Surfer8.edit2

SSuurrffeerr88 绘绘图图指指南南 闫昊明 二○○六年六月♦第二版 §1 Surfer8 软件简介 1.1 软件运行环境及特点 Golden Software Surfer 8.0 (以下简称 Surfer)是一款画三维图（等高线, image map, 3d surface 等）的软件，该软件简单 易学，可以在几分钟内学会主要内容，且 其自带的英文帮助（help 菜单）对如何使 用 surfer 解释的很详细，其中的 tutorial 教 程更是清晰的介绍了 surfer 的简单应用， 应该说 surfer 软件自带的帮助文件是相当 完美且容易阅读的,只要学过英语的人都 可以很快上手。 图 1－1 Surfer是具有插值功能的绘图软件，因 此，即使你的数据是不等间距的，依然可 以用它作图。surfer是美国Golden Software 公司的系列绘图软件之一，它对中文的支 持不够友好，这不得不算是一个小小的遗 憾。Golden Software公司的绘图软件还包括两维和三维平面绘图软件Grapher（最新版本 6.0），数字 化底图软件 Diger ，地图软件 MapViewer 和地质软件 Strater 等，大家可以在其官方网站 http://www.golden.com/找到软件和一些有用的资料。 Surfer 的主要功能是绘制等高线图（contour map），此外它还可以绘制 post map， classed post map， vector map， image map，Shaded Relief map, wireframe map，3d surface map 等形式的图形。 其功能比较强，但没有各种投影变化是它的一大缺点。尤其是在等高线领域，这不能不说是它的应 用受到限制的地方。 Surfer 的安装比较简单（目前，只有 windows 平台下的版本，最新为 8.0 版本），只要按其提示 缺省安装即可。其安装软件的大小不到 30M，一般的计算机硬件基本能够顺利使用该软件。安装好 Surfer 以后，其环境界面如图 1－1 所示。 1.2 软件界面及命令菜单 Surfer 的软件界面非常友好，继承了 windows 操作系统软件的特点。从图 1－1 中可以看到，其 最上方为命令菜单，在命令菜单的下方是命令菜单中的快捷工具栏（共两行），左侧的空白区域为目 标管理窗口，用来更加方便的管理绘制的各个图形要素，右侧的空白区域为工作区，用来绘制图形， 最右侧的一个竖条工具栏是绘图命令的快捷方式。下面详细介绍各个命令菜单的主要内容。 1.2.1 文件菜单（File） 图 1－2 给出了文件菜单中的所有命令。 New － 用来新建一个工作窗口，即出现如图 1－1 中的界面。 - 1 - §1 Surfer8 软件简介 Open － 打开一个已经存在的 Surfer 识别的文件。 Close － 关闭当前窗口。 Save － 保存当前窗口内容。 Save As － 将当前窗口内容另存为其它文件名。 Import － 输入 Surfer 认识的图形 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 。 Export － 将窗口内容输出到图形等格式文件。 Page Setup － 设置当前页面的尺寸等属性。 Print － 打印当前窗口内容。 Preferences － 设置 Surfer 的默认属性，包括缺省单位， 线型，字体等。 Exit － 退出 Surfer。 1.2.2 编辑菜单（Edit） 图 1－3 给出了编辑菜单的所有命令。 Undo － 撤销 图 1－2 Redo － 重复上次操作 Cut － 剪切 Copy － 复制 Paste － 粘贴 Paste Special － 特殊粘贴（可以粘贴如 Word 格式文 本，图形等特殊的对象） Delete － 删除 Select All － 全选 Deselect All － 全部不选 Invert Selection － 反向选择 Object ID － 目标的识别标志 Reshape － 重新成形 Properties － 目标属性 图 1－3 1.2.3 查看菜单（View） 图 1－4 给出了查看菜单中的所有命令。 Fit to Window － 调整图形来满窗口显示 Page － 按正常窗口显示 Actual Size － 按物体的真实大小显示 Full Screen － 满屏显示 Zoom － 放大或缩小显示 Pan Realtime － 移动当前窗口物体 Redraw － 刷新显示 Auto Redraw － 自动刷新显示 Rulers － 在窗口显示标尺 Drawing Grid － 在窗口显示参考格子 Tool Bars － 设置工具栏显示形式 图 1－4 Status Bar － 显示状态栏 - 2 - Surfer8 绘图指南 Object Manger － 显示目标管理栏 1.2.4 手工绘图菜单（Draw） Text － 手工填写文字文本 Polygon － 手工绘制多边形 Polyline － 手工绘制多段直线 Symbol － 手工绘制缺省符号（＋） Rectangle － 手工绘制矩形 Rounded Rect － 手工绘制圆角矩形 Ellipse － 手工绘制椭圆 图 1－5 1.2.5 排列菜单（Arrange） Order Objects － 排列对象的前后等 Order Overlay － 排列覆盖图对象的前后等 Align Objects － 对齐对象 Combine － 组合对象 Break Apart － 将组合对象拆分 Rotate… － 对对象进行旋转 Free Rotate － 对对象进行自由旋转 Transform － 对对象进行变换 图 1－6 1.2.6 网格化菜单（Grid） Data… － 输入数据文件，并对其进行网格化 Variogram － 变化图命令 Function － 采用函数生成网格文件 Math － 对网格文件进行 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 操作 Calculus － 对网格文件进行微分、地形建模、积分和 Fourier 谱分析 Filter － 对网格数据进行滤波 Spline Smooth － 对网格数据进行样条光滑 Blank － 对网格数据进行白化 Convert － 将网格化数据转换成其它格式 Extract － 从网格化数据中取部分区域数据 Transform － 对网格化数据进行变化 Mosaic － 合并两个以上的同网格范围的网格化文件 Volume － 计算网格化数据的体积 图 1－7 Slice － 从网格化数据中取一剖面 Residuals － 计算两个网格化数据的残差 Grid Node Editor － 对网格化数据进行编辑 1.2.7 绘图菜单（Map） Contour Map － 绘制等高线 - 3 - §1 Surfer8 软件简介 Base Map － 输入底图 Post Map － 绘制散点图（包括分类散点图） Image Map － 绘制图像图 Shaded Relief Map － 绘制阴影地貌图 Vector Map － 绘制一维或两维向量图 Wirefram － 绘制带线框架图 Surface － 绘制 3D 表明图 Scale Bar － 绘制地图比例尺 Digitize － 对图形进行数字化 Trackball － 对绘制图形进行调整 Stack Maps － 水平对齐图形 Overlay Maps － 按坐标重叠图形 Break Apart Overlay － 将重叠图形拆分 图 1－8 1.2.8 窗口菜单（Window） New Window － 对当前窗口的内容重新在新窗口生成 Cascade － 层叠窗口 Tile Horizontal － 水平曾叠窗口 Tile Vertical － 垂直曾叠窗口 Arrange Icons － 排列窗口底部的图标 1.2.9 帮助菜单（Help） 图 1－9 Contents － 在线帮助的所有内容 Tutorial － 在线教程（值得一读，遗憾的是 e 文） Menu Commands － 菜单命令介绍 Automation Help － 自动控制（Script 语言）帮助 Check for Update － 检查软件更新情况 Golden Software on the Web － 软件的官方网站 Feedback － 信息反馈 About Surfer － Surfer 软件的版本等信息 图 1－10 1.3 软件使用流程 应用 Surfer 软件绘制图形，首先要根据不同的作图目的，提供合适格式的数据文件格式。其中， 最基本的格式是 ASCII 码形式的 XYZ 数据格式（将在下一章详细介绍）。有了原始数据后，需要用 Surfer 软件的 Grid 菜单中的命令对此数据进行网格化，将数据格式转换成 Surfer 软件作图时识别的 格式，然后再由此网格化的数据用 Map 菜单中的命令绘制相应的各种图形。此外，还可以直接将 XYZ 数据格式用特定的程序语言将其直接转化为 Surfer 识别的网格化数据格式，我们称之为 ASCII 码 GRD 文件，这样同样可以用此网格文件作图。简单的讲，要想用 Surfer 软件进行绘图，首先要 讲原始数据文件整理或转换为 Surfer 绘图要求的文件格式，这样就可以轻松的做出各种漂亮的图形。 - 4 - Surfer8 绘图指南 对于此流程，请参考图 1－11，更详细的内容将在以下各章节中进行详细的介绍。 1－2 维矢量图命令 （Vector） XYZ 数据文件 1－2 维矢量图 网格化命令（Grid|data…） 网格化文件（.grd 文件或其 它扩展名，但符号 grd 格式 的文件） 绘图命令（等高线 Countour，网线 Wireframe，图像 Image， 地貌 Shaded Relief，3D 表层 Surface） Post 和 分 类 Post 命令 直接转换成 ASCII 码 grd 文 件 Post 和 分 类 Post 图形 对应图形（等高线图，网线图，图像图，地貌图，3D 表层图） Surfer 数据与图形的关系和流程图 图 1－11 - 5 - §1 Surfer8 软件简介 - 6 - §2 基本图形的绘制 2.1 建立 XYZ 数据文件 所谓的 XYZ 数据文件，是指 ASCII 码（文 本）格式的数据文件，此数据文件包含三列， 分别为 XYZ，其中 X列和 Y列表示 x和 y坐标， Z列为在坐标（x，y）处的值（例如，高程）。 XYZ 数据文件的文件名后缀一般为（.dat）， 这是 surfer 要求的格式，当然，任何文本文件 都可以改后缀名为（.dat），然后，surfer 就 可以读取此数据了。 数据文件可以在 surfer 中的工作表中手 工输入，也可以是其它软件生成的文本文件，例如Excel表格数据，也可以转换成surfer 所需要的数据文件。一般的，任何转换成（.txt）结尾的数据文件，都可以被 surfer 成果读取。Surfer 支持字符，所以字符也可以用在数据文件中，除了第一行的字符可 以看做是文件头外，其它的字符一般被认为是 surfer 的缺省值，此值在做等高线等图 形时将不会显示。 图 2－1 2.2 数据文件的网格化（Grid） Surfer 的最主要的功能是绘制等高线图，但并不是我们具有了数据文件就可以直接绘制等高线， surfer 要求绘制等高线的数据有特殊的格式要求，即首先要将数据文件转换成 Surfer 认识的 grd 文件 格式，才能绘制等高线（当然，可以直接生成 surfer 接受的 ascii 码的 grd 文件格式，这样就可以直 接作图，此方法将在后面介绍，首先我们介绍常用的作图方法）。假设你有三列数据分别为 X，Y， Z，其中 Z 为点（x，y）处的值，存在文件 test.dat 中，其中第一列是 X 坐标，第二列是 Y 坐标， 第三列是（x，y）上的值 Z，则在绘制等高线前，首先要将其转换为 grd 文件，步骤如下： 2.2.1 把数据文件转换成 grd 文件 1. 打开菜单 Grid | Data... ,在 open 对话框中选择数据文件 test.dat 2. 这会打开“Grid Data”对话框。在“Data Columns”中选择要进行 GRID 的网格数据（X 和 Y 坐标）以及格点上的值（Z 列），这里我们不用选择，因只有 3 列数据且它们的排列顺利已经是 XYZ 了，如果是多列数据，则可以在下拉菜单中选择所需要的列数据。选择好坐标 XY 和 Z 值后， 在“Girding Method"中选择一种插值方法（如果你需要比原始数据的网格 X 和 Y 更密的 Z 数据，或 是你的网格是非均匀的），则在 Grid 的过程中，Surfer 会自动进行插值计算，生成更密网格的数据。 如果你只是想绘制原始数据的图，不想插值，则最好选择距离平方反比法（inverse distance to a power） 或 Kriging 方法。因为这两种方法在插值点与取样点重合时，插值点的值就是样本点的值，而其它 方法不能保证如此。 在"Output GridFile“中输入输出文件名 test.grd，然后在“Grid Line Geometry” - 7 - §2 基本图形的绘制 中设置网格点数。这里需要注意的是，当 X 和 Y 的数值相差很大时，这里显示的最大最小值可能有 错误（即与原始数据不同），这是 Surfer 软件本身的问题，遇到这种情况，必须手动改正这种错误， 即输入正确的最大最小值。由于我们的数据没有此类问题，因此不必手动改正最大最小值。但必须 手动改正 X 和 Y 的间距“spacing” 或数据个数“＃f”，这二者是相关的，改动一个，另一个自动 改正。如果你的原始数据是等间距的，这里的 X 和 Y 的间距“spacing"或”＃f“ 最好与原数据一 致，这样可以减少插值带来的误差。我们的数据是不均匀的，所以必须插值，这里可以不进行任何 改动。好了，点“ok”，画图所需要的 grd 文件 test.grd 就生成了。 Tips――Grid | Math Grid | Math 命令可以创建一个新的 grd 文件，此 grd 文件的 Z 值是一个原有 grd 文件的 Z 值的 转换或是原有两个 grd 文件 Z 值的组合。输出的新 grd 文件的 Z 值与应用的数学函数有关。设此函 数为 C = f(A,B), 这里 C 为输出值，而 A 和 B 为输入值。此函数会把对应的相同的（x，y）坐标上 的 Z 值进行相应的数学计算，然后把计算结果写入新的 grd 文件。例如，函数 C = log10(A) 会把原 来 A 文件中的 Z 值做以 10 为底的 log 计算，然后把新的 Z 值写入新的 grd 文件。如果一个网格数 据是空白的（blanked value），那么，新的 Z 值也是空白的。 2.3 绘制和设置等高线 2.3.1 绘制等高线 打开菜单“Map | Contour Map | New Contour Map"，在“Open Grid”对话框中选择刚 才输出的 grd 文件，如 test.grd，点“ok”，则一 副等高线图就画完了。 图 2－2 2.3.2 等高线图的设置 在所画的等高线图中双击鼠标，或点击右键， 选中“属性”，就会出现设置等高线的各种属性， 在图的边缘双击鼠标则可以改动坐标轴的属性。 等高线图的着色（fill）和设置 双击等高线图，就会出现“Map：Contours Properties”对话框，现在介绍此对话框中的设置。 “General”选项卡中： 1、“input grid file” 为打开的等高线图的 grid 文件名，你可以修改此处，打开不同的文件（几乎没人这样做），点 一下打开文件图标旁的“i”图标，则可以看到当前 grid 文件的基本统计信息，如最大最小值等。 2、“filled countours” 选中 fill countour（在前面的方框中点一下鼠标），就可以画着色的等高线图了，如果再选中下 面的“color scale”的话，则可以在等高线图旁边给出色彩棒。 3、“smothing” 选中的话可以对等高线进行平滑，在 amount 中有“低、中、高”三种选择。这一项一般可以不 选，除非你画出的等高线图中的等高线非常的不平滑，这项只起到美化图形的结果，没有更大的意 义。 - 8 - Surfer8 绘图指南 4、“blanked regions” 这项可以对空白区域进行着色，只有在你的等高线中有空白区域时才有意义，一般不用。 5、“fault line” 可以设置等高线的粗细颜色等。 “Levels” 选项卡中： 1、“level” 点击“level”可以设置等高线的最大最小值和等高线间的等高距，这可以对所有的等高线发生 作用，通过调节此项可以使等高线分布均匀，易于看清楚，作图更美观。如不想人为改动，可用缺 省值。双击 level 下面的数字，可以单独更改等高线的值，但要注意等高线从小到大的规律，不能瞎 改。 2、“line” 点击“line”可以设置等高线的线型。 3、“properities” 选中“uniform”，则线型是统一的，选中“gradation”，则线的颜色是渐变的。选择好“properities” 后，就可以更改下面的线型（style）和颜色（color）已经线的粗细（line）。当选“gradation”时， 线的颜色是渐变的，点一下 color 旁边的颜色区，就会出现“color spectrum”选项，点一下“盾形” 图标（在颜色条的左右两端上方），就可以分别点选下面的颜色了，当然，也可以自己加入“盾形” 图标，加自己的颜色。或是用“load”调用调色板文件（*.clr)，在 surfer8 目录下就有。“affected levels” 可以有选择的对等高线的线型颜色进行设置，这里不再详细介绍，只要自己动手改改那里边的三个 数字，你很快就会弄明白。此外，还可以通过双击 line 下面的线来改变某一根等高线的具体属性。 4、“fill” 此选项只有在着色等高线图中才有效，对单独的等高线图无作用。点击“fill”设置着色。着色 与“line”选项中的内容类似，不再详细介绍。同样，可以通过双击“fill”下面的具体颜色条来对 特定的等高线区域进行着色。 5、“labels” 设置等高线标注数字，比较简单。双击下面的“yes”或“no”可以改变是否显示标注。 6、“hach” 用来画等高线的上下方向（即上山或下山方向），一般不用。 7、“add”和“delete” 在右边的按钮。当选中某一 level 后，点“add”按钮可以在两个 level 之间插入一新的 level。 Delete 按钮则删除选中的 level “view”选项卡中 用来调整等高线图的整体方向，除了在 3d surface 情况下，一般不用。 “scale”选项卡中 用来设置 xyz 轴的比例，可以调整其长度选项。一般情况不需调整，除非 X 和 Y 相差很大，为 了方便看图可以调整其到合适的长度。 “limits”选项卡中： 可以用来裁剪等高线图（通过设置 xy 的最小最大值），从而得到感兴趣地方大小的图形。 “background”选项卡中： - 9 - §2 基本图形的绘制 可用来设置背景填色，一般不用。 横纵（xy）坐标轴的设置： 双击横轴和纵轴所在的位置，就可以打开坐标轴属性对话框 “map bottom（or left or top or right） axis properties”下面以 bottom 轴为例，其它类似： “gernal” 选项卡： “Title”， 在空白处可以输入轴的说明或图的说明文字，用“offset along” 和“offset from”可以 设置说明文字的位置，“font”可以选择字体，“angle”可以选择文字的旋转角度。 “labels”，设置轴的刻度值。 “axis plane”设置轴平面，一般不改动。 “axis”设置轴线属性。 “ticks”选项卡： 设置轴线上刻度的长度，方向，主刻度和辅助刻度。 图 2－3 “scaling”选项卡： 设置刻度值（label）的起始值(first major)，间隔（major）和最后值(last major)。 其它值一般不修改。 “grid lines”选项卡： 用来设置等高线图的坐标网格，用 鼠标点击“show”即可。 此外，以上等高线的所有属性都可 以通过双击左边的“object manager”（或 在“view”菜单中）属性窗口来设置，与 直接在图中设置无异。 2.4 绘制 Wireframe Wireframe 是对 grd 文件的三维表现形式，它用 绘制线条的方式来表现 grd 文件，此线条是坐标（x， y）的网格，但每个网格的交点代表 Z值。命令菜单 Map | Wireframe，与绘制等高线类似，也需要 grd 文件。参考图 2－3。 2.5 绘制 Image Map Image Map 是图像文件，具有很好的表现力，也 需要用到 grd 文件，命令菜单 Map | Image Map，参考图 2－4。 558000 560000 562000 564000 566000 5110000 5112000 5114000 5116000 5118000 5120000 图 2－4 - 10 - Surfer8 绘图指南 图 2－6 5110000 5112000 5114000 5116000 5118000 5120000 558000 560000 562000 564000 566000 图 2－5 2.6 绘制 Shaded Relief Map Shaded Relief Map 可以用来表现地貌，其表现形式立体感强，画面细腻、柔和。此图 也是用 grd 文件格式，命令菜单为 Map | Shaded Relief Map，参考图 2－5。 2.7 绘制 Surface Map Surface Map 是 surfer 新添加的 3D 图形表现方式，此图形的立体表现力最强。此图需 要 grd 文件格式，命令菜单为 Map | Surface Map，参考图 2－6。 2.8 在等高线图上加上背景地图(base map)(世界或局部地图) 我们经常需要把世界地图放在等高线图下面作 为参考，世界地图在 surfer 中的格式是 *.bln, *.gsb,*.jpg,*.gif 等多种形式，比较常用的是*.bln 文件， 这 些 地 图 在 surfer 的 官 方 网 站 http://www.goldensoftware.com/都有，可以自由下载。 在附件中提供给大家一个世界地图的 bln 文件,文件名 world0360.bln。 在 surfer 中打开 Map | Base Map... 然后打开 world0360.bln 文件，就可以画出世界地图了。用 View | Fit to Window可以很好的显示. 然后我们可以把相应的等高线图用§2.3部分的方法画出(注意Base 图 2－7 - 11 - §2 基本图形的绘制 Map 的网格坐标必须与等高线图的网格坐标一致，至少 Base Map 的网格坐标要包含等高线图的网 格坐标)。再按 F2 键(选中所有对象，或 ctrl+A)，点击 Map | Overlap Maps 就可以将两幅图合成一副 图。打开 View | Object Manager，选中"Base"，点右键，选 Order Overlay | Move to Front 就可以将背 景图移到前面一层。这样一份好的等高线图就画好了(见图 2－7) 。 2.9 bln 文件及 blank 作图 大家看了第三部分的图有可能会奇怪，为什么你的等高线只在海洋上有，陆地上怎么没有呢？ 这就是此节要讲的内容。首先讲一下 bln 文件的格式，bln 文件具有以下格式: length,flag x1,y1 x2,y2 ... xn,yn length,flag x1,y1 x2,y2 ... xn,yn 其中，length 是背景地图曲线中点坐标的个数，如果 xn=x1，yn=y1，那么所有的点将围成一个圈。 如果不是这样，则是一条不闭合的曲线。 flag 的值为 1 或 0，当 flag=1 时，闭合曲线里面的等高线 可以用此 bln 文件 blank 掉(即将闭合曲线中的等高线消除)，如果 flag=0，则是曲线外面的等高线被 blank。 我所提供的 bln 文件为 flag=1 的格式，当然可以将其改成 0。简单介绍了 bln 文件的格式， 再来介绍怎样 blank 等高线。假设我们已经有了一个全球的等高线图，其原始数据文件为 1.grd. 打 开 Grid | Blank... 选择文件 1.grd，"ok"，然后在新的对话框中选择 world0360.bln, "ok"，再在新的对 话框中输入要输出的 grd 文件的名字，点 ok 就可以得到一个 blank 过的 grd 文件(假设为 out.grd)， 则用 out.grd 再做等高线图，即可出现图 2-7 的效果. 2.10 Post Map 和 Classed Post Map 有时候，我们需要在 Base Map 中添加台站的坐标，并 边写上台站的名字，这可以用 Post Map和Classed Post Map 完成。首先介绍 Post Map，它的数据文件一般格式是: 用三角，五星等符号将其标出，且在旁 x1, y1, label1 yn, labeln 中，xn，yn 为坐标值，label 为数字或文字。我们还是以 图 2－8 x2, y2, label2 ... xn, 其 test.dat 为例子，打开 Map | Post Map | New Post map..., 选 择文件 test.dat, 选"ok"，则会出现一副 Post Map 的图，双 - 12 - Surfer8 绘图指南 击图的中央，就会打开其属性。在 Gernal 选项中可以设置坐标列，以及 Symbol（可更改为其它的 形状，缺省为十字）。在 Labels 选项中，可以通过"Worksheet Column for Label"设置 Label，此处我 们选择 c 列，则 c 列的值会出现在每个坐标点的上方(如图 2-8 所示)。 至于其它的属性设置，跟等 高线类似，不再详述。 至于 Classed Post Map 与 Post Map 类似，只是对不同的点，根据某些 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 分类而已。 譬如还是 test.dat 文件，我们把 c 列看成是每个点的高程，则可以根据高程对各点分类。如高程在 25-54 的用 十字表示，88-105 的用三角表示等。打开 Map | Post Map | New Classed Post Map...，选择文件 test.dat, 选"ok"，则出现一副 Classed Post Map，双击图可以编辑属性，这里会多一个"Classes"选项卡，这里 的选项最大最小值，Symbol 等都可以改，不再详述。需要注意的是 Classed Post Map 至少要有三列 数据，其中第三列就是分类的标准。 2.11 vector map 向量图(或风向图) 很多人是学习大气和海洋的，因此经常要画风的向量图或海流的向量图，Surfer 可以轻松的完 成，且图形可以调整，因此可以生成很漂亮的图形。Vector Map 分 1-Grid Vector Map 和 2-Grid Vector Map 两种。首先介绍 1-Grid Vector Map： 1-Grid Vector Map 可以给出坐标点的方向和振幅大小，但它一般表示的是等高线的下山方向和 大小，是等高线图的一种特殊表现方式。先把 test.dat进行网格化，得到 test.grd文件。打开 Map | Vector Map | New 1-Grid Vector Map，选中 test.grd，则会出现一副箭头图。通过双击图的中央可以编辑它的 属性，此图一般很少应用，因此其属性设置不再详述，感兴趣的朋友可以自己试一下。 下面主要讲 2-Grid Vector Map 件应该有相同的坐标网格。 2-Grid Vector Map 的 grd 文件可 以有两种表示方法，一种是直角 坐标形式，一种是极坐标形式。 对直角坐标形式，其中一个 grd 文件里是 x 方向的值，另一个是 y 方向的值。对极坐标形式，一 个 grd 文件是 vector 的方向，另 一个 grd文件是 vector的振幅值。 下面举个具体的例子来说明如何 作图。假设我们已经有了风分量 u 和 v 的两个直角坐标的 grd 文 件(包括 x y windu 三个分量)，名 字分别为 amipii.u.Jan.sp.dat 和 amipii.v.Jan.sp.dat 两个 grd 文件（需要注意的是，这两个文件已经是 ascii 码的 grd 文件，看不到相应的三个分量，但不需要再进行 grid 过程，可以直接应用，至于如何 生成这种形式的 grd 文件，请参考 2.12 节）。 打开 Map | Vector Map | New 2-Grid Vector Map，会打 开"Open X Component (Angle) Grid"对话框，此时选中 amipii.u.Jan.sp.dat（注意，需要在文件类型中 选择 all files(*.*)才可以选择*.dat 文件），随后会打开"Open Y Component (Length) Grid"对话框，此时 选中 amipii.v.Jan.sp.dat，选择"ok"，就会出现一副风的箭头图，再加上 Base Map 就成了一副很漂亮 的图(如图 2－9 所示)。 通过双击就可以打开此图的属性(Map Vectors Properties)。注意:在"Data"选 项卡中，Coordinate System 要选 Cartesian (X, Y)(如果你用极坐标，就选 Polar (Angle, Length))。 在 。2-Grid Vector Map 用到两个不同的 grd 文件，一般讲这两个文 图 2－9 - 13 - §2 基本图形的绘制 "Symbol"选项卡中可以修改箭头的形状，线的属性，其中 Frequency 是设置 x 和 y 方向需要箭头的 频率，此处我们改为 3，3，即在 x 和 y 方向都是每 3 点画一个箭头，也即省略了两点。其中的 Color Scaling 可以会色彩箭头，大家可以自己试一下效果(此处我没有改动)。 在"Scaling"选项卡中，可以 设置箭头起始点的位置(Symbol 项)，以及箭头长度的比例形式(线性，log，平方根等，在 Scaling 项 中改)。在右边还有两个选项，一个是反转箭头方向，一个是给出箭头的图标(Legend)，选中后者。 在下面可以设置箭头的各个属性(Magnitude，Shaft Length，Head Length 和 Symbol Width，分别表示 风的振幅大小(可改，这里选用缺省值)，箭头杆的长度，箭头头的长度和箭头的宽度，这里其最小 最大值分别为(后三项) 0.04in，0.2in，0.04in，0.04in，0.01in，0.01in)。 在"Scale"选项卡中，选择 X Scale 下的 Length 为 6in，Y Scale 下的 Length 为 3in。其它属性不做改动，即可生成图 2－9。 当然， 你也可以给出风 u、v 项的角度和振幅，用极坐标来画图,这其中要注意极坐标的参考点可以是东(角 度逆时针)或北(角度顺时针)，请注意选择(在属性的"Data"选项卡中修改，且其角度可以用度或弧度 作单位，请小心区分)。 2.12 ASCII 码的 grd 文件 在 2.11 节给出的 grd 文件是 ASCII 码的 grd 文件格式（等同于前面用 Surfer 的 Grid 命令生成的 grd 文件），无需进行 grid 过程，这样做简单，准确，可以在工作和学习过程中提供很多方便。下面 对这一文件格式做一详细介绍： ASCII 码的 grd 文件格式包括 5 个文件头信息(关于网格的限制)，然后是 z 的值，值得注意的是， 这种文件格式必须用空格来区分两个数据。其一般格式为: DSAA (注意,必须大写且从第一行第一列开始,即 DSAA 前面不能有空格) nx ny (x 方向网格点的个数 nx, y 方向网格点的个数 ny) xlo xhi (x 方向网格点的最小值和最大值) ylo yhi (y 方向网格点的最小值和最大值) zlo zhi (z 方向网格点的最小值和最大值) grid row 1 (z 的值在点(x1,y1), (x2,y1),....(xn,y1)) grid row 2 (z 的值在点(x1,y2), (x2,y2),....(xn,y2)) ... grid row n (z 的值在点(x1,yn), (x2,yn),....(xn,yn)) 注意,此处 x1=ZMAX) ZMAX=Z(I,J) IF(Z(I,J)<=ZMIN) ZMIN=Z(I,J) ENDIF ENDDO;ENDDO WRITE(IUNIT,*) ZMIN,ZMAX ELSE WRITE(iunit,*) MINVAL(Z),MAXVAL(Z) ENDIF do j=1,NUM_Y;do i=1,NUM_X IF(PRESENT(BLANKVALUE)) THEN BLANKVALUE_SURFER=2.0E38 ! SURFER8 DEFAULT BLANK VALUE IF(Z(I,J)==BLANKVALUE) THEN WRITE(IUNIT,*) BLANKVALUE_SURFER ELSE WRITE(IUNIT,*) Z(I,J) ENDIF ELSE write(IUNIT,*) Z(i,j) ENDIF ENDDO;ENDDO close(IUNIT) PRINT *, '' PRINT *, 'Output data to File : ', FILENAME//'.dat.grd' PRINT *, '' END SUBROUTINE WR_SURFER_GRID 2.13 应用 surfer 给出数据文件的统计性质 在应用数据作图前，有时候需要知道每列数据的统计性质，如最大值，最小值，标准差等。应 用 Surfer 的 Worksheet 可以很方便的解决此问题。打开 File | New 选中 Worksheet，则出现一个类似 excel 的表格，在此环境下，可以用 File | Open 来打开需要查看的数据文件，譬如 test.dat。如果我们 想知道 B 列的统计性质，则点击 B，再打开菜单 Data | Statistics...，选"ok"，就会出现统计结果。 同 时，我们还可以对各列进行数学运算，譬如我想生成新的一列 D，它是 B 列的平方加上 C 列的和， 则先点击 D 列（空白列），再打开菜单 Data | Transform...在 Transform Equation 下输入“ D=B*B+C” 点击"ok"，则会生成 D 列数据，只要将文件另存为新文档就可以了。当然，你还可以用 Surfer 的 Worksheet 做很多类似的计算。应该说,Surfer 的这一功能是很实用的，当然，还可以用 Data | Sort... 对数据进行排序。 2.14 surfer 其它功能 Surfer 还有一些辅助功能，如函数直接作图等(在 grid 菜单中)，标注文字，画简单的图形等， 请大家自己参考 help 进行学习，这些在现在的基础上，应该是很简单的问题。 - 16 - §3 图形绘制的技巧 3.1 在生成 grd 文件时，用什么插值方法最好？ 近些日子，有人问 surfer8 中的插值哪种好? 我个人的观点，如果你的数据的网格是均匀的，那 么，最好用我提供的这种 ASCII 码的 grd 文件直接作图。这样做的好处是显而易见的，即不会产生 作图误差，且不会出现其它小问题，如不能正确处理 x 和 y 坐标(当二者差异较大时等)。我不主张 在作图过程中进行插值计算。如果你的网格是非均匀的，则可能需要进行插值，我个人认为比较好 的是前两种(Inverse Distance to a Power 和 Kriging 方法)。下面对插值方法做部分简单的介绍，至于 插值方法的详细介绍请参考 Help | Contents | Index 中查找 interpolation 主题词。 在 Surfer8.0 中提供了以下 12 种内插方法： 1) Inverse Distance to a Power（反距离加权插值法） 2) Kriging（克里金插值法） 3) Minimum Curvature（最小曲率) 4) Modified Shepard's Method（改进谢别德法） 5) Natural Neighbor（自然邻点插值法） 6) Nearest Neighbor（最近邻点插值法） 7) Polynomial Regression（多元回归法） 8) Radial Basis Function（径向基函数法） 9) Triangulation with Linear Interpolation（线性插值三角网法） 10) Moving Average（移动平均法） 11) Local Polynomial（局部多项式法） 12) Data metrics。 1）距离倒数乘方法 距离倒数乘方格网化方法是一个加权平均插值法，可以进行确切的或者圆滑的方式插值。方 次参数控制着权系数如何随着离开一个格网结点距离的增加而下降。对于一个较大的方次，较近的 数据点被给定一个较高的权重份额，对于一个较小的方次，权重比较均匀地分配给各数据点。 计算一个格网结点时给予一个特定数据点的权值与指定方次的从结点到观测点的该结点被赋 予距离倒数成比例。当计算一个格网结点时，配给的权重是一个分数，所有权重的总和等于 1.0。当 一个观测点与一个格网结点重合时，该观测点被给予一个实际为 1.0 的权重，所有其它观测点被给 予一个几乎为 0.0 的权重。换言之，该结点被赋给与观测点一致的值。这就是一个准确插值。 距离倒数法的特征之一是要在格网区域内产生围绕观测点位置的"牛眼"。用距离倒数格网化时 可以指定一个圆滑参数。大于零的圆滑参数保证，对于一个特定的结点，没有哪个观测点被赋予全 部的权值，即使观测点与该结点重合也是如此。圆滑参数通过修匀已被插值的格网来降低"牛眼"影 响。 2）克里金法 克里金法是一种在许多领域都很有用的地质统计格网化方法。克里金法试图那样表示隐含在 你的数据中的趋势，例如，高点会是沿一个脊连接，而不是被牛眼形等值线所孤立。 克里金法中包含了几个因子：变化图模型，漂移类型 和矿块效应。 - 17 - §3 图形绘制的技巧 克里金(Kriging)插值法又称空间自协方差最佳插值法,它是以法国D.G.Krige的名字命名的一种 最优内插法。克里金法广泛地应用于地下水模拟、土壤制图等领域,是一种很有用的地质统计格网化 方法。它首先考虑的是空间属性在空间位置上的变异分布,确定对一个待插点值有影响的距离范围, 然后用此范围内的采样点来估计待插点的属性值。该方法在数学上可对所研究的对象提供一种最佳 线性无偏估计(某点处的确定值)的方法。它是考虑了信息样品的形状、大小及与待估计块段相互间 的空间位置等几何特征以及品位的空间结构之后,为达到线性、无偏和最小估计方差的估计,而对每一 个样品赋