Surfer软件如何绘制等高线图

Surfer8.0如何绘制等高线图3.1 软件运营环境及特点Golden Software Surfer 8.0 （如下简称Surfer）是一款画三维图（等值线，image map，3d surface）的软件，是美国Golden Software公司的系列绘图软件之一。该软件简朴易学，可以在几分钟内学会重要内容，且其自带的英文协助文献（help菜单）是相称完美且容易阅读的，对如何使用Surfer，解释的很具体，只要学过英语的人都可以不久上手。Surfer的重要功能是绘制等值线图（contour map），是具有插值功能的绘图软件，因此，虽然你的数据是不等间距的，仍然可以用它作图。此外它还可以绘制张贴图、分类张贴图、矢量图、影像图、线框图、3d surface map，等形式的图形，其功能是比较强大的。Surfer的安装比较简朴（目前，只有Windows操作系统下的版本，最为常用的是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可以顺利使用该软件。安装好Surfer后来，其环境界面如图31所示。工作区状态栏绘图命令目的管理窗口命令菜单图3-1 Surfer8.0软件界面3.2 软件界面及命令菜单Surfer软件的界面非常和谐，继承了Windows操作系统软件的特点。从图31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的管理窗口，用来更加以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，最右侧的一种竖条工具栏是绘图命令的快捷方式。下面具体简介各个命令菜单的重要内容。3.2.1文献菜单（F）“文献菜单”如图32所示，重要是对文献进行操作，如文献的建立、加载、打印设立等。 图3-2 文献菜单新建 用来新建一种工作窗口，点击后即浮现图 31界面。打开 打开一种已经存在的Surfer可以辨认的文献。关闭 关闭目前窗口。保存 保存目前窗口内容。另存为 将目前窗口内容另存为其他文献名。输入 输入Surfer辨认的图形格式。输出 将窗口内容输出到图形等格式文献。页面设立 设立目前页面的尺寸等属性。打印 打印目前窗口内容。参数选择 设立Surfer的默认属性，涉及缺省单位，线型，字体等。退出 退出Surfer。3.2.2编辑菜单（E）“编辑菜单”如图33所示，该菜单涉及看了常用的编辑命令，如剪切、拷贝、粘贴、选择性粘贴、删除、修改目的属性以及撤销上一次操作等。 图3-3 编辑菜单 图3-4 视图菜单但凡在菜单命令后跟有三个小黑点，阐明选用该命令后会打开一种对话框；但凡在菜单命令的右边有三角形符号的，表白选用该菜单会打开一子菜单。3.2.3视图菜单（V）“视图菜单”如图3-4所示，重要对Surfer的编辑屏幕进行设立，如变化视图文档的大小、缩小或放大图像的显示比例，以及控制标尺、参照网格、状态栏和对象管理器的显示或隐藏。3.2.4绘制菜单（D）“绘制菜单”如图3-5所示，重要是对图像进行手工操作，如手工填写文字文本，以及手工绘制多边形、多段直线、缺省符号、矩形、圆角矩形、椭圆等图形。3.2.5排列菜单（A）“排列菜单”如图3-6所示，重要是调节排列图像的前后关系，排列叠置图的上下覆盖关系，以及对齐图像和组合图像，并对图像进行组合、拆分、旋转、变换等。 图3-5 绘制菜单 图3-6 排列菜单3.2.6网格菜单（G）“网格菜单”如图37所示，是Surfer软件最核心的菜单之一。重要功能有：输入数据文献，并对其进行网格化；变化图命令，采用函数生成网格文献；对网格文献进行数学操作，对网格文献进行微分、地形建模、积分；对网格数据进行滤波，对网格数据进行样条光滑；对网格数据进行白化，将网格化数据转换成其他格式；从网格化数据中取部分区域数据，合并两个以上的同网格范畴的网格化文献；计算网格化数据的体积，从网格化数据中取一剖面；计算两个网格化数据的残差，对网格化数据进行编辑。 3-7 网格菜单 图3-8 地图菜单3.2.7地图菜单（M）“地图菜单”如图38所示，也是Surfer软件较为重要的菜单之一。重要功能有：绘制等值线，输入底图；绘制散点图（涉及分类散点图）、绘制图像图、阴影地貌图、一维或两维向量、带线框架图、3D表白图；绘制地图比例尺，对图形进行数字化、调节；以及水平对齐图形、按坐标重叠图形，将重叠图形拆分等等。3.2.8窗口菜单（W）“窗口菜单”如图39所示，重要功能是对窗口进行操作。涉及对目前窗口的内容重新在新窗口生成、重叠窗口（水平重叠窗口，垂直重叠），以及排列窗口底部的图标等等。 图3-9 窗口菜单 图3-10 协助菜单3.2.9协助菜单（H）“窗口菜单”如图310所示，顾客可以通过它访问Surfer在线协助和在线教程，还可以访问Surfer软件的官方网站，以及查看Surfer软件的版本，检查软件更新状况等信息。如果菜单的某项呈暗灰色，则阐明该菜单命令此时不可用。3.3 Surfer软件的数据格式3.3.1数据格式Surfer常用的数据文献一般是ASCII码（文本）格式的数据。对于地质作图来说，Surfer数据文献常涉及四列，分别为井名列、X列、Y列和Z列，其中X列和Y列分别表达x和y坐标，Z列是在坐标（x，y）处的值（例如，高程）。井名列可以放在XYZ三列的前面，也可以放在背面（如图311）。由于在地质上，常常需要绘制同一坐标下的多种等值线图，例如地层厚度等值线图、孔隙度等值线图、渗入率等值线图等等，因此在同一种数据文献中，对于Z列这样的等值数据可以有多列，分别依次排列，而不需要建立多种文献。Surfer软件常用的ASCII码（文本）数据文献后缀名一般为“*.dat”、“*.txt”，Surfer可以直接对其读取。此外，Surfer还可以以便的读取由Microsoft Office Excel建立的“*.xls”工作簿文献。需要特别注意的是，由于Surfer软件不能良好的支持中文，当一种Excel工作簿文献里涉及多种工作表，且每个工作表里均有数据时，不能用中文给Excel工作表命名，否则Surfer在读取数据的时候会出错。3.3.2 建立数据文献Surfer数据文献的建立方式有几种。一般，可以在Surfer自带的工作表编辑器中手工输入（如图311），然后点击“文献菜单（F）”的“保存”选项，保存为后缀名为“*.dat”、“*.txt”的数据文献。此外其他软件生成的文本文献，例如Excel表格数据，通过保存成文本格式，也可以转换成Surfer所需要的数据文献。一般，任何转换成“*.dat”、“*.txt”结尾的文本数据文献，都可以被Surfer直接读取。Surfer支持字符，因此字符也可以用在数据文献中，除了第一行的字符可以看作是文献头外，其他的字符一般被觉得是Surfer的缺省值，此值在做等值线等图形时将不会显示。井名列单击弹出窗口3图3-11 Surfer工作表编辑器3.3 井位坐标图的绘制地质图件常常需要标有井名、井位坐标，在Surfer软件绘制井位作标图中可以通过“建立张贴图”或“建立分类张贴图”来实现。3.3.1建立张贴图打开“地图菜单（M）”，点击“张贴图（P），选择“新建张贴图（N）”，在“打开”对话框中选择数据文献test.txt（如图312），点“拟定”，则一幅“张贴图”初步建立完毕（如图313）。但此时“张贴图”上还没有显示井位坐标，需要对“张贴图”进一步设立。调出设立“张贴图属性对话框”有三种措施：鼠标左键双击左边目的管理窗口里面的“”；或在所画张贴图的图中心位置双击鼠标；或在张贴图的图中心位置点击鼠标右键，选中“属性”，就会浮现设立张贴图属性的多种选项，可以进行修改和设立（如图313）。各属性选项简介如下：1、“常规General”选项卡（1）“数据文献名（D）”表达出目前打开的数据文献所在的位置，可以点击“打开文献图标”，更改打开的数据文献。（如图313）（2）“工作表列”设立x坐标，y坐标具体位于数据文献的哪一列。下面的“符号S”和“角度G”选项一般不用，可以设立为无。（3）“缺省符号”设立井位坐标的符号。一般我们选择实心圈，颜色选择红色。“缺省角度（N）”和“频率（F）选择，一般使用默认值（见图3-13所示的“符号属性图”）。（4）“符号尺寸”设立井位符号的大小，一般不选“按比例（P）”选项，而是选择“固定尺寸（I），根据实际状况，一般设立为0.10cm。2、“标注Labels”选项卡（1）标注用工作表列指出数据文献中标注（井名或其她内容）所在的列。“角度”和“平面”选项可以用默认值。（如图314）选择数据文献单击弹出窗口图3-12 Surfer工作表编辑器单击弹出窗口初步建立的“张贴图”双击弹出窗口对图双击弹出窗口图3-13 张贴图属性对话框（2）符号相对位置设定粘贴的标注相对于粘贴点的位置。下拉式列表框可设定标志的位置居中、左齐、右齐、上齐、下齐，也可以根据实际需要，选择顾客定义选项，指定X或Y的偏移量。（3）字体和格式设定标注所用的“字体”和“格式”，一般采用默认值即可。图3-14 标注选项卡3、“查看view”选项卡用来调节等值线图的整体方向，除了在“3D Surface”状况下，一般不用。4、“比例scale”选项卡用来设立xyz轴的比例，可以调节其长度选项。一般状况不需调节，除非X和Y相差很大，为了以便看图可以调节其到合适的长度。5、“限制limits”选项卡可以用来裁剪等值线图（通过设立xy的最小最大值），从而得到感爱好的目的区的图形。6、“背景background”选项卡可用来设立背景填色，一般不用。最后，设立好所有的选项后，点击“文献菜单（F）”的“保存”选项，选择默认的“*.srf”格式进行保存，则井位坐标图正式绘制完毕。3.3.2建立分类张贴图“分类张贴图”的建立措施和“张贴图”的建立措施类似，只是多了一种“分类选项”（如图3-15）。以Z列数据（即等值数据）为分类根据，根据研究的目的需要，制定一定分类原则来对井进行分类。不同的类别，可以设立成不同的标志符号。双击设立标志符号和尺寸大小值双击设立大小值图3-15 分类选项卡3.4 等值线图的绘制3.4.1数据文献的网格化Surfer最重要的功能是绘制等值线图，但并不是我们具有了数据文献就可以直接绘制等值线，Surfer规定绘制等值线的数据有特殊的格式规定，即一方面要将数据文献转换成Surfer结识的“网格文献”格式，才干绘制等值线。假设你有三列数据：第一列是X坐标，第二列是Y坐标，第三列是（x，y）上的值Z，存在文献test.txt中。等值线的绘制可以在前面绘制好的井位坐标图上继续进行，即先打开前面绘制好的井位坐标图“*.srf”文献，然后开始如下的操作。在绘制等值线前，一方面要将数据文献test.txt转换为网格文献，环节如下：（1）打开“网格菜单（G）”，点击“数据（D）.”，在“打开”对话框中选择数据文献test.txt（如图316）。单击弹出窗口选择数据文献图3-16 网格菜单的“数据”选项（2）在打开“网格化数据”对话框中（如图317），对“数据列”进行操作，选择要进行“网格化”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。图3-17 “网格化数据”对话框（3）选择好坐标XY和Z值后，在“网格化措施（M）”中选择一种插值措施。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“网格化”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，则最佳选择“加权反距离法（inverse distance to a power）”或“克里格法（Kriging）”。由于这两种措施在插值点与取样点重叠时，插值点的值就是样本点的值，而其他措施不能保证如此。（4）在“输出网格文献（Output GridFile）”中输入输出文献名test.grd，然后在“网格线索几何学（Grid Line Geometry）”中设立网格点数。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也许有错误（即与原始数据不同），这是Surfer软件自身的问题，遇到这种状况，必须手动改正这种错误，即输入对的的最大最小值。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“行数”，这两者是有关的，改动一种，另一种自动改正。如果你的原始数据是等间距的，这里的X和Y的“间距（spacing）”或“行数”最佳与原数据一致，这样可以减少插值带来的误差。我们的数据是不均匀的，因此必须插值，这里可以不进行任何改动。最后，点击“拟定”，画等值图所需要的网格文献test.grd就生成了。此外，打开“网格菜单（G）”，选择“函数（F）.”命令也可以创立一种新的网格文献，此网格文献的Z值是一种原有网格文献的Z值的转换或是原有两个网格文献Z值的组合。输出的新网格文献的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。此函数会把相应的相似的（x，y）坐标上的 Z 值进行相应的数学计算，然后把计算成果写入新的网格文献。例如，函数C = log10（A）会把本来A文献中的Z值做以10为底的“对数计算”，然后把新的Z值写入新的网格文献。如果一种网格数据是空白的（blanked value），那么，新的Z值也是空白的。3.4.2绘制和设立等值线3.4.2.1绘制等值线打开“地图菜单（M）”，点击“等值线图（C），选择“新建等值线图（N）”，在“打开网格”对话框中选择刚刚输出的网格文献test.grd（如图318），点“拟定”，则一幅等值线图就完毕了（如图319）。选择数据文献单击弹出窗口图3-18 地图菜单（M）的“新建等值线图”选项框图3-19 由test数据完毕的等值线图3.4.2.2等值线图的修改和设立调出设立“等值线图属性对话框”有三种措施：鼠标左键双击左边目的管理窗口里面的“”；或在所画等值线图的图中心位置双击鼠标；或在等值线图的图中心位置点击鼠标右键，选中“属性”，就会浮现设立等值线属性的多种选项，可以进行修改和设立（如图320）。各属性选项简介如下：1、“常规General”选项卡（1）“输入网格文献（G）input grid file”为打开的等值线图的网格文献重新命名。你也可以点击“打开文献图标”，打开其她不同的文献（几乎没人这样做），此外点击一下打开文献图标旁的“”图标，则可以看到目前网格文献的基本记录信息，如最大最小值等（如图320）。单击对图双击弹出窗口双击弹出窗口图3-20 等值线图的属性对话框（2）“填充等值线filled countours”选中“填充等值线（F）fill countour（在前面的方框中点一下鼠标），就可以画着色的等值线图了，如果再选中下面的“颜色比例（C）color scale”的话，则可以在等值线图旁边给杰出彩棒。（3）“平滑等值线（S）smothing”选中的话可以对等值线进行平滑，在“限度（M）amount”中有“低、中、高”三种选择。这一项可以不选，除非画出的等值线图中的等值线非常的不平滑。这项只起到美化图形的成果，没有更大的意义。（4）“白化区域blanked regions”这项可以对空白区域进行着色，只有在你的等值线中有空白区域时才故意义，一般不用。（5）“断层线条属性（U）fault line”可以设立等值线的粗细颜色等。2、“级别Levels”选项卡“级别Levels”选项卡下有5个选项：“级别level”、“线条line”、“填充fill”、“标注labels”和“影线hach”。（1）“级别level”点击“级别level”可以设立等值线的最大最小值和等值线间的等值距，这可以对所有的等值线发生作用，通过调节此项可以使等值线分布均匀，易于看清晰，作图更美观。如不想人为改动，可用缺省值。双击“级别level”下面的数字，可以单独更改等值线的值，但要注意等值线从小到大的规律。（2）“线条line”点击“线条line”可以设立等值线的线型。“线条line”的“属性properities”选项卡下有几项可以设立一下（如图321）。单击弹出窗口图3-21 “线条line”的属性对话框选中“统一（U）uniform”，则线型是统一的，选中“分级（G）gradation”，则线的颜色是渐变的。选择好“属性properities”后，就可以更改下面的“式样（style）”和“颜色（color）”以及“线条宽（line）”。点一下“颜色（color）”旁边的颜色区，可以修改线条颜色。修改“受影响级别affected levels”可以有选择的对等值线的线型颜色进行设立，重要是手动修改“，那里边的三个数字（如图321），这里不再具体简介了。此外，还可以通过直接双击“线条line”下面的线，来变化某一根等值线的具体属性（如图322）。单击弹出窗口图3-22 “单一线条”的属性对话框图3-23b图3-23a图3-23d图3-23c图3-23 “填充fill”的属性对话框（3）“填充fill”此选项只有对填充了颜色的等值线图中才有效，对没有填充颜色的等值线图无作用。单击“填充fill”设立着色（如图323a），浮现“填充选项卡”（如图323b），需要设立的只是“前景色（F），其她的“填充图案（P）”以及“背景色（B）”均不用设立。点击“前景色（F）就会浮现“颜色谱color spectrum”选项框（如图323c），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，固然，也可以按住键盘“Ctrl”键的同步点击鼠标左键，在颜色条的上方，添加“盾形”图标，手动添加制定的颜色。或是点击“载入（L）load” （如图323c），调用surfer8安装目录“Samples“里默认的调色板文献（*.clr）（如图323d）。图324是选择了调色板文献“Rainbow2.CLR”得出的图形。图3-24 选择调色板文献“Rainbow2.CLR”做出的图形同样，可以通过双击“填充fill”下面的具体颜色条来对特定的等值线区域进行着色（如图325）。（4）“标注labels”设立等值线标注数字，比较简朴。双击下面的“是yes”或“否no”可以设立与否显示某一级别的标注。（5）“影线hach”用来画等值线的上下方向（即上山或下山方向），一般不用。此外“级别Levels”选项卡右侧尚有4个选项：“添加add”、“删除delete”、“载入load”、“保存save”。单击弹出窗口图3-25 “单一填充”的属性对话框当选中某一“级别level”后，点“增长add”按钮可以在两个“级别level”之间插入一新的“级别level”；“删除delete”按钮则可以删除选中的“级别level”；“载入load”按钮，可以载入此前设立好的“级别Levels”；“保存save”按钮可以保存目前的“级别levels”。3、“查看view”选项卡用来调节等值线图的整体方向，除了在“3D Surface”状况下，一般不用。4、“比例scale”选项卡用来设立xyz轴的比例，可以调节其长度选项。一般状况不需调节，除非X和Y相差很大，为了以便看图可以调节其到合适的长度。5、“限制limits”选项卡可以用来裁剪等值线图（通过设立xy的最小最大值），从而得到感爱好的目的区的图形。6、“背景background”选项卡可用来设立背景填色，一般不用。3.4.2.3轴线的修改和设立调出“坐标轴属性对话框”有两种措施：一是鼠标左键双击左边目的管理窗口里面的“”，“”，“”，“”；二是双击等值图的横轴、纵轴、左轴或右轴所在的位置，就可以打开坐标轴属性对话框“map bottom（or left or top or right）axis properties”（如图326）。“坐标轴属性对话框”共有四个选项卡，下面以“底轴bottom”为例，其他类似：1、“常规gernal” 选项卡“标题（T）Title”，在空白处可以输入轴的阐明或图的阐明文字，用“沿坐标轴偏移offset along”和“从坐标轴偏移offset from”可以设立阐明文字的位置，“字体font”可以选择字体，“角度angle”可以选择文字的旋转角度。“labels”，设立轴的刻度值。“坐标平面axis plane”设立轴平面，一般不改动。“坐标轴属性axis”设立轴线属性。2、“刻度ticks”选项卡设立轴线上刻度的长度，方向，主刻度和辅助刻度。双击图的轴部弹出窗口双击弹出窗口图3-26 底部坐标轴属性对话框3、“比例scaling”选项卡设立刻度值（label）的起始值（firstmajor），间隔（major）和最后值（last major）。其他值一般不修改。4、“网格线grid lines”选项卡用来设立等高线图的坐标网格，用鼠标点击“显示show”即可。最后，设立好所有的选项后，点击“文献菜单（F）”的“保存”选项，选择默认的“*.srf”格式进行保存，则等值线图正式绘制完毕。可以先绘制井位作标图，然后在继续绘制等值线图，也可以先绘制等值线图，然后再继续绘制井位坐标图。3.5 图件的覆盖与拆解如果在同一文献里绘制完毕井位坐标图和等值线图后，看不到井位坐标，则阐明井位作标图被等值线图挡住了，需要在左边的“目的管理窗口”把井位坐标图调节到等值线图的前面。（如图326）图3-26 调节井位坐标图的叠置顺序此外在同一文献里绘制完毕井位坐标图和等值线图后，常常会发现两幅图的坐标不能精确对齐，如果用手动调节的话，肯定不精确，这时就可以采用“覆盖地图”措施。一方面在键盘上按“CtrlA”或点击鼠标，将两幅图都选中，执行“地图（M）下的“覆盖地图”选项，就可以将两副图形精确对齐了。（如图327）同样的措施，选中好图件后，执行“地图（M）下的“拆解覆盖（B）”选项，可以把两幅图拆开。