python - 如何将带有 complex128 数据的 xarray.DataArray 保存到 netcdf

Question

我在 xarray 数据集中有一些复杂数据(numpy dtype complex128)，我想用 to_netcdf 保存这些数据。我收到以下错误:

TypeError: illegal primitive data type, must be one of dict_keys(['S1', 'i1', 'u1', 'i2', 'u2', 'i4', 'u4', 'i8', 'u8', 'f4', 'f8']), got complex128

我明白我正在将一种数据类型传递给不受支持的底层 netCDF4。我还找到了https://unidata.github.io/netcdf4-python/使用 netcdf4 处理复合数据类型。但不幸的是，我没有看到如何将其应用于我的问题，因为我没有直接使用 netcdf4 库。

我可以将数据类型 complex128 的数据保存到 netcdf 中，同时保持数据类型(使用 xarray.DataArray.to_netcdf)吗？

MWE:

import numpy as np
import xarray as xr
complex = [np.complex(1.0, 1.0), np.complex(2.0, 1.0), np.complex(3.0, 1.0), np.complex(4.0, 1.0)]
data = xr.DataArray(complex)
data.to_netcdf(r'test.nc')

Answer 1

作为文件格式的 NetCDF 不支持复杂数据。显然，地球科学用户对保存复数值的需求并不强烈。

也就是说，您确实可以使用某种特殊约定(例如使用自定义复合数据类型)将 complex128 数据写入 netCDF 文件。这类似于 h5py 使用的方法。这确实需要在 xarray 本身中实现:欢迎提出拉取请求。

使用当前版本的 xarray，您有两种序列化复杂值的选项:

1. 使用 engine='h5netcdf'。这使用 h5py 的约定来编写复杂的数据。不幸的是，这会导致无效的 netCDF 文件，即 unreadable by netCDF-C .如果您尝试这样做，您应该会看到一条警告消息表明这一点。在 xarray 的 future 版本中，我们可能需要使用专用方法(例如 to_hdf5())而不是 to_netcdf() 来创建此类无效文件。

2. 将数据转换为实部和虚部，并将它们保存为单独的变量。从磁盘读回数据时，将它们组合回复数值。选择最适合您的临时约定。

例如，

def save_complex(data_array, *args, **kwargs):
    ds = xarray.Dataset({'real': data_array.real, 'imag': data_array.imag})
    return ds.to_netcdf(*args, **kwargs)

def read_complex(*args, **kwargs):
    ds = xarray.open_dataset(*args, **kwargs)
    return ds['real'] + ds['imag'] * 1j