HDF(Hierarchical Data Formats)数据格式由 NCSA 开发。HDF 提供了大量的数据模式,包括多维数组、表格、图像、注解和调色板。在下面的章节中,将描述 HDF 科学数据系列(SDS)的数据模式,因为它是 HDF 中最具灵活性的,并且它和 NetCDF 具有相似性。也就是说,HDF SDS 的基本组成也是变量、属性和维数。

注意:IDL读取数据与在其他软件上显示的数据位置相反,左上对右下!

注意:HDF记录数据与实际数据是通过一个数量关系获取的,如下图所示:

实际结果 = 显示结果 × slope + intercept


  数据:可以从 http://www.gumley.com 中下载这些例子的数据文件:

  • EarthProbe5_31_99.hdf
  • Manassas.hdf

常用的 HDF SDS 程序

名     称 功     能
HDF_SD_START() 打开一个 SDS 模式的 HDF 文件
HDF_SD_END 关闭一个 SDS 模式的 HDF 文件
HDF_SD_NAMETOINDEX() 返回变量索引
HDF_SD_SELECT 返回变量标识符
HDF_SD_GETDATA 读取变量数据
HDF_SD_ENDACCESS 结束到一个变量的通道
HDF_SD_ATTRFIND() 返回属性索引
HDF_SD_ATTRINFO 读取属性数据
HDF_SD_ATTRFIND() 返回全局属性索引
HDF_SD_ATTRINFO 读取全局属性数据
HDF_SD_FILEINFO 返回文件信息
HDF_SD_GETINFO 返回变量信息
HDF_SD_ATTRINFO 返回属性名称
HDF_SD_START() 创建一个 HDF 文件(参数不同)
HDF_SD_CREATE() 创建一个变量
HDF_SD_DIMGETID() 创建一个维度
HDF_SD_DIMSET 设置维度信息
HDF_SD_ADDDATA 写入变量数据
HDF_SD_ATTRSET 写入属性数据
  • HDF_SD_START:打开一个 SDS模式的 HDF 文件。
         【函数】返回值是这个 HDF 文件的 SD ID。如果没有设置关键字,则以只读形式打开。
           语法:Result = HDF_SD_START( Filename [, /READ | , /RDWR] [, /CREATE] )
           说明:READ ----- 只读模式,默认模式;
                        RDWR ----- 读写模式;
                        CREATE ----- 创建一个新的 SD 文件。
  • HDF_SD_END:关闭一个 SDS 模式的 HDF 文件。
    语法:HDF_SD_END, SDinterface_id

  • HDF_SD_NAMETOINDEX:返回变量索引。(通过名称获取相应的索引值)
         【函数】返回值为指定 SD 数据集的索引值。
           语法:Result = HDF_SD_NAMETOINDEX(SDinterface_id, SDS_Name)
           说明:SDinterface_id ----- 由 HDF_SD_START 返回的 SD ID 值;
                        SDS_Name ----- 指定 SD 数据集中某个字符串名称。

    代码说明:读取变量中的数组(hdf_sd_nametoindex、hdf_sd_select、hdf_sd_getdata)

    file='D:\IDL\A20080200505006.L2_LAC'
    hdfid=HDF_SD_START(file, /rdwr) ;读取数据中的lat数据
    ;通过latitude来获取相应的索引值
    index=HDF_SD_NAMETOINDEX(hdfid, 'latitude')
    ;通过索引值获取ID值
    varid=HDF_SD_SELECT(hdfid, index)
    ;通过ID值获取数组值
    HDF_SD_GETDATA, varid, latdata
  • HDF_SD_SELECT:返回变量标识符。(根据索引值返回相应的 SD 数据集 ID 值)
         【函数】返回值为指定 SD 数据集 ID 值。
           语法:Result = HDF_SD_SELECT(SDinterface_id, Number)
           说明:SDinterface_id ----- 由 HDF_SD_START 返回的 SD ID 值;
                        Number ----- SD 数据集索引值。
  • HDF_SD_GETDATA:读取变量数据
           语法:HDF_SD_GETDATA, SDdataset_id, Data [, COUNT=vector] [, /NOREVERSE] [, START=vector] [, STRIDE=vector]
           说明:START ----- 每维中读取的第一个元素(从零开始;默认为 [0, 0, ..., 0])
                        COUNT -----每维中读取元素的数目(默认情况是从当前 start 的位置到每维的最后一个元素)
                        STRIDE ----- 在每维中提取的间隔(默认为 [1, 1, ..., 1],意味着每个元素都被选中)
           注意:如果 START、COUNT 或 STRIDE 导致变量超出了范围,则 IDL 在读取时将舍去超出的部分,并给出错误信息。
           在下面的例子中,从 0 列、100 行开始读取 100×1 的变量子集,读取时在列的维度上元素一个隔一个地读取(左右)。

    代码说明:读取变量数据(hdf_sd_nametoindex、hdf_sd_select、hdf_sd_getdata)

    IDL> hdfid = hdf_sd_start('EarthProbe5_31_99.hdf')
    IDL> index = hdf_sd_nametoindex(hdfid, 'TOTAL_OZONE')
    IDL> varid = hdf_sd_select(hdfid, index)
    IDL> hdf_sd_getdata, varid, data, start=[0, 100], count=[100,1], stride=[2,1]
    IDL> help, data
    DATA INT = Array[100]
    IDL> data[0:3]
    257 0 0 258
    IDL> hdf_sd_endaccess, varid
    IDL> hdf_sd_end, hdfid
    IDL> tvscl, data
  • HDF_SD_ENDACCESS:结束到一个变量的通道。
           语法:HDF_SD_ENDACCESS, SDinterface_id

           代码说明:访问变量数据后,需要结束(hdf_sd_endaccess、hdf_sd_end)
    IDL> cd, '..\HDF'
    IDL> hdfid = hdf_sd_start('EarthProbe5_31_99.hdf')
    IDL> index = hdf_sd_nametoindex(hdfid, 'TOTAL_OZONE')
    IDL> hdfid
    1441793
    IDL> index
    0
    IDL> varid = hdf_sd_select(hdfid, index)
    IDL> varid
    1310720
    IDL> hdf_sd_getdata, varid, data
    IDL> help, data
    DATA INT = Array[288, 180]
    IDL> data[0:3,0:3]
    415 415 415 415
    411 411 411 411
    395 395 395 395
    386 386 386 386
    IDL> hdf_sd_endaccess, varid
    IDL> hdf_sd_end, hdfid
    IDL> tvscl, data
  • HDF_SD_ATTRFIND:返回属性索引。(使用 hdfid 读取全局属性)
           语法:Result = HDF_SD_ATTRFIND(SD_id, Name)
           说明:SD_id ----- 由 HDF_SD_START, or HDF_SD_SELECT/HDF_SD_CREATE 得到的 SD ID 值,可以是 hdfid 或者 varid;
                        Name ----- 属性的名称。
  • HDF_SD_ATTRINFO:读取属性数据。(使用 hdfid 读取全局属性)
           语法:HDF_SD_ATTRINFO, SD_id, Attr_Index [, COUNT=variable] [, DATA=variable] [, HDF_TYPE=variable] [, NAME=variable] [, TYPE=variable]
           说明:SD_id ----- 由 HDF_SD_START, or HDF_SD_SELECT/HDF_SD_CREATE 得到的 SD ID 值,可以是 hdfid 或者 varid;
                        Attr_Index ----- 索引值;
                       COUNT ----- Set this keyword to a named variable in which the total number of values in the specified attribute is returned.
                       DATA ----- 返回属性数据;
                       HDF_TYPE ----- 返回属性的 HDF type;
                       NAME ----- 返回属性的名称;
                       TYPE ----- 返回数据的类型。

           代码实现:读取属性数据(hdf_attrfind、hdf_sd_attrinfo、hdf_sd_nametoindex、hdf_sd_select、hdf_sd_getdata)
    IDL> hdfid = hdf_sd_start('Manassas.hdf')
    IDL> index = hdf_sd_nametoindex(hdfid, 'CEL0: ELEVATION')
    IDL> varid = hdf_sd_select(hdfid, index)
    IDL> attindex = hdf_sd_attrfind(varid, 'valid_range')
    IDL> hdf_sd_attrinfo, varid, attindex, data=attvalue
    IDL> attvalue
    17134 17394
    IDL> hdf_sd_attrinfo, varid, attindex, COUNT=count , DATA=data, HDF_TYPE=HDF_type , NAME=name , TYPE=type
    IDL> count
    2
    IDL> data
    17134 17394
    IDL> hdf_type
    DFNT_INT16
    IDL> name
    valid_range
    IDL> type
    INT
  • HDF_SD_FILEINFO:返回文件信息。
           语法:HDF_SD_FILEINFO, SDinterface_id, Datasets, Attributes
           说明:SDinterface_id ----- 由 HDF_SD_START 返回的 SD ID 值;
                        Datasets ----- 变量的总数;
                        Attributes ----- 全局属性的总数。
  • HDF_SD_GETINFO:返回变量信息。
           语法:HDF_SD_GETINFO, SDdataset_id [, CALDATA=variable] [, COORDSYS=variable] [, DIMS=variable] [, FILL=variable] [, FORMAT=variable] [, HDF_TYPE=variable] [, LABEL=variable] [, NAME=variable] [, NATTS=variable] [, NDIMS=variable] [, /NOREVERSE] [, RANGE=variable] [, TYPE=variable] [, UNIT=variable]
           说明:SDdataset_id ----- varid,SD 数据集 ID,变量 ID;
                        NATTS ----- 属性的数目;
                        NDIMS ----- 维度的数目;
                        DIMS ----- 具体的维度。

           代码实现:获取变量信息(hdf_sd_getinfo、hdf_sd_select)

    IDL> hdfid = hdf_sd_start('Manassas.hdf')
    IDL> hdf_sd_fileinfo, hdfid, nvars, ngatts
    IDL> nvars
    1
    IDL> ngatts
    6
    IDL> hdfid = hdf_sd_start('EarthProbe5_31_99.hdf')
    IDL> hdf_sd_fileinfo, hdfid, nvars, ngatts
    IDL> nvars
    4
    IDL> ngatts
    0
    IDL> varid = hdf_sd_select(hdfid, 0)
    IDL> hdf_sd_getinfo, varid, name=name, ndims=ndims, type=type, dims=dims
    IDL> name
    TOTAL_OZONE
    IDL> ndims
    2
    IDL> type
    INT
    IDL> dims
    288 180
    IDL> hdf_sd_getinfo, varid, name=name, ndims=ndims, type=type, dims=dims, unit=unit, format=format
    IDL> unit
    MATM_CM
    IDL> format
    I3
  • HDF_SD_ATTRINFO:返回属性名称(使用 hdfid 读取全局属性)
           语法:HDF_SD_ATTRINFO, SD_id, Attr_Index [, COUNT=variable] [, DATA=variable] [, HDF_TYPE=variable] [, NAME=variable] [, TYPE=variable]
           说明:SD_id ----- 由 HDF_SD_START, or HDF_SD_SELECT/HDF_SD_CREATE 得到的 SD ID 值,可以是 hdfid 或者 varid;

           代码实现:读取指定属性的信息(hdf_sd_attrinfo)
    IDL> hdf_sd_attrinfo, varid, 0, count=count, data=data, HDF_type=hdf_type, name=name, type=type
    IDL> count
    1
    IDL> data
    1.0000000000000000
    IDL> hdf_type
    DFNT_FLOAT64
    IDL> name
    scale_factor
    IDL> type
    DOUBLE
  • HDF_SD_CREATE:创建一个变量
           【函数】The HDF_SD_CREATE function creates and defines a Scientific Dataset (SD) for an HDF file. Keywords can be set to specify the data type. If no keywords are present a floating-point dataset is created.
             语法:Result = HDF_SD_CREATE( SDinterface_id, Name, Dims [, /BYTE] [, /DFNT_CHAR8] [, /DFNT_FLOAT32] [, /DFNT_FLOAT64] [, /DFNT_INT8] [, /DFNT_INT16] [, /DFNT_INT32] [, /DFNT_UINT8] [, /DFNT_UINT16] [, /DFNT_UINT32] [, /DOUBLE] [, /FLOAT] [, HDF_TYPE=type] [, /INT] [, /LONG] [, /SHORT] [, /STRING] )

    参考:idl下Hdf5格式文件的读取并转换为hdf
             参考:Adding a product to l1a - l2 processing sequence
             代码实现:新建HDF文件,并添加变量值(hdf_sd_create、hdf_sd_adddata)

      ;新建HDF的文件路径
    file='D:\IDL\sst13.hdf'
    ;以create的形式打开文件
    hdfid=HDF_SD_START(file, /create)
    ;新建latitude变量,在HDF上显示1354列,2040行,默认是浮点型数组
    sds_id=HDF_SD_CREATE(hdfid, 'latitude', [1354, 2040], /float)
    ;由于从HDF中读取的数据与实际数据存在一个中心对称的关系,因此通过两个reverse实现
    ;latdata就是从其他HDF中读取的数组,将数组的结果添加到变量latitude中去
    HDF_SD_ADDDATA, sds_id, reverse(reverse(latdata), 2) sds_id=HDF_SD_CREATE(hdfid, 'longitude', [1354, 2040], /float)
    HDF_SD_ADDDATA, sds_id, reverse(reverse(londata), 2) sds_id=HDF_SD_CREATE(hdfid, 'sst', [1354, 2040], /float)
    HDF_SD_ADDDATA, sds_id, reverse(reverse(sstdata1), 2) sds_id=HDF_SD_CREATE(hdfid, 'sd', [1354, 2040], /float)
    HDF_SD_ADDDATA, sds_id, reverse(reverse(sddata1), 2) sds_id=HDF_SD_CREATE(hdfid, 'tsm', [1354, 2040], /float)
    HDF_SD_ADDDATA, sds_id, reverse(reverse(tsmdata1), 2) sds_id=HDF_SD_CREATE(hdfid, 'chl', [1354, 2040], /float)
    HDF_SD_ADDDATA, sds_id, reverse(reverse(chldata1), 2) sds_id=HDF_SD_CREATE(hdfid, 'chlor_a', [1354, 2040], /float)
    HDF_SD_ADDDATA, sds_id, reverse(reverse(chlordata1), 2) HDF_SD_ENDACCESS, sds_id
    HDF_SD_END, hdfid
  • HDF_SD_DIMGETID:创建一个维度
         【函数】返回值为维度标识符。
           语法:Result = HDF_SD_DIMGETID(SDdataset_id, Dimension_Number)
  • HDF_SD_DIMSET:设置维度信息
           语法:HDF_SD_DIMSET, Dim_ID [, /BW_INCOMP] [, FORMAT=string] [, LABEL=string] [, NAME=string] [, SCALE=vector] [, UNIT=string]
  • HDF_SD_ADDDATA:写入变量数据(修改变量的值)
           语法:HDF_SD_ADDDATA, SDdataset_id, Data [, COUNT=vector] [, /NOREVERSE] [, START=vector] [, STRIDE=vector]

    代码实现:参见 hdf_sd_create 代码实现

  • HDF_SD_ATTRSET:写入属性数据(将某个变量的某个属性值进行修改)
           语法:HDF_SD_ATTRSET, SD_id, Attr_Name, Values [, Count] [, /BYTE] [, /DFNT_CHAR] [, /DFNT_FLOAT32] [, /DFNT_FLOAT64] [, /DFNT_INT8] [, /DFNT_INT16] [, /DFNT_INT32] [, /DFNT_UINT8] [, /DFNT_UINT16] [, /DFNT_UINT32] [, /DOUBLE] [, /FLOAT] [, /INT] [, /LONG] [, /SHORT] [, /STRING]

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