通过Python实现NC文件转GeoTiff格式

〇、目录

通过Python实现NC文件转GeoTiff格式
- 一、前言
- 二、基本了解
- 三、功能实现
- 四、成图预览
- 五、参考
- 六、总结

一、前言

基于Python和GDAL库介绍处理nc文件的基本操作
简单处理nc文件为GeoTiff文件的Python函数

二、基本了解

什么是NC格式

NC文件即NetCDF (Network Common Data Form），是一种通用的数据存储格式。广泛用于存储地学、大气科学、海洋科学等一系列多维数据，可封装时间、经度、纬度、降水、温度等多个维度数据，数据结构清晰易读，可以很方便的提取、应用。
什么是GeoTiff格式

GeoTIFF 是一种地理栅格文件，可以理解为专门存储地理信息的Tiff图像文件格式。地理坐标系、地图投影等要素直接嵌入到图像文件中。
Python处理nc文件需要用到的库
- NetCDF4用于读取NC文件；numpy用于数据修改；osgeo的子库gdal和osr，前者用于实现转换和栅格编辑功能，后者可用于确定地理坐标系和地图投影。
```
import numpy as np
import netCDF4 as nc
from osgeo import gdal,osr
```
- 建议使用 Anaconda 配置虚拟Python环境，可以很方便地进行包管理，我这里使用的环境版本是
```
python 3.6.12(64bit)
numpy 1.19.1
netCDF4 1.4.2
gdal 3.0.2
```

三、功能实现

查看NC文件信息

import netCDF4 as nc
import numpy as npitem = r'***.nc'#选取一个nc文件路径
DS = nc.Dataset(item)print(DS,type(NC_DS)) # 返回DS的数据类型，<class 'netCDF4._netCDF4.Dataset'>
print('{:-<100}'.format('----'))print(DS.variables) # 了解变量的基本信息
print('{:-<100}'.format('----'))print(DS.variables['lon']) # 了解某一变量如“lon”(经度)的基本信息
print('{:-<100}'.format('----'))TEMP = NC_DS.variables['temp'][666,123,:] # 这是一个三维数据的NC文件，["纬度","经度","温度"]，需要按实际修改
print(TEMP) # 查看特定维度数据

NC文件转GeoTiff

#NetCDF文件处理
def Convert(item,day):        DS = nc.Dataset(item)Lat = DS.variables['lat'][:]Lon = DS.variables['lon'][:]PREC = DS.variables['prec'][day,:,:] #[day,lon,lat],即生成 某天 全纬度、经度范围 图像PREC = np.asarray(PREC) #数据类型转换PREC[np.where(PREC == -33321)] = np.nan #异常值处理#影像的部分信息LonMin,LatMax,LonMax,LatMin = [Lon.min(),Lat.max(),Lon.max(),Lat.min()] #构建tiff框架prec_ds = gdal.GetDriverByName('Gtiff').Create(OutTif,len(Lon),len(Lat),1,gdal.GDT_Float32) #dst_ds = driver.Create(dst_filename, xsize, ysize,bands, eType=gdal.GDT_Byte)#设置影像的显示范围prec_ds.SetGeoTransform(LonMin,0.1, 0, LatMin, 0, 0.1)#SetGeoTransform(double xLeft,double dX,double     yProjOnX,double yTop,double x,ProjOnY,double dY)#这里通常选取的是左上角点的坐标(lonmin,latmax)，但如此我的图像会上下颠倒，不知为何#图像分辨率xsize ysize通常在NC属性中给出，也可以 xsize = (lonmax-lonmin)/len(lon)#设置地理坐标系和投影坐标系，这里设置为WGS_84,索引号4326srs = osr.SpatialReference()# 获取地理坐标系统信息，用于选取需要的地理坐标系统print(type(srs))print(srs)srs.ImportFromEPSG(4326) # 定义输出的坐标系为"WGS 84"，AUTHORITY["EPSG","4326"]prec_ds.SetProjection(srs.ExportToWkt()) # 给新建图层赋予投影信息# 数据写出prec_ds.GetRasterBand(1).SetNoDataValue(-9999)prec_ds.GetRasterBand(1).WriteArray(PREC) # 将数据写入内存prec_ds.GetRasterBand(1).GetStatistics(0,1)# 添加统计信息prec_ds.FlushCache() # 将数据写入硬盘prec_ds = None # 关闭

设置自定义投影

    #设置地理坐标系和投影坐标系，这里设置为WGS_84_Alberssr = osr.SpatialReference() #获取地理坐标系统信息，用于选取需要的地理坐标系统print(type(sr))print(sr)sr.SetProjCS('WGS_84_Albers')sr.SetWellKnownGeogCS('WGS84')#设置地理坐标系为WGS_84sr.SetLCC(35,50,0,90,0,0)#设置等面积圆锥投影的参数wkt = sr.ExportToWkt()#print(wkt)sr.ImportFromWkt(wkt) # 将定义好的参数导出为WKT prec_ds.SetProjection(sr.ExportToWkt()) # 给新建图层赋予投影信息

用掩膜裁剪

from osgeo import gdal
import os
import timedef clip(input_shape,input_raster,output_raster):# 栅格文件路径，打开栅格文件input_raster=gdal.Open(input_raster)# 裁剪，gdal.warp函数，input_shape是掩膜文件ds = gdal.Warp(output_raster,input_raster,format = 'GTiff',cutlineDSName = input_shape, dstNodata = -9999)#设置nodata值为-9999，ArcGIS自动识别为nodata# 添加统计信息     ds.GetRasterBand(1).GetStatistics(0,1)     # 关闭文件ds = None

四、成图预览

生成的 Tiff 图像

ArcGIS打开属性

掩膜裁剪成图

五、参考

基于Python+GDAL实现nc格式转geotiff格式.
使用python的netCDF4库读取.nc文件和创建.nc文件.
Python3.GDAL从shp文件生成mask.

六、总结

本文包括了NC文件读取，NC文件转TIFF、TIFF文件掩膜裁剪、自定投影操作。吸收了多篇文章内容整合而成。代码多有错误，烦请指正。

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