使用GRIB2Tools访问GRIB数据时出现IndexOutOfBoundException异常

问题描述 #

我正在处理GRIB2预报文件，在使用GRIB2Tools库时遇到了问题。
我有一个代表GRIB2数据集内容的Array[Byte]，为了获取特定位置的数值，我将该变量的内容写入文件，再加载为InputStream，用于调用getValueAtLocation(id, lat, long)或interpolateValueAtLocation(id, lat, long)方法。我可以正常读取文件的元数据，但只要调用上述两个方法之一，就会抛出IndexOutOfBoundException。
以下是我用来将GRIB2字节数组（变量名为bytes）写入文件、再加载为InputStream的Scala代码：

val file: File = new File("my-data.grib")
val temp = FileUtils.writeByteArrayToFile(file, bytes)
val input = new FileInputStream("my-data.grib")
val grib: RandomAccessGribFile = new RandomAccessGribFile("my-grib", "my-data.grib")      
grib.importFromStream(input, 0)

根据库的说明文档，我的用法是正确的，对吗？
之后我可以从GRIB2文件中顺利读取以下元数据：

Body format : GRIB2
Date: 12.10.2021
Time: 9:0.0
Generating centre: 85
Forecast time: 5
Parameter category: 0
Parameter number: 0
Covered area:
   from (latitude, longitude): 51.47, 348.0
   to: (latitude, longitude): 37.5, 16.0

当我传入id = 0、lat = 48、long = 2（读取元数据可知该坐标在覆盖范围内）调用getValueAtLocation(id, lat, long)和interpolateValueAtLocation(id, lat, long)时，得到如下报错：

java.lang.IndexOutOfBoundsException
    at java.nio.Buffer.checkIndex(Buffer.java:551)
    at java.nio.HeapByteBuffer.getShort(HeapByteBuffer.java:327)
    at com.ph.grib2tools.grib2file.RandomAccessGribFile.interpolateValueAt(RandomAccessGribFile.java:196)
    at com.ph.grib2tools.grib2file.RandomAccessGribFile.interpolateValueAtLocation(RandomAccessGribFile.java:133)

报错位置指向RandomAccessGribFile.java:196的这一行代码：

float val11 = sec5.calcValue(ByteBuffer.wrap(data).getShort((jidx1*gridDefinition.numberPointsLon+iidx1)*bytesperval));

请问是我的使用方法有误，还是库源码或GRIB文件存在问题？该文件来自国家预报机构，应该是合规的。我附上了用Panoply软件导出的GRIB2文件结构截图。

问题排查与解决建议 #

你的使用流程符合库的设计要求，问题根因是GRIB2Tools库的兼容缺陷，排查方向如下：

• 跨本初子午线的经度范围处理异常：你读取到的元数据经度范围为348.0°到16.0°，属于跨0°经线的格点定义（348.0°等价于-12°），库在计算坐标对应的格点索引时，没有兼容0~360°范围的经度表示，导致计算出的横向格点索引超出实际格点数量，最终触发ByteBuffer越界。
• 数据位宽不匹配：报错行默认按2字节读取格点值，如果你的GRIB2文件数据表示节定义的单值字节宽度不是2，会导致偏移量计算错误，触发越界。
  你可以按以下步骤解决问题：

1. 确认传入经度的表示范围：如果库内部默认使用-180_{180°的经度范围，将你传入的2°保持原值即可；如果库默认使用0}360°范围，不需要做转换直接传入即可，先排除坐标转换的问题。
2. 打印三个核心参数校验：输出gridDefinition.numberPointsLon（横向格点数量）、gridDefinition.numberPointsLat（纵向格点数量）和bytesperval（单值字节宽度），和Panoply中读取到的文件参数做对比，如果不一致就是库解析元数据出错，手动修正参数后再调用取值方法即可。
3. 如果确认是库的兼容问题，可直接读取数据段按GRIB2规范手动解码，自行实现坐标索引和插值逻辑，规避库的已知缺陷。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Karzyfox