基于Sufer軟件的區(qū)域地下水埋深等值線圖繪制應(yīng)用分析

鄭志利

(新疆哈密地區(qū)水利水電勘測設(shè)計院，新疆哈密839000)

等值線圖是水利工作者常用的水利要素圖形顯示方法，它能較直觀地顯示出水利要素的分布情況，便于分析和判斷，在水利工作及服務(wù)領(lǐng)域中，大量數(shù)據(jù)及產(chǎn)品需繪制成等值線圖以供分析使用，因此及時、高效地繪制出等值線圖是業(yè)務(wù)工作及業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)中急需解決的問題［1－3］。地下水埋深等值線圖是水利決策服務(wù)中常用的圖表，它能較直觀地給出區(qū)域地下水埋深的分布情況，讓領(lǐng)導(dǎo)或決策者一目了然，及時準(zhǔn)確了解地下水埋深情況。在決策服務(wù)時需提供不同區(qū)域地下水埋深等值線圖，手工繪制，既費時，又不美觀。而借助成熟的SURFER繪圖軟件能較快地制作出既美觀又直觀的不同區(qū)域的地下水埋深等值線圖，能直接形象地反映出區(qū)域地下水的分布。本文主要介紹如何制作區(qū)域地下水埋深等值線圖以及怎樣利用VB編程語言調(diào)用Surfer7.0的繪圖函數(shù)，實現(xiàn)程序化操作［4，5］。

1 SURFER繪圖軟件介紹

Surfer軟件是Golden Software公司研制的基于 Windows系列操作系統(tǒng)的插值繪圖軟件，是一個十分流行的小型軟件［6，7］。該軟件可處理離散點資料、格點資料，可以繪制等值線圖、三維立體圖等，也可添加研究區(qū)域的部分地理信息，在資料點上顯示標(biāo)注等;提供了傳統(tǒng)的Windows界面，操作簡單，同時它還可通過VB等編程語言將其強(qiáng)大的功能嵌入到用戶開發(fā)的系統(tǒng)中［8－12］。

1.1 離點數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

Surfer軟件最主要的功能是繪制等值線圖，但并不是我們具有了數(shù)據(jù)文件就可以直接繪制等值線，Surfer軟件要求繪制等值線的數(shù)據(jù)有特殊的格式要求，即首先要將數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成Surfer軟件認(rèn)識的grd文件格式，才能繪制等值線。能夠轉(zhuǎn)換成grd文件格式的離散點數(shù)據(jù)的格式一般為文本格式，它包含的數(shù)據(jù)項有資料點的位置坐標(biāo)(如經(jīng)緯度或者高斯坐標(biāo))及屬性項(如地下水埋深、地下水礦化度)。其中屬性項可以有多項，但資料點的位置坐標(biāo)是唯一的。具體的數(shù)據(jù)格式如下:

114.58，29.03，16.5

114.38，28.53，15.8

其中第一列為經(jīng)度，第二列為緯度，第三列為要素值。

Surfer軟件的Grid功能完成離散點數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成grd文件格式，在轉(zhuǎn)換時可選擇一種插值方法，Surfer軟件提供了許多數(shù)學(xué)插值模型，如距離倒數(shù)加權(quán)法、最小曲率法、三角網(wǎng)線性插值法、克立格法、多元回歸法等。利用這些數(shù)學(xué)模型，可以很方便地進(jìn)行插值計算。其中較為精確的插值方法是克立格法?？肆⒏?Kriging)插值法與經(jīng)典插值算法相比，具有算法靈活、可獲得估計方差等優(yōu)點，在水利要素分析、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

1.2 等值線圖形的繪制

將離散點資料處理成格點資料以后，利用Surfer軟件的Contour功能便可進(jìn)行等值線圖的繪制。系統(tǒng)可自動設(shè)置等值線的間隔并繪制等值線圖，用戶也可以根據(jù)自己的需要設(shè)計等值線間隔，決定是否填充等值線等。

Surfer軟件兼容部分地理信息軟件的數(shù)據(jù)格式，如Arcview等，并可與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，從而把部分地理信息疊加到等值線圖上，使等值線圖更加美觀。用Surfer軟件的overlay功能可以將同一坐標(biāo)的多個圖形進(jìn)行合并，從而達(dá)到等值線圖與底圖合并的目的。

1.3 用VB開發(fā)等值線繪制系統(tǒng)

Surfer軟件提供了一系列的開發(fā)控件，可方便用戶將其許多強(qiáng)大的圖形功能嵌入到自己開發(fā)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，以完善業(yè)務(wù)系統(tǒng)的圖形功能。

以VB作為開發(fā)工具，首先必須在其環(huán)境中引用與Surfer軟件有關(guān)的庫，使VB能夠調(diào)控 Surfer軟件及其下屬對象。在VB的集成開發(fā)環(huán)境中，通過“工程”菜單中的“引用”命令，將所要用的庫選中，并且可以在VB的對象瀏覽器中查看對象庫、類、屬性、方法以及事件。引用Surfer軟件的Application對象，才能在客戶程序中與Surfer軟件服務(wù)器通訊。輸入引用Application對象的代碼，就完成了對Surfer軟件的Application對象的引用，其它層次的對象就可以通過這個根對象來間接逐層引用，從而實現(xiàn)了與Surfer軟件服務(wù)器的通訊。通過Grid Data插值函數(shù)將離散的觀測點資料插值成格網(wǎng)數(shù)據(jù)文件，然后調(diào)用Surfer軟件的添加等值線圖層功能，導(dǎo)人生成的網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件，就在繪圖窗口生成了等值線圖。繪制過程在Surfer軟件后臺程序中進(jìn)行，最后將繪制結(jié)果顯示在客戶應(yīng)用程序界面中。

2 區(qū)域地下水埋深等值線圖的繪制

2.1 區(qū)域地下水埋深資料的讀取

熟悉掌握Surfer軟件的基本功能后，繪制區(qū)域地下水埋深等值線圖就非常簡單，剩下的工作難點就是地下水埋深資料的讀取，并生成離散點文本數(shù)據(jù)格式。在水利工作中，通常將區(qū)域各地下水位觀測點的資料(經(jīng)緯度或者高斯坐標(biāo)、地下水埋深)生成離散點文本數(shù)據(jù)格式，通過編程簡單實現(xiàn)。

2.2 區(qū)域背景地圖的繪制

在surfer軟件中可疊加為背景地圖的格式有bln、gsb、jpg、gif等多種形式，比較常用的是bin文件。bln文件格式為:

Length，flag

x1，yl

x2，y2

…，…

xn，yn

其中，length是背景地圖曲線中點坐標(biāo)的個數(shù)，flag的值為1或0，當(dāng)flag=l時，閉合曲線里面的等高線可以用此bln文件blank掉(即將閉合曲線中的等高線消除，也稱之為白化)，如 flag=O，則是曲線外面的等高線被 blank，xl…xn，yl…yn為點坐標(biāo)值(經(jīng)緯度或者高斯坐標(biāo))。區(qū)域背景地圖的bln文件也可由Micaps系統(tǒng)提供的地形圖文件轉(zhuǎn)換生成。

2.3 繪制地下水埋深等值線圖

在Surfer軟件中分別用Grid功能和basemap功能打開區(qū)域地下水埋深數(shù)據(jù)文件和區(qū)域背景地圖文件，即可繪制出地下水埋深等值線圖。注意:背景地圖坐標(biāo)必須與地下水埋深等值線圖的坐標(biāo)一致，至少背景地圖坐標(biāo)要包含地下水埋深等值線圖坐標(biāo)，并將背景圖移到前面一層。

2.4 標(biāo)注地下水位觀測站點信息

我們需要在地下水埋深等值線圖中添加水位觀測站點的信息(如站點名稱、地下水位)，并用三角，五星等符號標(biāo)出位置，在旁邊寫上站點信息，這可以用postmap和classified post map完成。

3 繪圖應(yīng)注意事項

(1)繪制區(qū)域地下水埋深等值線圖前，必須做好前期基礎(chǔ)工作。如生成區(qū)域底圖文件、站點坐標(biāo)文件和區(qū)域觀測井地下水位數(shù)據(jù)文件等。

(2)在繪制區(qū)域地下水埋深等值線圖過程中，閉合區(qū)域底圖的制作至關(guān)重要，閉合就是要求數(shù)據(jù)要首尾相連，從頭到尾圍成一閉合的圖形。

(3)閉合區(qū)域底圖和觀測井位置所采用的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)(或者高斯坐標(biāo))一定要取自同一個數(shù)據(jù)源(如取自micaps 1.0或2.0地理信息文件)，兩圖的制作方法有所不同，所起的作用也是完全不同的。

(4)利用VB編程語言調(diào)用Surfer函數(shù)聯(lián)合編程，實現(xiàn)了地下水埋深等值線圖的自動顯示和輸出，操作簡捷，如連接地下水位自動觀測站網(wǎng)數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)ADO連接數(shù)據(jù)庫自動采集，則可達(dá)到實時繪制地下水埋深等值線圖的效果。

4 結(jié)語

通過實際運行表明，VB與Surfer軟件結(jié)合繪制地下水埋深等值線，方法簡捷，圖形優(yōu)美，線條光滑，具有非常強(qiáng)的實用性。目前在許多業(yè)務(wù)系統(tǒng)中都涉及到如何生成水利要素等值線的問題。Surfer軟件使用比較簡單，在很短的時間內(nèi)便能掌握其基本功能，借助Surfer軟件可以較快地制作出一些水利要素(降雨量、地下水埋深、地下水礦化度等)的等值線圖，輕松實現(xiàn)水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)的等值線圖顯示。

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