應(yīng)用Winsurf軟件繪制磁場(chǎng)分布等值線圖

摘 要：觀測(cè)場(chǎng)地磁場(chǎng)梯度測(cè)量結(jié)果最直觀的表述方式就是利用ΔF值繪制出的場(chǎng)地地磁場(chǎng)分布等值線圖。Winsurf軟件是Golden公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)三維繪圖軟件包，可以繪制各種等值線圖和三維立體圖。本文較為詳細(xì)地介紹了利用這個(gè)軟件繪制磁場(chǎng)分布等值線圖的方法、步驟。

關(guān)鍵詞：Winsurf軟件；磁場(chǎng)測(cè)量；等值線圖

為勘察地磁觀測(cè)場(chǎng)地的地磁場(chǎng)分布特征、監(jiān)測(cè)地磁觀測(cè)場(chǎng)地周圍環(huán)境影響引起的地磁場(chǎng)變化，我們都必須對(duì)觀測(cè)場(chǎng)地作地磁場(chǎng)總強(qiáng)度密跨度測(cè)量（即通常所說(shuō)的磁場(chǎng)梯度測(cè)量）。測(cè)量結(jié)果最直觀的表述方式就是利用ΔF值繪制出的場(chǎng)地地磁場(chǎng)分布等值線圖。手工繪制等值線圖是一項(xiàng)非常繁瑣的工作，常常要花費(fèi)掉我們大量的時(shí)間，不僅速度慢、效率低，而且對(duì)于不同技術(shù)水平的人員，所繪制圖的質(zhì)量也存在較大差異。應(yīng)用Winsurf軟件，通過(guò)計(jì)算機(jī)繪圖，可以提高工作效率、避免人為誤差，改善技術(shù)成果的質(zhì)量，筆者認(rèn)為具有較高的推廣價(jià)值。

Winsurf是Golden公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)三維繪圖軟件包，可以繪制各類等值線圖和三維立體圖，諸如等高線、等水位線、等埋深線及物探的各種參數(shù)等值線圖。不僅如此，該軟件還帶有多種字符庫(kù)，可以給圖形加標(biāo)題、圖例、對(duì)坐標(biāo)軸和等值線作詳細(xì)標(biāo)記等。Winsurf軟件還具有與CAD的接口，生成的圖形可以很容易地調(diào)入到CAD，進(jìn)行編輯、修改，最終繪制出十分精美的圖形。本文從繪制觀測(cè)場(chǎng)地的地磁場(chǎng)分布等值線圖入手，介紹該軟件的使用方法及操作步驟。

一、Winsurf的初始界面及等值線圖的生成流程

Winsurf的初始界面如圖1。從圖中可以看出，Winsurf由文件（File）、編輯（Edit）、視圖（View）、繪制（Draw）、排列（Arrange）、網(wǎng)格（Grid）、地圖（Map）、窗口（Windows）、幫助（Help）幾個(gè)菜單組成。其中文件、網(wǎng)格、地圖為主要菜單，通過(guò)這三個(gè)菜單可以繪制出各種等值線圖。利用Winsurf繪制等值線圖的流程如圖2。

二、繪制磁場(chǎng)分布等值線圖的步驟

（一）數(shù)據(jù)的處理

計(jì)算各測(cè)點(diǎn)觀測(cè)值的均值與同時(shí)段日變站觀測(cè)值均值的差值ΔFij，i為測(cè)線編號(hào)，j為測(cè)點(diǎn)編號(hào)。計(jì)算結(jié)果取位到0.1nT。

（二）數(shù)據(jù)文件的建立

建立用于繪制磁場(chǎng)分布等值線圖的數(shù)據(jù)文件可以通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：

9，1，7.4，6.6

9，2，7.1，6.5

9，3，6.6，6.2

↓ ↓ ↓ ↓

X，Y，Z1，Z2

i j ΔFij

每個(gè)數(shù)值之間用逗號(hào)隔開(kāi)。第一、第二列數(shù)據(jù)分別代表某個(gè)測(cè)網(wǎng)的測(cè)線i和測(cè)點(diǎn)j，對(duì)應(yīng)著坐標(biāo)系中的X、Y軸；第三、第四等列數(shù)據(jù)分別代表某個(gè)測(cè)網(wǎng)上第i線第j點(diǎn)的通化值ΔFij，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系中的Z。Z1為同一個(gè)測(cè)量層面的數(shù)據(jù)，Z2為另一個(gè)測(cè)量層面的數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量層面的多少還可能有Z3、Z4…等數(shù)據(jù)。測(cè)線i和測(cè)點(diǎn)j之間的先后順序是可以互換的，也就是說(shuō)，根據(jù)場(chǎng)地測(cè)網(wǎng)布設(shè)的實(shí)際情況，可以把測(cè)線i或測(cè)點(diǎn)j分別設(shè)置成X軸或Y軸。

文件形成后命名、存盤(pán)備用。

2.通過(guò)Winsurf的工作表建立數(shù)據(jù)文件。

（1）點(diǎn)擊Winsurf圖標(biāo)，進(jìn)入Winsurf的初始界面（見(jiàn)圖1），打開(kāi)“文件（File）”菜單，在下拉菜單“新建”中選“工作表（Worksheet）”，進(jìn)入數(shù)據(jù)表（見(jiàn)圖3）。在數(shù)據(jù)表的A列輸入測(cè)線i數(shù)據(jù)、B列輸入測(cè)點(diǎn)j數(shù)據(jù)、C列輸入ΔFij值。通常在室內(nèi)進(jìn)行梯度測(cè)量時(shí)需分多層進(jìn)行空間磁場(chǎng)梯度測(cè)量，由此每個(gè)測(cè)點(diǎn)會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生多個(gè)ΔFij值，可以將同一層面各測(cè)點(diǎn)的ΔFij填入D列、E列等等。

出于對(duì)數(shù)據(jù)處理上的便利，通常我們會(huì)利用Excel來(lái)整理數(shù)據(jù)。我們則可以將整理過(guò)的數(shù)據(jù)從Excel數(shù)據(jù)表復(fù)制到新建的工作表中。

（2）將數(shù)據(jù)文件存盤(pán)成*.dat文件，關(guān)閉“工作表”界面，退到主界面。

（三）數(shù)據(jù)文件的格網(wǎng)化

1.在Winsurf工作界面中，選擇“網(wǎng)格（Grid）”菜單中的“數(shù)據(jù)（Data）”項(xiàng)，打開(kāi)已建立的數(shù)據(jù)文件（由記事本建立*.txt文本文檔或由工作表建立*.dat數(shù)據(jù)文件）。出現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)格化對(duì)話框（如圖4）。

2.分別選擇X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、Z坐標(biāo)的數(shù)值，然后對(duì)X、Y坐標(biāo)的最大、最小值進(jìn)行標(biāo)定，這樣做的好處可以使最后作出的圖形中的點(diǎn)位于圖形的中央。其余對(duì)話框中自動(dòng)給出的網(wǎng)格參數(shù)，一般不需調(diào)整。單擊“確定”按鈕，接著點(diǎn)擊相繼出現(xiàn)的對(duì)話框中的“是” 按鈕，完成數(shù)據(jù)文件的網(wǎng)格化，并將數(shù)據(jù)網(wǎng)格化文件存為*.grd文件。

（四）繪制等值線圖

1.原始等值線圖的生成。在Winsurf的主界面中，選擇菜單“地圖（Map）”下拉菜單中的“等值線圖”項(xiàng)，選擇“新建等值線圖”。這時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“打開(kāi)網(wǎng)格”的對(duì)話框，輸入剛才建立的網(wǎng)格化（*.grd）文件后，點(diǎn)擊“打開(kāi)”按鈕，便會(huì)生成一張?jiān)嫉戎稻€圖（如圖5）。

2.等值線圖的設(shè)置、編輯。在原始等值線圖上，右鍵單擊該圖，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)針對(duì)該等值線圖的快捷菜單。選擇“屬性”，彈出“屬性”對(duì)話框（如圖6）。

在這個(gè)對(duì)話框中，我們可以對(duì)等值線進(jìn)行設(shè)置、編輯。

在“常規(guī)”標(biāo)簽中，可以進(jìn)行等值線平滑、設(shè)置平滑程度等；在“等級(jí)”標(biāo)簽中，有許多與我們關(guān)系密切的設(shè)置選項(xiàng)。在這個(gè)標(biāo)簽選項(xiàng)中，我們可以對(duì)等值線的等級(jí)、線條、充填的色彩、是否標(biāo)注、標(biāo)注的字體格式方向以及等值線的傾斜方向等進(jìn)行修改。修改完成后，單擊[確定]按鈕，Winsurf 就會(huì)按設(shè)定自動(dòng)生成等值線圖了。

3.等值線圖邊框、網(wǎng)格線的繪制。我們?cè)谟^測(cè)場(chǎng)地作地磁場(chǎng)總強(qiáng)度密跨度測(cè)量時(shí)一般是按固定的點(diǎn)距來(lái)布網(wǎng)設(shè)點(diǎn)。為了更直觀的體現(xiàn)觀測(cè)場(chǎng)地的磁場(chǎng)分布狀況乃至更方便地排除局部隱伏的干擾體，于是就很有必要按比例繪出等值線圖的邊框、網(wǎng)格線。

在等值線圖上，光標(biāo)箭頭對(duì)準(zhǔn)等值線圖邊框（想設(shè)定那一邊，就對(duì)準(zhǔn)那一邊），點(diǎn)擊右鍵，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)針對(duì)邊框、網(wǎng)格線的快捷菜單。選擇“屬性”，彈出“屬性”對(duì)話框（如圖7）。在這個(gè)對(duì)話框中，可以對(duì)邊框是否標(biāo)注、標(biāo)注角度、比例、刻度大小、網(wǎng)格線條是否顯示等進(jìn)行設(shè)置。熟練的話，在等值線圖左側(cè)的“對(duì)象管理器”中右鍵選中某一邊框（如Left Axis），對(duì)其“屬性”進(jìn)行設(shè)置，操作可能更方便。

4.等值線圖標(biāo)題、文字的標(biāo)注。在Winsurf的主界面，點(diǎn)擊工具欄中的“T”文本按鈕，然后在欲輸入標(biāo)題、文字的地方點(diǎn)擊左鍵，彈出“Text ”對(duì)話框（如圖8）。

在文字輸入窗口輸入標(biāo)題、文字，然后對(duì)文字的字體、大小、風(fēng)格、顏色等進(jìn)行設(shè)定后按“確定”鍵退出。當(dāng)你對(duì)文字的位置或者其他設(shè)置不是很滿意的時(shí)候，可以選中文字，對(duì)其進(jìn)行拖動(dòng)、雙擊左鍵打開(kāi)“文本屬性”修改其設(shè)置，直至滿意為止。

此外，借助主菜單“繪制（Draw）”提供的線段、圖形，可以對(duì)場(chǎng)地的建筑（構(gòu)筑）物進(jìn)行示意性標(biāo)注；通過(guò)“地圖（Map）”菜單中的“比例尺”可以標(biāo)示圖件的大小比例。

至此，一幅比較令人滿意的磁場(chǎng)分布等值線圖就繪制完成了（如圖9）。

三、結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用Winsurf軟件繪制磁場(chǎng)分布等值圖不僅節(jié)省了磁測(cè)工作者大量的時(shí)間、提高了工作效率，而且避免了由于技術(shù)人員的熟練程度不同所造成的成圖質(zhì)量的差異，提高了測(cè)量成果圖件的質(zhì)量。

本文介紹了Winsurf軟件繪制磁場(chǎng)分布等值線圖的方法，意在拋磚引玉、舉一反三，對(duì)于繪制其它類型的等值線圖，該方法同樣適用，操作方法也基本相同。

參考文獻(xiàn)

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[2] 程耀東主編.計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)用教程[M].蘭州：甘肅教育出版社，2001.

[3] WinSurf等值線軟件操作手冊(cè).

作者簡(jiǎn)介：賴加成，福建省地震局泉州地磁臺(tái)。