从不匹配的单位计算 Iris 中的指数（热指数）？答案

【问题标题】：Computing an index (heat index) in Iris from mismatched units?从不匹配的单位计算 Iris 中的指数（热指数）？
【发布时间】：2015-02-03 00:23:22
【问题描述】：

我是 Iris 库的新手，需要计算 heat index，它是温度和相对湿度的多元非线性函数，类似于 $HI = temp +rh + temp*rh + temp^ 2 *rh + rh^2*temp $ 。这里，temp 的单位是华氏度，rh 的单位是 1。

但是，虹膜立方体不会添加不同的单位：

In [147]: HI = temp + rh + temp*rh + temp**2*rh + rh**2*temp
---------------------------------------------------------------------------
NotYetImplementedError                    Traceback (most recent call last)
<ipython-input-147-675ea72a5d06> in <module>()
----> 1 HI = temp + rh + temp*rh + temp**2*rh + rh**2*temp

/Users/me/anaconda/lib/python2.7/site-packages/iris/cube.pyc in __add__(self, other)
  2596 
   2597     def __add__(self, other):
-> 2598         return iris.analysis.maths.add(self, other, ignore=True)
   2599     __radd__ = __add__
   2600 

/Users/me/anaconda/lib/python2.7/site-packages/iris/analysis/maths.pyc in add(cube, other, dim, ignore, in_place)
    166     op = operator.iadd if in_place else operator.add
167     return _add_subtract_common(op, 'addition', 'added', cube, other, dim=dim,
--> 168                                 ignore=ignore, in_place=in_place)
169 
170 

/Users/me/anaconda/lib/python2.7/site-packages/iris/analysis/maths.pyc     in _add_subtract_common(operation_function, operation_noun,     operation_past_tense, cube, other, dim, ignore, in_place)
    216     """
    217     _assert_is_cube(cube)
--> 218     _assert_matching_units(cube, other, operation_noun)
219 
220     if isinstance(other, iris.cube.Cube):

/Users/me/anaconda/lib/python2.7/site-packages/iris/analysis/maths.pyc in _assert_matching_units(cube, other, operation_noun)
132         raise iris.exceptions.NotYetImplementedError(
133             'Differing units (%s & %s) %s not implemented' %
--> 134             (cube.units, other.units, operation_noun))
135 
136 

NotYetImplementedError: Differing units (Fahrenheit & 1) addition not implemented

如果我将数据调用为 numpy 数组，那么这是一种解决方法，例如： heatIndex = -42.379 + temp.data + rh.data + temp.data2 + rh.data2 但这似乎违背了最初使用 Iris 的目的，并且需要重新编写元数据。

这可能与虹膜立方体有关吗？是否有我缺少的无单位 udunit 允许这种情况发生？

注意：如果从错误中不清楚，我正在运行 Python 2.7（和 Iris 1.7）。

【问题讨论】：

标签： python python-2.7 python-iris

【解决方案1】：

如果我将数据称为 numpy 数组...这似乎违背了首先使用 Iris 的目的，并且需要重新编写元数据。

首先，利用 numpy 和所有令人难以置信的 scipy 生态系统是 Iris 的强大功能。在 Iris 中存在功能的情况下，最好使用它而不是自己管理元数据，但如果某些东西不存在，那么希望它不会太难实现。

在您的情况下，您可能希望自己更新一些元数据（即 Iris 不会知道这种数学转换会产生代表“热指数”的数据）。

看来热量指数应该以华氏度为单位，而将华氏度立方体添加到标量立方体会导致此错误。最简单的解决方案可能是将相对湿度标量 data（即不是 cube）添加到温度：

rh = rh.data
heat_index = temp + rh + temp*rh + temp**2*rh + rh**2*temp
heat_index.rename('heat_index')
assert heat_index.units == 'Fahrenheit'

【讨论】：

这让我走上了正轨，虽然它并没有真正解决添加 temp + temp**2 的问题（热指数单位是华氏度 + 华氏度 ^2 度）。我通过因式分解和相乘来解决这个问题：temp*(a+b*temp) + c。计算需要非常长的时间，所以希望这在未来是可行的。
编辑：此解决方案导致 python 内存不足。我只是坚持使用 Numpy 数组来解决这个问题。

【解决方案2】：

我认为当您开始使用数据数组时，您的思路是正确的，但它可以做得更简洁一些。关键是首先复制温度立方体并从那里开始工作

C1 = -42.379
C2 = 2.04901523
# etc

def get_heat_index(temp, rh):
    '''Calculate the heat index as defined by George Winterling'''

    # make sure we are using the right temperature units
    # other checks could be implemented as assertions
    temp.convert_units('Fahrenheit')

    # start by copying the temperature cube
    heat_index = temp

    # fix the name of the cube to be returned
    heat_index.rename('heat_index')

    # C2 - do this first as already have temperature data
    heat_index.data = (C1 + C2*temp.data +
                      C3*rh.data +
    # etc
                      C9*temp.data**2*rh.data**2)

    return heat_index

【讨论】：