GRIB
| 开发者 | 世界气象组织 |
|---|---|
| 最新版本 | GRIB2 Versions 5 - 24(.0.0)[1] 2020年5月6日 |
| 格式类型 | 科学数据格式 |
| 免费格式？ | 是 |
| 网站 | WMO PUBLICATION No. 306 - MANUAL ON CODES Volume I.2 - Part B |
GRIB（GRIdded Binary或通用定期发布的二进制形式信息）是通常用在气象学中存储历史的和预报的天气数据的简明数据格式。它由世界气象组织的基本系统委员会于1985年标准化，描述于WMO编码手册（出版物No.306），最初编号为FM 92-VIII Ext. GRIB。 第一版GRIB被世界范围内的多数气象中心业务化使用，用于数值天气预报（NWP）输出。第二版是2003年发表的GRIB2，最新编号为FM 92–XIV GRIB，气象数据发布逐渐的变更到这个格式。
概述
GRIB是国际公用的二进制格式，用来有效的存储气象/海洋的物理量场和描述它们的元数据。GRIB数据文件典型的由记录的搜集组成，即多个GRIB记录可以串联在一起形成一个单一数据集。GRIB记录是自描述数据对象，每个记录都不只包含数据，而且包含描述空间网格、有效时间、垂直层次的元数据，故而把它们合并成数据文件的次序是任意的。每个GRIB记录典型的包含特定时间和垂直层次的一个2-D经纬度坐标的数据网格，4-D GRIB数据集一般展开为时间或垂直层次不同的一组2-D记录。GRIB2相比于GRIB，有着更加复杂的头部字段集合用于元数据，还提供了可以更加显著缩小文件大小的数据压缩；GRIB2记录还可以包含集合（ensemble）信息，适合于传输集合预报产品。[2]
网格数据包装
在WMO的GRIB2指南文档中举实例说明GRIB2报文（message）格式，选用了假想的500 hPa的位势高度5 X 5网格，这25个高度值的范围是从极小值5340位势米（gpm）到极大值5460 gpm。演示了采用简单包装方案的编码过程。第一步：数值的单位位势米（gpm）是SI单位，不需要转换。第二步：采用计算“字”位长度的方法，要求精度值D为1，即精确到小数点后1位，把所有值都缩放10D并取整为整数，结果范围从53400到54600。第三步：取参照值R为53400，所有网格值都减去这个参照值，余值范围是从0至1200。第四步：确定要表示极大余值1200需要的二进制位数，这里是11位。第五步：所有的余值都包装入11位长的“字”中，25个值总共需要275位长，等价于34字节加上3位，再用0填充5位最终形成35字节。解码过程通过参照值R和精度值D把包装后的值恢复为最初的值。这种从浮点数转换成定点数的包装方法可以初步缩减数据大小，也可称为是一种数据压缩；GRIB2支持在此基础上的PNG和JPEG2000压缩。
文件格式
一个GRIB文件中可以有多个GRIB报文，每个报文开始于文字“GRIB”结束于文字“7777”，二者之间都是二进制的元数据和数据。GRIB报文结构与大多数气象报文比如GRID（FM 47）一样，划分为多个节（section）：
| GRIB1 | GRIB2 |
|---|---|
| SECTION 0 指示符节 | SECTION 0 指示符节 |
| SECTION 1 产品定义节 | SECTION 1 标识节 |
| SECTION 2 局部使用节（可选） | |
| SECTION 2 网格描述节（可选） | SECTION 3 网格定义节 |
| SECTION 4 产品定义节 | |
| SECTION 5 数据表示节 | |
| SECTION 3 位图节（可选） | SECTION 6 位图节 |
| SECTION 4 二进制数据节 | SECTION 7 数据节 |
| SECTION 5 结束节 | SECTION 8 结束节 |
GRIB1的第2节，GRIB2的第1、3、4、5、7节，可在多个模板中选用其一，这里模板的含义是：“对一组数据实体的标准化格局的描述”[3]。在GRIB2中，第2节到第7节、第3节到第7节或第4节到第7节，可以重复出现，从而允许在一个报文中出现多个网格数据。
软件
现有使用GRIB文件的一些应用软件包，其范围从命令行实用程序到图形可视化包。
- ecCodes （页面存档备份，存于互联网档案馆），是ECMWF开发的开源的C、Fortran90库和Python模块，可调用解码和编码GRIB和GRIB2数据的API，软件包还包括一组有用的命令行工具 （页面存档备份，存于互联网档案馆）。它演化自GRIB API （页面存档备份，存于互联网档案馆），向用户提供了以键/值方式访问元数据的一组函数。ECMWF还提供绘图包Magics（页面存档备份，存于互联网档案馆）[4]和Metview（页面存档备份，存于互联网档案馆）工作站/批处理系统，可处理和可视化GRIB和GRIB2文件。
- NCEP GRIB1 codes （页面存档备份，存于互联网档案馆），开源的Fortran90库w3lib，用于解码和编码GRIB格式的数据。
- NCEP GRIB2 codes （页面存档备份，存于互联网档案馆），开源的Fortran90库g2lib和C库g2clib，用于解码和编码GRIB2格式的数据。
- WGRIB （页面存档备份，存于互联网档案馆），基于命令行的实用工具，用来操纵、列清单和解码GRIB文件。
- wgrib2 （页面存档备份，存于互联网档案馆），基于命令行的实用工具，不只是升级wgrib可读取GRIB2文件，还可将其分片或分块。
- 网格分析和显示系统（GrADS），开源的基于命令行的桌面应用，直接处理GRIB和GRIB2文件[5]。
- NCAR命令语言（页面存档备份，存于互联网档案馆）[6]，可以读取、分析和可视化GRIB和GRIB2数据，并转换它成为其他网格数据格式。
- CDO（页面存档备份，存于互联网档案馆）[7]（气候数据算子），是地球科学数据分析工具，支持GRIB和GRIB2。
- Picogrib（页面存档备份，存于互联网档案馆）[8]，自由的C语言（FORTRAN可调用）GRIB解码包，一定程度上兼容于ECMWF GRIBEX例程。
- JGrib（页面存档备份，存于互联网档案馆）[9]，开源库用来在Java中读取GRIB文件。
- NetCDF-Java通用数据模型（页面存档备份，存于互联网档案馆）[10]，是可以读取GRIB和GRIB2文件的Java库。
- PyNIO（页面存档备份，存于互联网档案馆）[11]，是Python编程语言模块，允许读写访问各种数据格式，使用了建模在netCDF上的接口。
- PyGrib （页面存档备份，存于互联网档案馆），python语言扩展模块，允许读写GRIB和GRIB2格式。
- Meteosatlib（页面存档备份，存于互联网档案馆）[12]，自由软件C++库和一组工具，在各种格式间转换卫星图像；它可以读写GRIB数据，并且它的GRIB编码/解码器可以单独使用。
- 地理数据抽象库（GDAL（页面存档备份，存于互联网档案馆）），流行的开源地理数据读写库。
- Xconv/Convsh （页面存档备份，存于互联网档案馆），Xconv是一个图形工具，用来显示和转换各种网格数据，并可在Linux和OS X操作系统上获得。Convsh是它的命令行等价者。
- IDV （页面存档备份，存于互联网档案馆），面向地球科学的平台无关的应用程序，可用来可视化和分析NetCDF、GRIB和GRIB2文件。
- degrib （页面存档备份，存于互联网档案馆）（曾叫做NDFD GRIB2解码器），可读取GRIB和GRIB2文件。
- zyGrib（页面存档备份，存于互联网档案馆）[13]，是在Linux、Mac OS X和Windows上开源的图形软件，用来下载和显示GRIB和GRIB2文件。
- XyGrib （页面存档备份，存于互联网档案馆），是对zyGrib继续开发的开源软件，是GRIB和GRIB2文件阅读器并可视化气象数据提供离线分析能力。
- glgrib （页面存档备份，存于互联网档案馆），这个应用使用OpenGL来显示GRIB2场。具有光栅、等值线、向量、色条、比例尺、海岸线、边界线、经纬度、兰伯托投影、高斯网格。可以交互的（移动、缩放等）查看场。已经使用它来显示高解析率的场（2.5km和1.25km全球）。
此外，一些天气预报软件和导航软件及手机app支持GRIB或GRIB2，如ATMOGRAPH ModelVis（页面存档备份，存于互联网档案馆）[14]、Expedition（页面存档备份，存于互联网档案馆）[15]、PolarView、OpenCPN （页面存档备份，存于互联网档案馆）、GribAE（页面存档备份，存于互联网档案馆）[16]、qtVlm （页面存档备份，存于互联网档案馆）和Weather4D （页面存档备份，存于互联网档案馆）；PredictWind Offshore App （页面存档备份，存于互联网档案馆）、PocketGrib（页面存档备份，存于互联网档案馆）[17]、WeatherTrack（页面存档备份，存于互联网档案馆）[18]、mazu （页面存档备份，存于互联网档案馆）、SailGrib（页面存档备份，存于互联网档案馆）[19]、iGrib （页面存档备份，存于互联网档案馆）。
参见
引用
- ^ Tables extracted from the Manual on Codes, Volume I.2. [2019-06-09]. （原始内容存档于2019-08-24）.
- ^ What is GRIB? （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
- ^ Introduction to GRIB Edition1 and GRIB Edition 2 （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
- ^ 存档副本. [2019-06-11]. （原始内容存档于2019-10-16）.
- ^ 存档副本. [2019-06-09]. （原始内容存档于2020-07-11）.
- ^ 存档副本. [2020-09-25]. （原始内容存档于2004-05-07）.
- ^ 存档副本. [2019-06-11]. （原始内容存档于2010-05-17）.
- ^ 存档副本. [2019-06-11]. （原始内容存档于2008-09-15）.
- ^ 存档副本. [2020-09-25]. （原始内容存档于2007-02-08）.
- ^ 存档副本. [2019-06-11]. （原始内容存档于2008-05-09）.
- ^ 存档副本. [2019-06-11]. （原始内容存档于2013-11-25）.
- ^ 存档副本. [2019-06-11]. （原始内容存档于2007-08-19）.
- ^ 存档副本. [2020-09-25]. （原始内容存档于2008-12-07）.
- ^ 存档副本. [2020-09-25]. （原始内容存档于2014-03-12）.
- ^ 存档副本. [2020-09-25]. （原始内容存档于2015-02-08）.
- ^ 存档副本. [2019-06-12]. （原始内容存档于2012-01-17）.
- ^ 存档副本. [2019-06-12]. （原始内容存档于2013-01-30）.
- ^ 存档副本. [2019-06-12]. （原始内容存档于2012-11-17）.
- ^ 存档副本. [2019-06-12]. （原始内容存档于2013-03-04）.
标准文献
- Guide to WMO Binary Code Form GRIB 1 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Guide to FM92 GRIB edition 2 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- NCEP Office Note 388 GRIB1 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- NCEP WMO GRIB2 Documentation （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ECMWF ecCodes keys （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- GRIB Parameter database （页面存档备份，存于互联网档案馆）