title: “ecCodes简介”

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什么是 ecCodes

ecCodes 是 ECMWF 开发的气象数据编解码包，支持下列WMO标准的二进制格式：

  • GRIB 版本1和版本2
  • BUFR 版本3和版本4
  • GTS abbreviated header

解码包包含：

  • Fortran90，C 和 Python 的 API 接口
  • 一组方便使用数据的命令行工具

本教程将专注于解码GRIB数据。

ecCodes 提供对消息内容的高级访问，隐藏二进制格式的复杂性。 提供简单和可靠的方式使用相同的函数编解码 GRIB1 和 GRIB 2 消息。 同时 ecCodes 可以很容易地更新到最新版本的 GRIB 模板和表格。

ecCodes 方法

ecCodes 使用 key/value 的方式访问 GRIB 消息中的信息。例如 originatingCentre 保存 “originating centre”，numberOfPointsAlongAParallel 保存 “number of points along a parallel” 的值。

不同GRIB消息之间key集合根据下面的条件变化：

  • GRIB版本号
  • 消息内容

改变一个key可能导致某些其它key失效或者可用。

eccodes区分编码key（coded keys，消息中的原样编码），和计算key（computed keys，临时或从其他key计算出的key）。

某些key有别名，例如

  • Ni 或 Nx 或 numberOfColumns 是 numberOfPointsAlongAParallel 的别名
  • Nj 或 Ny 或 numberOfRows 是 numberOfPointsAlongAMeridan 的别名

与 GRIB-API 的关系

ecCodes 的前身就是的 GRIB-API，ecCodes 是后者的升级（添加对 BUFR 格式）的支持。

对于 GRIB 编解码，ecCodes 提供与 GRIB-API 同样的功能。 目前 ecCodes 是 ECMWF 使用的主要 GRIB 编解码工具。 ecCodes 最终将完全替代 GRIB-API。

ecCodes 使用 Apache 2.0 许可证。

ecCodes 简介 - 图1

ecCodes 与更早期的软件对比

早期基于 Fortran 的工具提供对 GRIB 消息基于数组的访问方式。例如：

  • ksec2(2) => 纬度圈格点个数
  • ksec2(3) => 经度圈格点个数

ecCodes 提供基于键值对的访问方式。例如：

  • NumberOfPointsAlongAParallel => 经度圈格点个数
  • NumberOfPointsAlongAMeridan => 纬度圈格点个数

ecCodes 架构

ecCodes 简介 - 图2

ecCodes 与 GRIB 版本1和版本2

GRIB 1 编码 latitudeOfFirstGridPoint=40000
GRIB 2 编码 latitudeOfFirstGridPoint=40000000
ecCodes计算值 latitudeOfFirstGridPointInDegrees=40
GRIB 1 编码 dataRepresentationType=4
numberOfPointAlongAParallel=MISSING
ijDirectionIncrementGiven=0
pl ={…}
GRIB 2 编码 ridDefinitionTemplateNumber=40
numberOfPointsAlongAParallel=MISSING
iDirectionIncrementGiven=0
iDirectionIncrement=MISSING
pl={…}
ecCodes计算值 gridType=reduced_gg

接口

所有接口都提供设置/读取 GRIB 消息中键值对的方法，每类接口的键值对均相同。

  • C接口提供所有的功能（工具库用C语言编写）
  • Fortran 90接口提供主要的功能。
  • Python 接口通过访问 C 函数提供功能。
  • Tools 提供命令行工具。

C接口

  1. h = codes_handle_new_from_file(context, in, PRODUCT_GRIB, &err);
  3. codes_get_double(h, "latitudeOfFirstGridPointInDegrees", &lat1); 
  4. codes_set_long(h, "centre", centre);
  5. codes_set_string(h, "date", date, &len);
  7. codes_handle_delete(h);

注意：为了兼容 gribapi，ecCodes 依然支持以 grib 开头的函数。

Fortran 90接口

  1. call codes_new_from_file(ifile, igrib, CODES_PRODUCT_GRIB, iret)
  3. call codes_get(igrib, 'latitudeOfFirstGridPointInDegrees', lat1) 
  4. call codes_set(igrib, 'centre', centre)
  5. call codes_set(igrib, ‘date', ’20070212’)
  7. call codes_release(igrib)

注意：为了兼容 gribapi，ecCodes 依然支持以 grib 开头的函数。

Python 接口

  1. gid = codes_new_from_file(f, CODES_PRODUCT_GRIB)
  3. lat = codes_get(gid, 'latitudeOfFirstGridPointInDegrees') 
  4. codes_set(gid, 'centre', centre)
  5. codes_set(gid, 'date', date)
  7. codes_release(gid)

注意：为了兼容 gribapi，ecCodes 依然支持以 grib 开头的函数。

Tools

  1. grib_get –p latitudeOfFirstGridPointInDegrees input.grib 
  2. grib_set –s centre=ecmf,date=20070212 input.grib out.grib

下载和安装

ecCodes 使用 CMake 编译和安装。

CMake 是跨平台的免费软件，使用与编译器无关的方式管理软件的过程。

从如下网址下载 ecCodes：

  1. https://software.ecmwf.int/wiki/display/ECC/Releases

从如下网址获取安装说明：

  1. https://software.ecmwf.int/wiki/display/ECC/ecCodes+installation

安装要求

Linux 或者 Mac 平台

  • 较新版本的 CMake （版本大于 2.8.11）和 GNU Make
  • C 编译器 （gcc，icc，craycc）

可选，但推荐安装：

  • Fortran 编译器：用于 Fortran 接口
  • Python：用于 Python 接口
  • Jasper/OpenJPEG：用于 jpeg 解码
  • netCDF/netCDF4：用于 grib_to_netcdf 转换工具

编译命令示例：

  1. $> tar -xzf  eccodes-x.y.z-Source.tar.gz
  2. $> mkdir build ; cd build
  3. $> PREFIX=/path/to/where/you/install/eccodes
  4. $> cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$PREFIX ../eccodes-x.y.z-Source
  5. ...
  6. $> make
  7. $> ctest
  8. $> make install

帮助和支持

提交bug，请联系

Software.Support@ecmwf.int

Wiki：

https://software.ecmwf.int/wiki/display/ECC/ecCodes+Home

请使用论坛讨论一般问题：

https://software.ecmwf.int/wiki/display/ECC/Forums