Surfer8.0汉化版_学用手册要点.pdf

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1、Surfer8.0 学习手册 一、等高线的绘制 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）。 (网格文件规则矩形网格的三维数组X，Y，Z 文件。用来画等值线图、网框图、矢量 图、粘贴图、立体阴影图、色谱图，计算面积、体积和画剖面图。 .GRD 文件格式 .GRD

2、 文件： GS 二进制文件 (缺省网格文件格式)、 GS ASCII 文件 .DAT 文件： ASCII XYZ 数据文件 .) 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（数 据见附件），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，则绘制等 高线的步骤如下： 假设你由三列数据分别为X,Y,Z，其中 Z 为点（ x，y）处的值。存为文件test.dat（数据见 后）第一列是X 坐标，第二列是Y 坐标，第三列是（x，y）上的值Z.则画等高线的步骤如下： Note： 并不是直接打开test.dat数据就可以画等高线，首先

3、要将数据文件转换成Surfer 认识的 grd 文件格式，才能画出等高线。 步骤一：把数据文件转换成grd 文件 1.打开菜单“网格”| “数据 .” 。 2在“打开”对话框中选择数据文件TEST.DA T 2.这会打开“网格化数据”对话框。 3. 在“数据列”中选择要进行“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序已经是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“网格化方法”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

4、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，则最好选择加权距离平方反比法（ 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“输出网格文件”中输入输出文件名test.grd，然后在“几何意义上的网格线” 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

5、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 “spac ing“ 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。 步骤二：画等高线 打开菜单“地图” “等值线图”“新建等值线图” ， 在“ 打开网络 ”

6、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。 步骤三：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（填充）和设置 双击等高线图，就会出现“Map：countour 属性 ”对话框，现在介绍此对话框中的设置。 “常规”选项卡中： 1、 “输入网络文件” 为打开的等高线图的“网格”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“网格”文件的基本统计信息，如最大最 小

7、值等。 2、 “填充等值线” 选中填充等值线 （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“ 颜色比例 ” 的话，则可以在等高线图旁边给出色彩棒。 3、 “平滑等值线” 选中的话可以对等高线进行平滑，在“程度”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。 4、 “白化区域” 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、 “断层线条属性” 可以设置等高线的粗细颜色等。 “等级”选项卡中： 1、 “等级” 点击“等级”可以设置等高

8、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“等级”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、 “线条” 点击“线条”可以设置等高线的线型等属性。 4、 “填充” 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“填充”设置着色。着 色与“线条”选项中的内容类似，不再详细介绍。同样，可以通过双击“填充”下面的具体颜 色条来对特定的等高线区域进行着色。 5、 “标注” 设置等高线标注数字，比较简单。双击下面的“是”或“否”可以改

9、变是否显示标注。 6、 “影线” 用来画等高线的上下方向（即上山或下山方向），一般不用。 7、 “添加”和“删除” 在右边的按钮。当选中某一“等级”后，点“加”按钮可以在两个“等级”之间插入一新的“等 级” 。 “删除”按钮则删除选中的“等级”。 “查看”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。 有“查看域” 、 “旋转”、 “倾钭”可用于调整查看，投影方式可以有“透视”与“正交”两种方 式。 “比例”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。 “限制”选

10、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。 “背景”选项卡中： 可用来设置背景填色。它有很多设置。可以用“应用”按钮反复试一下。 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 Left Axis 属性 ”下面 以 Bottom 轴为例， 其它类似： “常规”选项卡： “标题”， 在空白处可以输入轴的说明或图的说明文字，用“沿坐标轴偏移”和“从坐标轴偏 移”可以设置说明文字的位置，“字体”可以选择字体，“角度”可以选择文字的旋转角度。 “标注”，设置轴的刻度值和标注格式。 “坐标平面”设置轴平面，一

11、般为XY 不改动。 “坐标轴属性”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。 “比例”选项卡： 设置刻度值的起始值， “主间距”和“最后主刻度”。其它值一般不修改。 “网格线”选项卡： 用来设置等高线图的坐标网格，用鼠标点击“显示”并“应用”即可。 此外，以上等高线的所有属性都可以通过双击左边的“对象管理”（或在“编辑”菜单中）属性 窗口来设置，与直接在图中设置没有什么区别。 二、在等高线图上加上背景地图(base map)(世界地图或局部地图) 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, *.g

12、sb,*.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:/ 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 中打开地图 |基面图 然后打开world0360.bln 文件，就可以画出世界地图了。 用“视图” |“适应窗口”可以很好的显示。 然后我们可以把相应的等高线图用第二部分的方法画出(注意“基面图”的网格坐标必须与等高 线图的网格坐标一致，至少“基面图”的网格坐标要包含等高线图的网格坐标)。 再按 F2 键或 ctrl+A ( 选中所有对象 )，点击

13、“地图”|“堆叠地图”就可以将两幅图合成一副图。 打开“视图” |“对象管理器” ，选中“ base” ，点右键，选“对象次序”|“移到前面”就可以将 背景图移到前面一层。 由于排版时没有实际数据，仅为了供大家学习，于是就用下载来的数据照猫画虎做了这个四不 像的图来，请原谅。 这样一份好的等高线图就画好了。(见下图 ) ，这才是原创作者的图。 三、 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

14、. 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

15、原始数据文件为1.grd. 打开“网格” |“白化 ”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，即可出现我所 给第三部分中图的效果。 四、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 workshee

16、t，则出现一个类 似 excel 的表格， 在此环境下，可以用“文件”|“打开”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“数据”|“统计 ” ， 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。 第 9 行中的 3*3+55=80 。 当然，你还可

17、以用surfer 的“工作表”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“数据”|“排序 ”对数据进行排序。 五、 post map 和 classed post map 有时候，我们需要在base map中添加台站的坐标，并用三角，五星等符合将其标出，且在旁边 写上台站的名字，这可以用“张贴图”和“分类张贴图”完成。首先介绍“张贴图”，它的数据 文件一般格式是: x1, y1, label1 x2, y2, label2 . xn, yn, labeln 其中， xn，yn 为坐标值， label 为数字或文字。我们还是以test.dat 为例子，打开“地

18、图”| “张贴图” | “新建张贴图.”, 选择文件 test.dat, 选“ok“ ，则会出现一副“张贴图”的图， 双击图的中央，就会打开其属性。 在“常规”选项中可以设置坐标列，以及“符号”（可更改为其它的形状，缺省为十字）。 在“标注”选项中， 可以通过“标注用工作列表”设置“标注”，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。(如图所示 ) 至于其它的设置跟等高线类似，不再详述。 至于“分类张贴图”与“张贴图”类似，只是对不同的点，根据某些规则分类而已。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

19、十字表示，88-105 的用三角表示等。打开“地图”|“张贴图” |“新建分类张贴图 ” ，选 择文件 test.dat, 选“ok“ ，则出现一副“分类张贴图”，双击图可以编辑属性，这里会多一个“分 类”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“分类张 贴图”至少要有三列数据，其中第三列就是分类的标准。 六、 “矢量图”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。“矢量图”分别有： “新建1-网格矢量” 和 “新建2-网格矢量”两种。首先介

20、绍“新建1-网格矢量”： “新建1-网格矢量”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，如应用test.dat 就可以做出。打开“地图” |矢量 图|“新建1-网格矢量” ，选中 test.dat，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“新建2-网格矢量” ， “新建2-网格矢量”用到两个不同的grd 文件，一般讲这两 个文件应该有相同的坐标网格。“新建2-网格矢量”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

21、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g

22、rd 文件，我将在后面具体解释） 。 打开“地图” |矢量图 |“新建2-网格矢量”，将打开 “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， 重新启动电脑，再进行上述步骤： 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。 通过双击就可以打开此图的属性(M

23、ap vectors 属性 )。 注意 :在“data“选项卡中，“坐标系统” 要选笛卡尔坐标(x,y)(如果你用极坐标，就选极坐标(角度 , 长度 )。 在“符号”选项卡中可以修改箭头的形状及线条的属性， 其中“频率”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“颜色”可以会色彩箭头，大家可以看一下效果。 在“比例”选项卡中， 可以设置箭头起始点的位置(符号方向 )，以及箭头长度的比例形式(线性，对数，平方根等 )。 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例，选中后者。 在下面可以设置箭头

24、的各个属性幅值，轴长度，头长度和符号宽度，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，即可生成所给的图形。当然，你也可以给出风uv 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 “数据”选项卡中修改

25、，且其角度可以用度或弧度作单位，请小心区分)。 七、 ascii 码的 grd 文件及插值问题 在第七部分给出的grd 文件是 ascii 码的直接grd 文件格式，无需进行网格化过程，这样做 简单，准确，可以在工作和学习过程中提供很多方便。 下面做一详细介绍： ascii 码的直接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

26、(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 grid row n (z 的值在点 (x1,yn), (x2,yn),(xn,yn) 注意 ,此处 x1xn, y1yn 。 下面是一个具体的例子: DSAA 10 10 0.0 9.0 11.0 20.0 25.00 97.19 91.03 77.21 60.5

27、5 46.67 52.73 64.05 41.19 54.99 44.30 25.00 96.04 81.10 62.38 48.74 57.50 63.27 48.67 60.81 51.78 33.63 92.10 85.05 65.09 53.01 64.44 65.64 52.53 66.54 59.29 41.33 94.04 85.63 65.56 55.32 73.18 70.88 55.35 76.27 67.20 45.78 97.19 82.00 64.21 61.97 82.99 80.34 58.55 86.28 75.02 48.75 91.36 78.73 64.0

28、5 65.60 82.58 81.37 61.16 89.09 81.36 54.87 86.31 77.58 67.71 68.50 73.37 74.84 65.35 95.55 85.92 55.76 80.88 75.56 74.35 72.47 66.93 75.49 86.39 92.10 84.41 55.00 74.77 66.02 70.29 75.16 60.56 65.56 85.07 89.81 74.53 51.69 70.00 54.19 62.27 74.51 55.95 55.42 71.21 74.63 63.14 44.99 在这个例子中， 共有 100 个

29、 z 的值， 其中 x 为 10 个，y 为 10 个，x 的最小最大值是0.0 和 9.0, y 的最小最大值是11.0 和 20.0， z 的最小最大值是25.00 和 97.19，最后是100 个 z 的值，每行 10 个值，共10 行。当然，我们也没有必要这样排列，只有顺序不变，照样可以每行只有一个 值，即类似下面的排法: (省略了文件头信息) 91.03 77.21 60.55 . 74.63 63.14 44.99 这里给出一个FORTRAN 语言生成ascii 码 grd 文件的子程序 ,仅供参考 : - ! write golden software surfer 8.0 gr

30、id format data by ascii (3d) ! num_x,num_y=number in x and y direction respectively ! x_begin,x_end,y_begin,y_end=the begin and end value in x and y direction respectively ! z(num_x,num_y)=z value at grid x and y point ! iunit,filename=open file unit and name to write the 3d data subroutine wr_surfe

31、r_grid(num_x,num_y,x_begin,x_end,y_begin,y_end,z,iunit,filename) implicit none integer,intent(in): num_x,num_y,iunit real,intent(in):x_begin,x_end,y_begin,y_end,z(num_x,num_y) character(len=*),intent(in):filename integer i,j close(iunit) open(iunit,file=filename/.dat.grd) write(iunit,(4a) dsaa write

32、(iunit,*) num_x,num_y write(iunit,*) x_begin,x_end write(iunit,*) y_begin,y_end write(iunit,*) minval(z),maxval(z) do j=1,num_y;do i=1,num_x write(iunit,*) z(i,j) enddo;enddo close(iunit) print *, print *, output data to file : , filename/.dat.grd print *, end subroutine wr_surfer_grid - surfer8 中的插

33、值哪种好?个人的观点， 如果你的数据的网格是均匀的，那么， 最好用提供的 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)。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，在前面介绍过在哪里选择，认 为比较好的是前两种( inverse distance to a power 和 Kriging 方法 )，至于插值方法的详细介绍请 参考 help|contents|index 中查找 interpolation 主题词。 此外 ,surfer

34、还可以做影像图： 渐变地形图： 线框图： 三维表面图 等多种“地图”形式，这些其实都是等高线图的其它表现形式, 所用的文件就是grd 文件， 只是表现形式不同而已，至于具体设置，相信大家已经可以轻松搞定。 最后介绍一下surfer 图形的输出，当作好图以后，可以按F2 键，再按ctrl+c，就可以将图 形复制，可以直接粘贴到word 文档中。此外，还可以通过“文件”|“输出”菜单输出各种 格式的图形 (如 jpeg, wmf 等)。至于向量图eps的输出，可以通过eps打印机进行。 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。