利用Surfer8.0軟件繪制煤底板隔水層厚度等值線圖

劉志成

（山西省地質(zhì)勘查局二一二地質(zhì)隊，山西長治046000）

隔水層厚度等值線圖是煤礦生產(chǎn)過程中的重要圖件之一，尤其在礦井防治水工作中廣泛使用。圖中內(nèi)容一般包括等值線、鉆孔、隔水層厚度、礦界。傳統(tǒng)的手工做法是先做好地形地質(zhì)底圖，然后將對應(yīng)鉆孔隔水層厚度標(biāo)注在底圖上，再根據(jù)三角網(wǎng)插值法插值，最后連接相同值繪制成圖。這種方法制圖速度慢、效率低、重復(fù)計算多，不能滿足生產(chǎn)需求。特別是大量插值，容易出現(xiàn)錯誤。Surfer8.0軟件是繪制等值線圖的重要工具，既能提高工作效率，又能提高圖件質(zhì)量，從而繪制符合要求的圖件。

1 Surfer8.0軟件簡介

Surfer8.0軟件基于Windows操作系統(tǒng)的三維繪圖軟件[1]。Surfer8.0軟件囊括了插值、繪圖、數(shù)據(jù)分析等功能，具有體積?。ㄖ挥?0M）、功能強大、簡單易學(xué)等特點。我們可以在較短時間掌握，從而輕松制作基面圖、等值線圖、線框圖等圖件。由于Surfer8.0軟件自帶插值功能，即使現(xiàn)有的數(shù)據(jù)不是等間距的，仍然可以直接用它畫圖[2]，Surfer8.0軟件內(nèi)置了多種圖形圖像文件格式的輸入輸出接口，能與各種GIS軟件實現(xiàn)共數(shù)據(jù)享，Surfer8.0軟件還自帶有多種字符庫，可以根據(jù)需要更改標(biāo)題、圖例。

2 Surfer8.0軟件繪制等值線圖的原理與步驟

等值線圖實質(zhì)就是將空間上若干離散點的屬性數(shù)據(jù)在專題礦圖上表現(xiàn)出來，基于Surfer環(huán)境下的煤礦等值線圖的制作，正是將空間上若干離散點的屬性數(shù)據(jù)，通過內(nèi)插法生成一系列光滑曲線即等值線，在礦圖上直觀、快捷、方便地顯示[3]。利用Surfer8.0繪制等值線圖，插值方法選擇是繪圖的核心。Surfer8.0軟件提供12種數(shù)學(xué)模型（網(wǎng)格化模型），通過對數(shù)學(xué)模型的選擇和進(jìn)行靈活的參數(shù)設(shè)置，可以繪制各種類型的等值線圖[4]。簡要步驟如下：

（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。通過野外測量、采集或者既有的格式（如：*.dxf、*.mif等），將空間離散的數(shù)據(jù)（X、Y、Z）轉(zhuǎn)化為Surfer8.0軟件可以接受的形式（*.dat、*.txt等）。選擇合理的網(wǎng)格方法進(jìn)行插值，得到所需要的格網(wǎng)文件（*.grd）。

（2）生成等值線。單擊工具欄上的“新建等值線”命令按鈕，選擇需要的格網(wǎng)文件，單擊打開，即完成了最初的等值線繪制。

（3）修改等值線。雙擊生成的等值線圖，出現(xiàn)屬性對話框，通過“常規(guī)”、“等級”、“背景”等操作，來完成等值線圖的調(diào)整修飾。

（4）保存等值線圖。Surfer8.0軟件提供了各種流行圖形圖像文件格式的輸入輸出接口（能夠輸出20多種文件格式，如常見的CGM、JPG、BMP、GIF等格式），并且能與各大GIS軟件文件格式完美對接，方便了文件和數(shù)據(jù)的共享。

3 應(yīng)用實例

根據(jù)以上步驟，結(jié)合某礦區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)，利用Surf?er8.0軟件做出某煤礦15號煤底板至奧灰頂面隔水層厚度等值線圖。

3.1 資料處理

（1）制作*.dat文件。首先整理礦區(qū)內(nèi)鉆孔資料：

其中第1列代表鉆孔號，第2、3列為鉆孔坐標(biāo)（X，Y），第4列代表鉆孔對應(yīng)的的隔水層厚度，單位為米，處理完畢把文件保存為gs.dat。

（2）制作*.bln邊界文件。把礦界拐點坐標(biāo)依次排列成如下格式：

第1、2列為礦界拐點坐標(biāo)（X，Y）；第1行14為空白礦界的坐標(biāo)數(shù)，0表示空白礦界外。處理完畢文件存為gs.bln。

3.2 使用Surfer8.0軟件作圖

（1）把*.dat文件轉(zhuǎn)換成*.grd文件。單擊“網(wǎng)格（G）”|“數(shù)據(jù)（D）”，選擇數(shù)據(jù)文件gs.dat。打開“網(wǎng)格化數(shù)據(jù)”對話框，選擇坐標(biāo)（X，Y），以及相對應(yīng)的隔水層厚度M。在“網(wǎng)格化方法”里選擇“克里格法”。如果邊界不規(guī)則，我們可以在“網(wǎng)格線素幾何學(xué)”里適當(dāng)調(diào)整做圖范圍的上下、左右邊界坐標(biāo)值，確保接下來“白化”圖形與邊界貼合細(xì)膩緊密。最后保存所需的文件gs.grd。如圖1所示。

（2）對gs.grd進(jìn)行“白化”。單擊“網(wǎng)格（G）”|“空白（B）”，找到gdr.grd文件并打開，再打開邊界文件gs.bln。得到文件out.grd并保存。如圖2所示。

圖1 使用Surfer8.0轉(zhuǎn)換成的gs.grd

圖2 使用Surfer8.0軟件白化后的out.grd

（3）畫等值線并進(jìn)行修改。單擊“地圖（M）”|“等直線圖（C）”|“新建等直線圖（N）”，打開“out.grd”，即得到等值線圖。打開“Map：Contours屬性”對話框，可以對等值線進(jìn)行調(diào)整。例如選擇“常規(guī)”對話框可以對等值線進(jìn)行填充；選擇“等級”對話框，可以對等值線進(jìn)行著色、標(biāo)注。

（4）給等值線圖加上礦界。單擊“地圖（M）”|“基面圖（B）”，打開gs.bln邊界文件。為了兩張圖完全貼合，可以按下“F2”鍵選定圖片，再點擊“地圖（M）”|“復(fù)蓋地圖（O）”。如圖3所示。

圖3 含礦界等值線圖

（5）建立張貼圖并保存圖片。單擊“地圖（M）”|“張貼圖（P）”|“新建張貼圖（N）”。選擇3.1中生成的gs.dat。打開“Map：Post屬性”對話框，進(jìn)行標(biāo)注。同（4）貼合操作，將兩圖相覆蓋，可見到兩圖完全重合。接著單擊“文件”，選擇“保存”操作，把文件保存為gs.srf。打開gs.srf根據(jù)需要進(jìn)行簡化、填充處理，由于本礦區(qū)采動影響厚度統(tǒng)一按8m計算，我們對隔水層厚度不大于8m區(qū)與隔水層厚度大于8m區(qū)進(jìn)行區(qū)分充填得到圖4。

圖4 使用Surfer8.0軟件繪制的煤底板隔水層厚度等值線圖

4 結(jié)論

Surfer8.0軟件是一款簡單易學(xué)的制作等值線圖軟件，具有高效、美觀、準(zhǔn)確、可靠等特點，值得推廣應(yīng)用。雖然一些地質(zhì)軟件中也可以實現(xiàn)上述功能在，但是在Surfer8.0軟件操作更加快捷、簡便?？偠灾?，Surfer8.0軟件是地質(zhì)工作中不可或缺的制圖好幫手。

[1] 王志杰,付麗莉.Surfer在煤礦等值線繪制中的應(yīng)用[J].礦業(yè)快報,2005（11）:39-40.

[2] 梁亮.Surfer軟件在氣象主分量分析中的應(yīng)用[J].浙江氣象,2005,26（3）:29-33.

[3] 王志杰,汪云甲,付麗莉.基于Mapinfo的工作面開采接替圖專題地圖的制作[J].煤炭工程,2005（5）：58.

[4] 王建,白世彪,陳曄.Surfer8.0地理信息制圖[M]北京:中國地圖出版社，2004.