何为NC文件，如何读取，如何批量转为TIFF（ArcGIS/MATLAB）

文章目录

• 前言
• 一、NC文件的介绍
• 二、查看NC结构
• 三、读取NC
• • 3.1 ArcGIS读取
  • 3.2 Matlab读取
• 四、批量读取NC并保存成TIFF格式
• • 4.2 批量保存为TIFF格式
  • 4.3 导出结果验证
• Ending

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前言

相信有好多遥感、地信、地理的同学经常会用到全球月均降水数据/气温等数据，而该类数据常以NC文件保存，大家拿到手后常常会迷惑，这是一种什么数据格式，如何读取，又如何转为我们熟悉的栅格数据。今天来为大家答疑解惑。

一、NC文件的介绍

NetCDF全称为network Common Data Format，中文译法为“网络通用数据格式”；netcdf文件开始的目的是用于存储气象科学中的数据，现在已经成为许多数据采集软件的生成文件的格式。

一个Netcdf文件的结构包括以下对象：
● 变量(Variables) ：变量对应着真实的物理数据；
● 维(dimension)：一个维对应着函数中的某个自变量，或者说函数图象中的一个坐标轴；
● 属性(Attribute) ：属性是对变量值和维的具体物理含义进行注释。

从数学上来说，netcdf存储的数据就是一个多自变量的单值函数。用公式来说就是f(x,y,z,…)=value；
●自变量x,y,z等在netcdf中叫做维(dimension) 或坐标轴(axix)；
●value在netcdf中叫做变量(Variables)。

二、查看NC结构

使用MATLAB查看
●使用函数ncdisp
使用方法：
ncFilePath = [‘E:\个人文档1\项目\数据\2000-2020_tmp\tmp_2000_2002.nc’]; %设定NC路径
ncdisp(ncFilePath);
●读取结果
以下为该NC文件的结构，包含类型、维度、和变量；其中变量中又含有经度、纬度、时间、pre（这也就是我们需要的变量）；
我们可以形象的理解为：经纬度是它的平面坐标，时间是它的维度，构成一个三维空矩阵，然后将pre分别填充到该矩阵中，就形成了这样的一个数据结构。
●注意：进行这一步操作，直白点就是看它的数据结构以及该文件的介绍，其次是为了确定维度和变量的名称，后续需要用到。
这里例如，经度的名称为lon,纬度的为lat,时间为time，变量为tmp.

三、读取NC

这里分为两个软件来讲解，arcgis带有读取NC文件功能，但是仅能读取单个文件，如果数量够多，无疑消耗大量的时间，这里我们使用MATLAB进行批量读取并转换为TIFF。

3.1 ArcGIS读取

1.打开ArcGIS，点击工具箱，找到多维工具，点击下方的创建NetCDF栅格图层。

2.弹出如下界面，输入netCDF文件，然后会自动加载如下变量，维度值可以选择time，然后在下面的表格time后面的值中填入相应的日期，即可加载你想读取的NC中某一时间维度的数据，不进行处理的话默认加载维度的第一个值。然后点击确认。
注意：注意该路径不能含有中文，否则不能自动加载以下变量，而且会报错。

3. 结果如下，即读取成功，保存栅格图层即可。
   注意：但是这种方法只能导出一个时间点的栅格数据，nc一般都是多维度时间，那如何批量导出呢？接着看下面。

3.2 Matlab读取

1. 先读取任意一组维度的数据来看看，使用一下代码。设置一下自己的路径

clc
clear
ncFilePath = ['E:\个人文档1\项目\数据\2000-2020_tmp\tmp_2000_2002.nc']; %设定NC路径
ncdisp(ncFilePath); %查看NC结构
data1=ncread(ncFilePath,'tmp'); 读取NC文件中的变量，注意要设置正确的变量名，该数据集变量名为tmp,怎么查看，参考上文开始的讲解
data3=data1(:,:,1); %读取该数据集维度中的第1个时间序列数据

2. 结果如下所示：可以发现data1显示7680471736，前面两个也就是我们说的经纬度，后面36也就是时间序列（该NC含3年数据，3*12月=36月），data3就是读取的2000年1月份的tmp数据。

3. 显示data3。选择data3，点击绘图工具，选择imagesc显示该数据，炸一看有点奇怪，仔细一看是一个鸡的形状(中国)，但是它是显示的方向不对。应该先逆时针旋转90°，再镜像一下（翻转）。

4. 我们加上如下代码，一个是逆时针，一个是翻转。发现中国地形正常了。

 data4=rot90(data3); %逆时针旋转90°
 data5=flipud(data4); %矩阵的翻转
 imagesc(data5);

四、批量读取NC并保存成TIFF格式

1. MATLAB中将数据保存成TIFF格式牵扯到地理坐标系的问题。两种做法：一是利用Matlab中的georasterref函数来创建tif的地理坐标系，二是读取一个现成tiff文件，当做参考地理坐标系。由于第一种方法可能会出现偏移或者出错，为了保证数据的准确性，我们使用第二种方法。

2. 同第三节的Arcgis读取操作，先读取NC中的某一期数据。然后定义投影，投影操作如下。

3. 查看属性，如果空间参考中有坐标系，即定义成功，如果定义了后还是没有，进行下一步操作。

4. 如图选中图层，右击选择属性，设定图层的坐标系。

5. 点击导出数据。将栅格数据集（原始）更改为数据框（当前），即可发现空间参考中有坐标系了，设置下保存路径，点击保存即可。

6. 保存成功后结果如下所示。

4.2 批量保存为TIFF格式

1.废话不多说，直接上代码。将下面代码copy可直接用，需要调整的地方在文中已进行标注（需要调整），更改下文件路径即可，再有就是循环的地方，根据自己需求进行调整。

clc
clear
%%  导入NC数据集
ncFilePath = ['E:\个人文档1\项目数据\2000-2020_pre\2000-2020\pre_2020.nc']; %设定NC路径**需要调整**
ncdisp(ncFilePath); %查看NC数据结构
%% 导入TIFF影像的坐标信息
[A,R]=geotiffread('E:\li\pre_2018.tif');%该处路径为上述Arcgis中导出带坐标系的TIFF文件**需要调整**
info=geotiffinfo('E:\li\pre_2018.tif'); %该处路径为上述Arcgis中导出带坐标系的TIFF文件 **需要调整**
%% 读取pre数据
data=ncread(ncFilePath,'pre');  
%% 批量处理
for year=2000:2020  %年循环**需要调整**
        data1=data(:,:,1+12*(year-2000):12*(year-1999)); %得到每年的12个月数据。注意，第一个减去的时间与循环的起始时间相同，第二个减去的时间在起始时间的基础上减1。如该处的2000和1999。**需要调整**
        data3=sum(data1,3)/12; %表示沿X轴的第3维求和，求年平均数据
        data4=rot90(data3); %使矩阵逆时针旋转90°
        data5=flipud(data4); %矩阵的翻转
        filename=strcat('E:\个人文档1\项目\数据\NC_TO_TIFF\pre\year\中国',int2str(year),'年pre.tif'); %**需要调整**
        geotiffwrite(filename,data5,R,'GeoKeyDirectoryTag',info.GeoTIFFTags.GeoKeyDirectoryTag);
    for mon=1:12  %月循环
        data2=data1(:,:,mon);  %读取月数据
        data4=rot90(data2);%使矩阵逆时针旋转90°
        data5=flipud(data4); %矩阵的翻转
        filename=strcat('E:\个人文档1\项目数据\NC_TO_TIFF\pre\month\中国',int2str(year),'_',int2str(mon),'月pre.tif'); **需要调整**
        geotiffwrite(filename,data5,R,'GeoKeyDirectoryTag',info.GeoTIFFTags.GeoKeyDirectoryTag);
    end
end

2.导出成功。

4.3 导出结果验证

选取2000年1月份的结果，在ARCGIS中打开，发现数值在-32768-2339之间；在MATLAB中调出该期NC原始数据，提取最大最小值提取，可以发现和该数据99%接近，至于有细微的个位数误差，是由于将TIFF影像导入到ARcgis中进行了金字塔重采样。说明导出的结果是没问题的。

Ending

好了，以上就是本次讲解的内容了，希望能给大家带来帮助，有问题也欢迎在下方留言探讨。