[发明专利]一种面向栅格文本降水数据的可视化分析方法

说明书

本发明公开了一种面向栅格文本降水数据的可视化分析方法，通过解析栅格文本文件表头，设置并将栅格数据写入NetCDF数据库，转化为网格数据，利用NetCDF网格化数据，通过绘制等值线图，实现文本数据的可视化，将多个时间节点等值线图叠加，可进行数据时间变化特征分析。本发明可以解决ASCII数据文件管理和操作困难的问题，并提供了通过可视化快速直观地获取降雨数据时空分布特征的方法。

技术领域

本发明涉及水文气象数据库构建及数据分析领域，更具体地，涉及一种面向栅格文本降水数据的可视化分析方法。

背景技术

高分辨率、格点化的降水数据对于水文学研究和水资源管理，以及气候变化分析、水文过程模拟、自然灾害预警等都具有重要意义。

NetCDF(Network Common Data Form)是一种自描述、基于矩阵的科学数据格式。NetCDF格式是一种开放标准，NetCDF的经典格式和64位偏移格式是开放地理空间协会(OGC)采用的国际标准。目前，NetCDF广泛应用于大气科学、水文学、海洋学、环境模拟和地球物理等诸多领域。具有方便管理和操作，可追加，访问高效，支持在异构的网络平台间进行数据传输和共享等优点。

国家气象中心(National Meteorological Information Center)目前提供下载的中国地面降水月值格点数据集为ASCII栅格文本文件，不便于进行数据管理、共享和展示。同时，静态文本数据不利于决策者和分析者发现降水数据的时空分布特征，动态可视化图形可以协助决策分析者识别降水变异、分析降水时空分布、向非科研人员进行数据的直观展示。

发明内容

本发明的目的是解决现有栅格文本数据不便于进行分析、管理、共享和展示的缺陷，提供一种面向栅格文本降水数据的可视化分析方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种面向栅格文本降水数据的可视化分析方法，包括以下步骤：

S1：解析栅格文本文件头，将栅格文本文件头信息存储为Python字典；

S2：依据栅格文本文件头信息设置NetCDF文件数据维度及变量信息；

S3：循环读取目标栅格文本文件中的栅格数据，写入NetCDF文件；

S4：读取NetCDF文件数据，转化为Python Numpy数组；

S5：在Python Numpy数组中定于空间范围、降雨分布时间尺度，连接网格数据等值点，绘制降雨分布等值线，填充等值区域，形成降雨分布等值线图；

S6：读取各时间节点降雨分布等值线图，存储为Python List，设定延迟时间，利用Python Imageio模块输出对应的降雨分布动态变化图。

优选的是，步骤S2所述的NetCDF文件数据包括Dimensions维度信息，Variables变量信息以及Attributes属性信息；其中变量信息存储实际数据，维度信息提供变量维度信息。

优选的是，所述步骤S3中栅格文本数据转化为浮点型，其中无数值网格利用Python Numpy.ma模块掩码。

优选的是，所述步骤S5中降雨分布等值线图包括输入经度、纬度范围，目标网格数据数组，指定输出路径和子图序列标题。

优选的是，所述绘制等值线图的输入经度、纬度范围需与目标数组空间维度保持一致。

优选的是，所述步骤S5中绘制降雨分布等值线的绘制结果为目标数据各时间节点降雨等值线图，等值线图为png文件，等值线划分由输入的降雨分布时间尺度决定。

优选的是，所述步骤S6中的延迟时间为0.5秒～1秒，输入图谱大小保持一致。