surfer的一些使用要點(diǎn).doc

surfer教程軟件應(yīng)用之surfer 2010-04-11 20:56:22 閱讀629 評(píng)論0 字號(hào)：大中小 Golden Software Surfer(以下簡(jiǎn)稱Surfer)是一款畫三維圖(等高線,image map, 3d surface)的軟件,該軟件簡(jiǎn)單易學(xué),可以在幾分鐘內(nèi)學(xué)會(huì)主要內(nèi)容. Surfer軟件不難，自帶的英文幫助(help菜單)把如何使用解釋的很詳細(xì)。Surfer是具有插值功能的繪圖軟件，因此,即使你的數(shù)據(jù)是不等間距的,依然可以用它作圖。但依據(jù)本人的經(jīng)驗(yàn)，最好不使用Surfer自帶的插值功能，尤其是要精確確定等高線時(shí)（方法請(qǐng)見(jiàn)下面的介紹）。Note：surfer8.0不支持中文.Surfer的最主要的功能是繪制等高線圖，簡(jiǎn)介如下:假設(shè)你由三列數(shù)據(jù)分別為X,Y,Z，其中Z為點(diǎn)（x，y）處的值。存為文件test.dat（數(shù)據(jù)見(jiàn)后）第一列是X坐標(biāo)，第二列是Y坐標(biāo)，第三列是（x，y）上的值Z.則畫等高線的步驟如下：Note：并不是直接打開test.dat數(shù)據(jù)就可以畫等高線，首先要將數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成Surfer認(rèn)識(shí)的grd文件格式，才能畫出等高線。步驟一：把數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成grd文件1.打開Surfer軟件，打開菜單“Grid | Data. ,在open對(duì)話框中選擇文件test.dat2. 這會(huì)打開”Grid Data“對(duì)話框。在“Data Columns”中選擇要進(jìn)行GRID的列數(shù)據(jù)（這里我們不用選擇，因只有3列數(shù)據(jù)且它們的排列順利已經(jīng)是XYZ了，如果是多列數(shù)據(jù)，則可以在下拉菜單中選擇所需要的列數(shù)據(jù)）。在“Griding Method中選擇一種插值方法（如果你需要比原始數(shù)據(jù)的網(wǎng)格X和Y更密的Z數(shù)據(jù)），則在Grid的過(guò)程中，Surfer會(huì)自動(dòng)進(jìn)行插值計(jì)算，生成更密網(wǎng)格的數(shù)據(jù)。如果你只是想繪原始數(shù)據(jù)的圖，不想插值，則最好選擇距離平方反比法（inverse distance to a power）方法（因?yàn)榇朔ㄔ诓逯迭c(diǎn)與取樣點(diǎn)重合時(shí)，插值點(diǎn)值就是取樣點(diǎn)值，而其它方法不能保證如此）。 在output GridFile“中輸入輸出文件名test.grd，然后在“Grid Line Geometry”中設(shè)置網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)。這里需要注意的是，當(dāng)X和Y的數(shù)值相差很大時(shí)，這里顯示的最大最小值可能有錯(cuò)誤（即與原始數(shù)據(jù)不同），這是Surfer軟件本身的問(wèn)題，遇到這種情況，必須手動(dòng)改正這種錯(cuò)誤，即輸入正確的最大最小值（詳細(xì)步驟見(jiàn)后）。由于我們的數(shù)據(jù)沒(méi)有此類問(wèn)題，因此不必手動(dòng)改正最大最小值。但必須手動(dòng)改正X和Y的間距“spacing”或數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)“f”，這二者是相關(guān)的，改動(dòng)一個(gè)，另一個(gè)自動(dòng)改正。如果你的原始數(shù)據(jù)是等間距的，這里的X和Y的間距“spacing或”f“ 最好與原數(shù)據(jù)一致，這樣可以減少插值帶來(lái)的誤差。我們的數(shù)據(jù)是不均勻的，所以必須插值，這里可以不進(jìn)行任何改動(dòng)。好了，點(diǎn)“ok”，畫圖所需要的grd文件就生成了。步驟二：畫等高線打開菜單“Map|Countour Map|New Countour Map，在“Open Grid”對(duì)話框中選擇剛才輸出的grd文件，如test.grd，點(diǎn)“ok”則一副等高線圖就畫完了。步驟三：等高線圖的設(shè)置在所畫的等高線圖中雙擊鼠標(biāo)，就會(huì)出現(xiàn)設(shè)置等高線圖的各種屬性，以后再詳細(xì)介紹，只要你用點(diǎn)時(shí)間，完全可以自己搞懂，不要怕改動(dòng)，到處點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)，改改屬性值，再看原圖有什么變化，輕松搞定。在圖的邊緣雙擊鼠標(biāo)則可以改動(dòng)坐標(biāo)軸的屬性。（未完待續(xù)）test.dat 數(shù)據(jù)文件x,y,z0.1,0,903.5,0,454.9,0,656.2,0,407,0,559,0,259,5,559,3,489,7,456.5,7,754.5,7,502.9,7,751.3,7,520,7,700,4.1,900,2.1,1051.7,5.6,752.2,4.5,662.5,3.6,602.9,2.4,553.2,1.1,501.6,6.6,604.7,1,664.6,1.6,704.5,2.5,804.6,3.6,954.5,4.2,804.3,5.1,704.4,6,605.3,5.3,786,5.7,886.9,5.6,1027.1,5,1047,3.5,906.9,2.7,806.9,1.9,707,0.6,606,1,516,2,545.9,3,606,4,646.3,4.8,713,6,754,4.5,755,4.5,730.6,5,801.8,2,70end of test.dat （此行不在數(shù)據(jù)文件中）續(xù)一：等高線圖的著色（fill）和設(shè)置雙擊等高線圖，就會(huì)出現(xiàn)“map：countour properities”對(duì)話框，我來(lái)介紹此對(duì)話框中的設(shè)置?！癎eneral”選項(xiàng)卡中：“input grid file” 為打開的等高線圖的grid文件，你可以修改此處，打開不同的文件（幾乎沒(méi)人這樣做），點(diǎn)一下打開文件圖標(biāo)旁的“i”圖標(biāo)，則可以看到當(dāng)前grid文件的基本統(tǒng)計(jì)信息，如最大最小值等?！癴illed countours” 選中fill countour（在前面的方框中點(diǎn)一下鼠標(biāo)），就可以畫著色的等高線圖了，如果再選中下面的“color scale”的話，則可以在等高線圖旁邊給出色彩棒?！皊mothing” 選中的話可以對(duì)等高線進(jìn)行平滑，在amount中有低中高三種選擇。這一項(xiàng)一般可以不選，除非你畫出的等高線圖中的等高線非常的不平滑，這項(xiàng)只起到美化圖形的結(jié)果，沒(méi)有更大的意義?！癰lanked regions” 這項(xiàng)可以對(duì)空白區(qū)域進(jìn)行著色，只有在你的等高線中有空白區(qū)域時(shí)才有意義，一般不用?！癴ault line” 項(xiàng)，可以設(shè)置等高線的粗細(xì)顏色等。“Levels” 選項(xiàng)卡中：“l(fā)evel”，點(diǎn)擊“l(fā)evel”可以設(shè)置等高線的最大最小值和等高線間的等高距，這可以對(duì)所有的等高線發(fā)生作用，通過(guò)調(diào)節(jié)此項(xiàng)可以使等高線分布均勻，易于看清楚，作圖更美觀。如不想人為改動(dòng)，可用缺省值。雙擊level下面的數(shù)字，可以單獨(dú)更改等高線的值，但要注意等高線從小到大的規(guī)律，不能瞎改?！發(fā)ine”， 點(diǎn)擊“l(fā)ine”可以設(shè)置等高線的線型?！皃roperities”中選中“uniform”，則線型是統(tǒng)一的，選中“gradation”，則線的顏色是漸變的。選擇好“properities”后，就可以更改下面的線型（style）和顏色（color）已經(jīng)線的粗細(xì)（line）。當(dāng)選“gradation”時(shí)，線的顏色是漸變的，點(diǎn)一下color旁邊的顏色區(qū)，就會(huì)出現(xiàn)“color spectrum”選項(xiàng)，點(diǎn)一下“盾形”圖標(biāo)（在顏色條的左右兩端上方），就可以分別點(diǎn)選下面的顏色了，當(dāng)然，也可以自己加入“盾形”圖標(biāo)，加自己的顏色?；蚴怯谩發(fā)oad”調(diào)用調(diào)色板文件（*.clr)，在surfer8目錄下就有?！癮ffected levels”可以有選擇的對(duì)等高線的線型顏色進(jìn)行設(shè)置，這里不再詳細(xì)介紹，只要自己動(dòng)手改改那里邊的三個(gè)數(shù)字，你很快就會(huì)弄明白。此外，還可以通過(guò)雙擊line下面的線來(lái)改變某一根等高線的具體屬性?！癴ill”，此選項(xiàng)只有在著色等高線圖中才有效，對(duì)單獨(dú)的等高線圖無(wú)作用。點(diǎn)擊“fill”設(shè)置著色。 著色與“l(fā)ine”選項(xiàng)中的內(nèi)容類似，不再詳細(xì)介紹。同樣，可以通過(guò)雙擊“fill”下面的具體顏色條來(lái) 對(duì)特定的等高線區(qū)域進(jìn)行著色。“l(fā)abels”選項(xiàng)用來(lái)設(shè)置等高線標(biāo)注數(shù)字，比較簡(jiǎn)單。雙擊下面的“yes”或“no”可以改變是否顯示標(biāo)注?！癶ach” 選項(xiàng)用來(lái)畫等高線的上下方向（即上山或下山方向），一般不用?！癮dd” 是在右邊的按鈕。當(dāng)選中某一level后，點(diǎn)“add”按鈕可以在兩個(gè)level之間插入一新的level?！皏iew”選項(xiàng)卡用來(lái)調(diào)整等高線圖的整體方向，除了在3d surface情況下，一般不用?！皊cale”選項(xiàng)卡用來(lái)設(shè)置xyz軸的比例，可以調(diào)整其長(zhǎng)度選項(xiàng)。一般情況不需調(diào)整，除非xy相差很大，為了方便看圖可以調(diào)整其到合適的長(zhǎng)度?！發(fā)imits”選項(xiàng)可以用來(lái)裁剪等高線圖（通過(guò)設(shè)置xy的最小最大值），從而得到感興趣地方大小的圖形。“background”可用來(lái)設(shè)置背景填色，一般不用。橫縱（xy）坐標(biāo)軸的設(shè)置：雙擊橫軸和縱軸所在的位置，就可以打開坐標(biāo)軸屬性對(duì)話框 “map bottom（or left or top or right） axis properties”下面以bottom軸為例，其它類似：“gernal” 選項(xiàng)卡：“Title”， 在空白處可以輸入軸的說(shuō)明或圖的說(shuō)明文字，用“offset along” 和“offset from”可以設(shè)置說(shuō)明文字的位置，“font”可以選擇字體，“angle”可以選擇文字的旋轉(zhuǎn)角度。“l(fā)abels”，設(shè)置軸的刻度值?！癮xis plane”設(shè)置軸平面，一般不改動(dòng)?！癮xis”設(shè)置軸線屬性?！皌icks” 設(shè)置軸線上刻度的長(zhǎng)度，方向，主刻度和輔助刻度?！皊caling” 設(shè)置刻度值（label）的起始值(first major)，間隔（major）和最后值(last major)。其它值一般不修改?！癵rid lines”用來(lái)設(shè)置等高線圖的坐標(biāo)網(wǎng)格，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“show”即可。此外，以上等高線的所有屬性都可以通過(guò)雙擊左邊的“object manager”（或在“view”菜單中）屬性窗口來(lái)設(shè)置，與直接在圖中設(shè)置無(wú)異。（未完待續(xù)）續(xù)二:在等高線圖上加上背景地圖(base map)(世界地圖或局部地圖)我們經(jīng)常需要把世界地圖放在等高線圖下面作為參考,世界地圖在surfer8中的格式是*.bln, *.gsb,*.jpg,*.gif等多種形式,比較常用的是*.bln文件,這些地圖在surfer8的官方網(wǎng)站/都有,可以自由下載.我給大家提供一個(gè)世界地圖的bln文件,見(jiàn)附件world0360.bln.在surfer8中打開 map|base map. 然后打開world0360.bln文件,就可以畫出世界地圖了.用view|fit to window可以很好的顯示. 然后我們可以把相應(yīng)的等高線圖用以前講的方法畫出(注意base map的網(wǎng)格坐標(biāo)必須與等高線圖的網(wǎng)格坐標(biāo)一致,至少base map的網(wǎng)格坐標(biāo)要包含等高線圖的網(wǎng)格坐標(biāo)). 再按F2鍵(選中所有對(duì)象,或ctrl+A), 點(diǎn)擊map|overlap maps就可以將兩幅圖合成一副圖. 打開 view|object manager, 選中base,點(diǎn)右鍵, 選order overlay|move to front就可以將背景圖移到前面一層.這樣一份好的等高線圖就畫好了.(見(jiàn)圖)續(xù)三:大家看了我給的續(xù)二中的圖有可能會(huì)奇怪,為什么你的等高線只在海洋上有,陸地上怎么沒(méi)有呢?這就是此節(jié)要講的內(nèi)容.首先講一下bln文件的格式,bln文件具有以下格式:length,flagx1,y1x2,y2.xn,ynlength,flagx1,y1x2,y2.xn,yn其中,length是背景地圖曲線中點(diǎn)坐標(biāo)的個(gè)數(shù),如果xn=x1,yn=y1,那么所有的點(diǎn)將圍成一個(gè)圈.如果不是這樣,則是一條不閉合的曲線. flag的值為1或0,當(dāng)flag=1時(shí),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),如果flag=0,則是曲線外面的等高線被blank. 我所提供的bln文件為flag=1的格式,當(dāng)然可以將其改成0.簡(jiǎn)單介紹了bln文件的格式,再來(lái)介紹怎樣blank等高線.假設(shè)我們已經(jīng)有了一個(gè)全球的等高線圖,其原始數(shù)據(jù)文件為1.grd. 打開grid|blank.選擇文件1.grd,ok,然后在新的對(duì)話框中選擇world0360.bln, ok,再在新的對(duì)話框中輸入要輸出的grd文件的名字,點(diǎn)ok就可以得到一個(gè)blank過(guò)的grd文件(假設(shè)為out.grd),則用out.grd再做等高線圖,即可出現(xiàn)我所給續(xù)二中的效果.（未完待續(xù)）續(xù)四:應(yīng)用surfer8給出數(shù)據(jù)文件的統(tǒng)計(jì)性質(zhì).在應(yīng)用數(shù)據(jù)作圖前,有時(shí)候需要知道每列數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì),如最大值,最小值,標(biāo)準(zhǔn)差等.應(yīng)用surfer8的worksheet可以很方便的解決此問(wèn)題.打開file|new 選中worksheet,則出現(xiàn)一個(gè)類似excel的表格,在此環(huán)境下,可以用file|open來(lái)打開需要查看的數(shù)據(jù)文件,譬如test.dat. 如果我們想知道B列的統(tǒng)計(jì)性質(zhì),則點(diǎn)擊B,再打開菜單data|statics.,選ok,就會(huì)出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果. 同時(shí),我們還可以對(duì)各列進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)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,則先點(diǎn)擊D列(空白列),再打開data|transform.在transform equation下輸入 D=B*B+C 點(diǎn)擊ok,則會(huì)生成D列數(shù)據(jù),只要將文件另存為新文檔就可以了.當(dāng)然,你還可以用surfer8的worksheet做很多類似的計(jì)算.應(yīng)該說(shuō),surfer8的這一功能是很實(shí)用的,當(dāng)然,還可以用data|sort.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序.續(xù)五:post map和classed post map有時(shí)候,我們需要在base map中添加臺(tái)站的坐標(biāo),并用三角,五星等符合將其標(biāo)出,且在旁邊寫上臺(tái)站的名字,這可以用post map和classed post map完成.首先介紹post map,它的數(shù)據(jù)文件一般格式是:x1, y1, label1x2, y2, label2.xn, yn, labeln其中,xn,yn為坐標(biāo)值,label為數(shù)字或文字.我們還是以test.dat為例子打開map|post map|new post map., 選擇文件test.dat, 選ok則會(huì)出現(xiàn)一副post map的圖,雙擊圖的中央,就會(huì)打開其屬性.在gernal選項(xiàng)中可以設(shè)置坐標(biāo)列,以及symbol(可更改為其它的形狀,缺省為十字).在labels選項(xiàng)中,可以通過(guò)worksheet column for label設(shè)置label,此處我們選擇c列,則c列的值會(huì)出現(xiàn)在每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的上方.(如圖所示) 至于其它的設(shè)置跟等高線類似,不再詳述.至于classed post map與post map類似,只是對(duì)不同的點(diǎn),根據(jù)某些規(guī)則分類而已. 譬如還是test.dat文件,我們把c列看成是每個(gè)點(diǎn)的高程,則可以根據(jù)高程對(duì)各點(diǎn)分類.如高程在25-54的用十字表示,88-105的用三角表示等.打開map|post map|new classed post map., 選擇文件test.dat, 選ok則出現(xiàn)一副classed post map,雙擊圖可以編輯屬性,這里會(huì)多一個(gè)classes選項(xiàng)卡,這里的選項(xiàng)最大最小值,symbol等都可以改,不再詳述.需要注意的是classed post map至少要有三列數(shù)據(jù),其中第三列就是分類的標(biāo)準(zhǔn).（未完待續(xù)）續(xù)六:vector map 向量圖(或風(fēng)向圖)在此論壇很多人是搞大氣和海洋的,因此,經(jīng)常要畫風(fēng)向量圖或海流的向量圖,surfer8可以輕松的完成,且圖形可以調(diào)整,因此可以生成很漂亮的圖形.vector map分1-grid vector map 和 2-grid vector map兩種.首先介紹1-grid vector map1-grid vector map可以給出坐標(biāo)點(diǎn)的方向和振幅大小,但它一般表示的是等高線的下山方向和大小,是等高線圖的一種特殊表現(xiàn)方式,如應(yīng)用test.dat就可以做出.打開 map|vector map|new 1-grid vector map,選中test.dat,則會(huì)出現(xiàn)一副箭頭圖.通過(guò)雙擊圖的中央可以編輯它的屬性,此圖一般很少應(yīng)用,因此其屬性設(shè)置不再詳述,感興趣的朋友可以自己試一下.下面主要講2-grid vector map2-grid vector map用到兩個(gè)不同的grd文件,一般講,這兩個(gè)文件應(yīng)該有相同的坐標(biāo)網(wǎng)格. 2-grid vector map的grd文件可以有兩種表示方法,一種是直角坐標(biāo)形式,一種是極坐標(biāo)形式. 對(duì)直角坐標(biāo)形式,其中一個(gè)grd文件里是x方向的值,另一個(gè)方向是y方向的值. 對(duì)極坐標(biāo)形式,一個(gè)grd文件是vector的方向,另一個(gè)grd文件是vector的振幅值. 下面舉個(gè)具體的例子來(lái)說(shuō)明如何作圖.假設(shè)我們已經(jīng)有了風(fēng)分量u和v的兩個(gè)直角坐標(biāo)的grd文件(包括x y windu三個(gè)分量),名字分別為amipii.u.Jan.sp.dat和amipii.v.Jan.sp.dat兩個(gè)grd文件(需要注意的是,這兩個(gè)文件已經(jīng)是ascii 碼的grd文件,看不到相應(yīng)的三個(gè)分量,但不需要再進(jìn)行g(shù)rid過(guò)程,可以直接應(yīng)用,至于如何生成這種形式的grd文件,我將在以后具體解釋). 打開map|vector map|new 2-grid vector map,將打開openx component (angle) grid對(duì)話框, 此時(shí)選中amipii.u.Jan.sp.dat(注意,需要在文件類型中選擇all files(*.*)才可以選擇*.dat文件), 隨后會(huì)打開open y component (length) grid對(duì)話框, 此時(shí)選中amipii.v.Jan.sp.dat,選擇ok,就會(huì)出現(xiàn)一副風(fēng)的箭頭圖,再加上base map就成了一副很漂亮的圖(如圖所示). 通過(guò)雙擊就可以打開此圖的屬性(map vectors properties).注意:在data選項(xiàng)卡中,coordinate system要選cartesian(x,y)(如果你用極坐標(biāo),就選polar (angle, length). 在symbol選項(xiàng)卡中可以修改箭頭的形狀,線的屬性,其中frequency是設(shè)置x和y方向需要箭頭的頻率,此處我們改為3,3,即在x和y方向都是沒(méi)3點(diǎn)畫一個(gè)箭頭,也即省略了兩點(diǎn).其中的color scaling可以會(huì)色彩箭頭,大家可以看一下效果(此處我沒(méi)有改動(dòng)). 在scaling選項(xiàng)卡中,可以設(shè)置箭頭起始點(diǎn)的位置(symbol項(xiàng)),以及箭頭長(zhǎng)度的比例形式(線性,log,平方根等,在scaling項(xiàng)中改).在右邊還有兩個(gè)選項(xiàng),一個(gè)是反轉(zhuǎn)箭頭方向