени и с изменением высоты, хранятся в последовательностях двухмерных массивов.

Трехмерные данные: данные по площади, меняющиеся со временем.

Четырехмерные данные: данные по площади, меняющиеся со временем и при изменении высоты.

Основные компоненты файла netCDF

Файл netCDF содержит измерения, переменные и атрибуты. Совместно эти компоненты используются для сохранения значения данных, а также отношений между полями данных в наборе данных, состоящем из массивов. На следующем рисунке показана структура файла netCDF с помощью формата CDL (язык Network Common Data Form (Машинонезависимый двоичный формат файлов)). CDL ― это формат ASCII, с помощью которого описывается содержимое файла netCDF.

Пример файла CDL

Имена измерений, переменных и атрибутов состоят из произвольных последовательностей буквенно-цифровых символов, включая символ подчеркивания и дефис, причем начинаются они с буквы или подчеркивания. Однако, имена, начинающиеся с символа подчеркивания, зарезервированы для использования системой. В именах netCDF учитывается регистр символов.

Объекты-размеры

Измерение netCDF имеет и имя, и размер. Размером измерения является любое положительное целое число. В файле netCDF только одно измерение может иметь размер UNLIMITED. Такое измерение является неограниченным измерением или измерением записи. Переменная с неограниченным измерением может иметь любую длину вдоль этого измерения.

С помощью измерения можно представлять реальное физическое измерение, например, время, широту, долготу или высоту. С помощью измерения также можно индексировать другие величины, например, номер прогона станции или модели. При указании формы переменной одно измерение можно использовать несколько раз.

Переменные

Переменная представляет массив значения одного типа. В файле netCDF переменные используются для хранения данных. У переменной есть имя, тип данных и форма, описанные с помощью списка ее измерений, которые задаются при создании переменной. Число измерений является рангом (или размерностью). Скалярная переменная имеет размерность 0, вектор имеет размерность 1, а матрица имеет размерность 2. С переменной также могут быть связаны атрибуты, которые можно добавлять, удалять или изменять после создания переменной.

Координатные переменные

Одномерная переменная, имеющая такое же имя, как и измерение, является координатной переменной. Она связана с измерением одной или нескольких переменных данных и обычно определяет физическую координату, соответствующую этому измерению.

Координатные переменные не имеют особого значения для библиотеки netCDF. Однако, программное обеспечение, использующее эту библиотеку, должно обрабатывать координатные переменные особым образом.

Атрибуты (Attributes)

Атрибуты NetCDF используются для хранения вспомогательных данных или метаданных. Большинство атрибутов предоставляют сведения об определенной переменной. Эти атрибуты определяются по имени переменной, которое используется вместе с именем самого атрибута.

Атрибуты, предоставляющие сведения обо всем файле netCDF, являются глобальными атрибутами. Эти атрибуты определяются по имени атрибута, к которому добавляется имя пустой переменной (на языке CDL) или идентификатор специальной переменной NULL (на языке C или Fortran).

Правила наименования

В правилах наименования определяются метаданные, содержащие точное описание данных, хранящихся в каждой переменной, а также их пространственные и временные свойства. Благодаря правилам наименования пользователи данных из разных источников могут решать, какие количества являются сравнимыми. Имя правила наименования представлено в файле netCDF в виде глобального атрибута.

Более подробно о правилах наименования netCDF

В настоящий момент, соглашения Climate and Forecast (CF) и Cooperative Ocean/Atmosphere Research Data Service (COARDS) поддерживаются ArcGIS. Однако работать также могут и файлы netCDF, созданные с использованием других правил наименования.