本发明属于海洋数值模式数据处理领域，具体涉及一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统。
背景技术：
1、海洋数值模式是基于海洋动力学基本原理和数学模型、利用计算机来模拟和预测海洋物理过程的技术，可产生与海洋各个特征相关的变量时空演变过程，为理解海洋系统的动力学原理与变化、评估海洋资源与环境影响提供了重要的工具。其中，海洋数值模式数据作为模型计算输入、输出的必要内容，包含着多维度的时空变量，是学者描述、解析和预测海洋变化必不可少的重要基础。
2、海洋数值模式数据存储、使用的格式多为netcdf(network common data form)格式，它是一个自描述、平台无关的格式，采用二进制格式存储，包含了多维数组，其中每个数组都具有与其关联的元数据，这些元数据囊括了数据的维度、变量、单位、坐标轴、空间和时间等十分丰富的信息。当前，海洋数值模式数据的高分辨率可视化是研究海洋动力学演变规律的重要技术基础和方法，可将复杂的模拟数据转化为图像或动画，提供更直观、易理解和有洞察力的信息，辅助决策制定和科学研究的推进。但netcdf格式数据具有前述多维度、多元化、强关联的属性，导致高分辨率数据可视化存在着所需计算和存储资源量大、处理多维数据关系技术复杂、现有可视化软件不足以响应研究人员定制化需求等问题。因此，有必要开发一种在减少计算资源的同时可结合个性化研究需求、对海洋数值模式多维数据进行快速解析及可视化的新方法，以发展和完善适用于地球科学研究的数值数据处理技术。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统，以解决当前海洋数值模式高分辨率数据可视化存在的计算和存储资源量大、处理多维数据关系技术复杂、现有可视化软件不足以响应研究人员定制化需求等问题。
2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
3、一种海洋数值模式多维数据的解析及可视化处理方法，包括以下步骤：
4、步骤一：获取海洋数值模式多维数据结果文件；
5、步骤二：采用多线程读取和解析所获取的海洋数值模式多维数据结果文件，识别得到各个数据的属性及内容；
6、步骤三：从解析后的结果文件中，将结果数据按时间序列、物理属性变量名、垂直坐标层级的维度进行分解和输出，存储为字段分隔值文件；
7、步骤四：通过tecp l ot可视化接口，基于所输出的字段分隔值文件数据进行可视化图层文件的自定义初始化；基于每个垂直坐标层构建可视化图层变量数据框架、时间循环框架，并将字段分隔值文件数据按步骤三所示维度写入对应的可视化图层网格坐标中；封装并执行上述过程，生成可被tecp l ot视图读取的可视化图层文件；
8、步骤五：依据研究需求，对可视化图层文件中的多维数据进行定制化操作及展示。
9、进一步地，所述步骤一包括以下子步骤：
10、步骤1.1：收集研究区域的基础数据资料，包括地形资料、风场数据、海图资料、开边界分潮资料、河流水系资料，在此基础上进行研究区域的网格划分，构成研究区域海洋数值模式模型；
11、步骤1.2：对构建的海洋数值模式模型进行率定与验证，选用研究区域历时枯期调和常数场的主导m2分潮资料进行模型底摩擦系数率定；选用当地实测大潮期和小潮期的站点监测数据进行模型的潮位、水位、流量、流速、盐度和层化验证；
12、步骤1.3：基于河流流量、温度、盐度、水深实测数据以及开边界分潮、风场再分析数据，确定模型计算的初始条件及边界条件，启动模型计算，获得研究区域的海洋数值模式多维数据netcdf结果格式文件。
13、进一步地，所述步骤二具体包括：输入海洋数值模式多维数据结果文件路径，采用python多线程模式并行读取海洋数值模式多维数据结果文件，解析其中数据的物理属性变量名及其物理量，包括计算水深、流速、温度、盐度、涡量，得到各个物理量的逐时间及空间信息。
14、进一步地，所述步骤三所包括以下子步骤：
15、步骤3.1：从海洋数值模式多维数据结果文件中，依据所需的时间节点或时间段进行数据的分解，确定所要输出的时间节点或时间段，每个时间节点或时间段均包含其当时的全局状态数据；
16、步骤3.2：在时间节点或时间段范围内，根据不同的物理属性变量名进行分解，将数据按照同一类物理属性变量名进行存放；
17、步骤3.3：针对每一类物理属性变量名，基于不同的垂直坐标层级进行数据分解，对每一个垂直坐标层建立一个数据平面，将同一类物理属性变量在时间节点或时间段内的数据都写入对应的垂直坐标层中，确保每个数据平面均包含有各自层级的物理属性变量名及其物理量数据；
18、步骤3.4：按步骤3.3进行数据分解后，将所需数据导出为字段分隔值文件进行存储，令每一个垂直坐标层对应一个字段分隔值文件。
19、进一步地，所述步骤四包括以下子步骤：
20、步骤4.1：调用tecp l ot中的官方fortran接口，构建可视化图层文件基本框架，形成可被tecp l ot识别的可视化图层文件；
21、步骤4.2：完成可视化图层文件的自定义初始化，基于海洋数值模式多维数据结果文件与字段分隔值文件数据，读取其中的非物理属性变量信息，包括网格类型、网格数量、网格坐标、计算时间、地形高程，将上述信息写入步骤4.1形成的可视化图层文件中，并依据上述信息生成其头部的文件概述信息，每一个垂直坐标层对应一个可视化图层文件；
22、步骤4.3：构建可视化图层的数据循环框架；
23、步骤4.4：构建可视化图层的时间循环框架；
24、步骤4.5：将构建的可视化图层文件基本框架、自定义初始化、数据循环框架及时间循环框架进行封装，组装成可执行文件，执行后即可生成海洋数值模式多维数据netcdf结果格式文件对应的可视化图层文件。
25、进一步地，所述步骤4.3包括：
26、基于一个可视化图层文件，定义函数tecdat以读取到该垂直坐标层内的某一个物理属性变量名称及其物理量数据；
27、根据该物理属性变量名称及其物理量数据依照其位置坐标、时间节点，与步骤4.2生成的可视化图层文件中网格坐标、计算时间、地形高程进行一一对应，将所有数据值写入相应的网格位置和相应的时间节点中，即可将该垂直坐标层内的某一个物理属性变量名及其物理量数据在图层内进行可视化；
28、针对该垂直坐标层内的所有物理属性变量，循环上述过程，直到将该垂直坐标层内的所有物理属性变量数据写入此可视化图层文件中，以完成所有变量在该图层中的可视化；
29、将上述过程循环到所有垂直坐标层中，即可实现所有坐标层内数据的可视化。
30、进一步地，所述步骤4.4包括：
31、定义函数shar i ngzone，将每一个变量在每个时刻的数据写入可视化图层中，按照时间先后顺序形成每一个变量的时间序列。
32、进一步地，所述步骤五包括：用tecp l ot打开可视化图层文件，研究人员依据定制化需求对可视化多维数据进行物理属性变量名、时间、空间、垂直坐标层上的图像展示、切换、统计分析操作。
33、另一方面，本发明提供一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法系统，包括：
34、多维数据结果文件获取模块：其用于获取海洋数值模式多维数据结果文件；
35、属性及内容识别模块：其用于采用多线程读取和解析所获取的海洋数值模式多维数据结果文件，识别得到各个数据的属性及内容；
36、步字段分隔值文件获取模块：其用于从解析后的结果文件中，将结果数据按时间序列、物理属性变量名、垂直坐标层级的维度进行分解和输出，存储为字段分隔值文件；
37、可视化图层文件生成模块：其用于通过tecp l ot可视化接口，基于所输出的字段分隔值文件数据进行可视化图层文件的自定义初始化；基于每个垂直坐标层构建可视化图层变量数据框架、时间循环框架，并将字段分隔值文件数据按步骤三所示维度写入对应的可视化图层网格坐标中；封装并执行上述过程，生成可被tecp l ot视图读取的可视化图层文件；
38、可视化展示模块：其用于依据研究需求，对可视化图层文件中的多维数据进行定制化操作及展示；
39、所述海洋数值模式多维数据的解析处理可视化系统用于执行权利要求1-8中任一项所述海洋数值模式多维数据的解析处理可视化方法中的步骤。
40、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
41、本发明是针对当前海洋数值模式高分辨率数据的可视化存在着所需计算和存储资源量大、处理多维数据关系技术复杂、现有可视化软件不足以响应研究人员定制化需求等问题，基于python与fortran语言发明了一种能够改善上述存在问题的海洋数值模式多维数据解析及可视化处理方法，在减少多维数据处理所需资源空间的同时，提升海洋数值模式高分辨率数据可视化的简便性和实用性，发展和完善适用于地球科学研究的数值数据处理技术。
1.一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统，其特征在于，所述步骤一包括以下子步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统，其特征在于，所述步骤二具体包括：输入海洋数值模式多维数据结果文件路径，采用python多线程模式并行读取海洋数值模式多维数据结果文件，解析其中数据的物理属性变量名及其物理量，包括计算水深、流速、温度、盐度、涡量，得到各个物理量的逐时间及空间信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统，其特征在于，所述步骤三所包括以下子步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统，其特征在于，所述步骤四包括以下子步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统，其特征在于，所述步骤4.3包括：
7.根据权利要求5所述的一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统，其特征在于，所述步骤4.4包括：
8.根据权利要求1所述的一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统，其特征在于，所述步骤五包括：用tecplot打开可视化图层文件，研究人员依据定制化需求对可视化多维数据进行物理属性变量名、时间、空间、垂直坐标层上的图像展示、切换、统计分析操作。
9.一种基于海洋数值模式多维数据解析的可视化处理方法及系统，其特征在于，包括：
