如何将未格式化的 fortran 文件（modflow 输出）转换为 numpy 数组

Question

我有一个扩展名为 hds 的 modflow 输出文件。 Google 为 a file 驱动 link。它是一个未格式化的 fortran 文件。我需要将它转换为 numpy 数组，我试过了：

floattype = 'f4'
a = np.fromfile("lake_example.hds", np.dtype([('kstp','i4'),('kper','i4'),('pertim',floattype),('totim',floattype),('text','a16'),('ncol','i4'),('nrow','i4'),('ilay','i4')]))
print a
print a.shape

github link 代码：https://github.com/Kirubaharan/hydrology/blob/master/gw_tut.py

我正在尝试 this link 的教程。因为我在 linux 上，所以我不能使用 flopy 的方法从文件中获取输出数组。所以我尝试使用 np.fromfile，但我在获取输出时遇到问题。

我现在的输出是这样的：

[ (44, 1, 1.401298464324817e-45, 1.0, '\x00\x00\x80?            ', 1145128264, 11, 11)
 (1, 44, 6.782284567332115e-43, 100.0, '\x00\x00\xc8B\x00\x00\xc8B\x00\x00\xc8B\x00\x00\xc8B', 1120403456, 1120403456, 1120403456)
 (1120403456, 1120403456, 100.0, 100.0, '\x0c\xbf\xc7B\x18~\xc7B=@\xc7B\xce\x0e\xc7B', 1120336356, 1120341710, 1120354365)
 (1120370200, 1120386828, 100.0, 100.0, '\x18~\xc7B\x0e\xf9\xc6B\xf0s\xc6B\xaa\x00\xc6B', 1120258308, 1120272554, 1120302064)
 (1120336142, 1120370200, 100.0, 100.0, '=@\xc7B\xf0s\xc6B\xf8\x94\xc5B\x91\xb3\xc4B', 1120149448, 1120187281, 1120244984)
 (1120302064, 1120354365, 100.0, 100.0, '\xce\x0e\xc7B\xaa\x00\xc6B\x91\xb3\xc4B\xac\xff\xc2B', 1119940155, 1120075692, 1120187281)
 (1120272554, 1120341710, 100.0, 100.0, '\xe4\xf9\xc6B\x04\xc9\xc5B\xc8\x1f\xc4B;\xee\xc0B', 1119092736, 1119940155, 1120149448)
 (1120258308, 1120336356, 100.0, 100.0, '\xce\x0e\xc7B\xaa\x00\xc6B\x91\xb3\xc4B\xac\xff\xc2B', 1119940155, 1120075692, 1120187281)
 (1120272554, 1120341710, 100.0, 100.0, '=@\xc7B\xf0s\xc6B\xf8\x94\xc5B\x91\xb3\xc4B', 1120149448, 1120187281, 1120244984)
 (1120302064, 1120354365, 100.0, 100.0, '\x18~\xc7B\x0e\xf9\xc6B\xf0s\xc6B\xaa\x00\xc6B', 1120258308, 1120272554, 1120302064)
 (1120336142, 1120370200, 100.0, 100.0, '\x0c\xbf\xc7B\x18~\xc7B=@\xc7B\xce\x0e\xc7B', 1120336356, 1120341710, 1120354365)

我只包含了几行输出。

头信息可以参考他们的源码：https://github.com/modflowpy/flopy/blob/master/flopy/utils/binaryfile.py#L30g

Answer 1

您的代码与数据文件的结构不匹配：

00000000  2c 00 00 00 01 00 00 00  01 00 00 00 00 00 80 3f  |,..............?|
00000010  00 00 80 3f 20 20 20 20  20 20 20 20 20 20 20 20  |...?            |
00000020  48 45 41 44 0b 00 00 00  0b 00 00 00 01 00 00 00  |HEAD............|
00000030  2c 00 00 00 e4 01 00 00  00 00 c8 42 00 00 c8 42  |,..........B...B|
00000040  00 00 c8 42 00 00 c8 42  00 00 c8 42 00 00 c8 42  |...B...B...B...B|
00000050  00 00 c8 42 00 00 c8 42  00 00 c8 42 00 00 c8 42  |...B...B...B...B|

每个数据块都有自己的 56 个字节 header，包括： 3 个整数 (i4)、2 个浮点值 (f4)、16 个字符和 5 个整数 (i4)：

44 1 1
1.0 1.0
            HEAD
11 11 1 44 484

然后数据块如下（11x11浮点值）：

100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
100.0 99.87313842773438 99.74627685546875 99.6254653930664 ...

我不确定这是否可以直接导入到 numpy 数组中。

以下示例代码将遍历整个文件并提取每个块的 header 和数据：

#!/usr/bin/python

import struct
import numpy as np

infile = open("lake_example.hds","rb")

blockdata = []

while infile.read(1):
    infile.seek(-1,1)
    data = infile.read(56)
    n = struct.unpack('<3i4', data[0:12])
#    print n[0], n[1], n[2]
    n = struct.unpack('<2f4', data[12:20])
#    print n[0], n[1]
#    print data[20:36]
    n = struct.unpack('<5i4', data[36:56])
#    print n[0], n[1], n[2], n[3], n[4]
    ncol = n[0]
    nrow = n[1]
    a = np.fromfile(infile,dtype='f4',count=ncol*nrow).reshape((ncol,nrow))
    blockdata.append(a)
    data = infile.read(4)
    n = struct.unpack('<i4', data)
#    print n[0]

for block in blockdata:
    print block

您很可能还需要块 header 中的一些信息（请参阅打印语句）。

Answer 2

另见 'flopy.utils.binaryfile Module'： http://modflowpy.github.io/flopydoc/binaryfile.html

查看 Flopy-3 教程 2（无侧限瞬态流模型），在绘图部分：

发件人：http://modflowpy.github.io/flopydoc/tutorial2.html

首先定义了一个'headobj'：

headobj = bf.HeadFile(modelname+'.hds')

头部提取如下：

head = headobj.get_data(totim=time)

在 Debian 上运行

如何将未格式化的 fortran 文件（modflow 输出）转换为 numpy 数组

How to convert a unformatted fortran file(modflow output ) to numpy array

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