Surfer軟件如何繪制等高線圖

1、第3章 Surfer8.0繪圖軟件的使用 Surfer8.0如何繪制等高線圖3.1 軟件運行環(huán)境及特點Golden Software Surfer 8.0 （以下簡稱Surfer）是一款畫三維圖（等值線，image map，3d surface）的軟件，是美國Golden Software公司的系列繪圖軟件之一。該軟件簡單易學，可以在幾分鐘內學會主要內容，且其自帶的英文幫助文件（help菜單）是相當完美且容易閱讀的，對如何使用Surfer，解釋的很詳細，只要學過英語的人都可以很快上手。Surfer的主要功能是繪制等值線圖（contour map），是具有插值功能的繪圖軟件，因此，即使你的數(shù)據(jù)是

2、不等間距的，依然可以用它作圖。此外它還可以繪制張貼圖、分類張貼圖、矢量圖、影像圖、線框圖、3d surface map，等形式的圖形，其功能是比較強大的。Surfer的安裝比較簡單（目前，只有Windows操作系統(tǒng)下的版本，最為常用的是8.0版本），只要按其提示缺省安裝即可。其安裝軟件的大小不到30M，一般的計算機硬件基本能夠順利使用該軟件。安裝好Surfer以后，其環(huán)境界面如圖31所示。工作區(qū)狀態(tài)欄繪圖命令目標管理窗口命令菜單圖3-1 Surfer8.0軟件界面3.2 軟件界面及命令菜單Surfer軟件的界面非常友好，繼承了Windows操作系統(tǒng)軟件的特點。從圖31中可以看到，其最上方為命令

3、菜單，在命令菜單的下方是命令菜單中的快捷工具欄（共兩行），左側的空白區(qū)域為目標管理窗口，用來更加方便的管理繪制的各個圖形要素，右側的空白區(qū)域為工作區(qū)，用來繪制圖形，最右側的一個豎條工具欄是繪圖命令的快捷方式。下面詳細介紹各個命令菜單的主要內容。3.2.1文件菜單（F）“文件菜單”如圖32所示，主要是對文件進行操作，如文件的建立、加載、打印設置等。 圖3-2 文件菜單新建 用來新建一個工作窗口，點擊后即出現(xiàn)圖 31界面。打開 打開一個已經(jīng)存在的Surfer可以識別的文件。關閉 關閉當前窗口。保存 保存當前窗口內容。另存為 將當前窗口內容另存為其它文件名。輸入 輸入Surfer識別的圖形格式。輸出

4、 將窗口內容輸出到圖形等格式文件。頁面設置 設置當前頁面的尺寸等屬性。打印 打印當前窗口內容。參數(shù)選擇 設置Surfer的默認屬性，包括缺省單位，線型，字體等。退出 退出Surfer。3.2.2編輯菜單（E）“編輯菜單”如圖33所示，該菜單包含看了常用的編輯命令，如剪切、拷貝、粘貼、選擇性粘貼、刪除、修改目標屬性以及撤銷上一次操作等。 圖3-3 編輯菜單 圖3-4 視圖菜單凡是在菜單命令后跟有三個小黑點，說明選取該命令后會打開一個對話框；凡是在菜單命令的右邊有三角形符號的，表明選取該菜單會打開一子菜單。3.2.3視圖菜單（V）“視圖菜單”如圖3-4所示，主要對Surfer的編輯屏幕進行設置，如

5、改變視圖文檔的大小、縮小或放大圖像的顯示比例，以及控制標尺、參考網(wǎng)格、狀態(tài)欄和對象管理器的顯示或隱藏。3.2.4繪制菜單（D）“繪制菜單”如圖3-5所示，主要是對圖像進行手工操作，如手工填寫文字文本，以及手工繪制多邊形、多段直線、缺省符號、矩形、圓角矩形、橢圓等圖形。3.2.5排列菜單（A）“排列菜單”如圖3-6所示，主要是調整排列圖像的前后關系，排列疊置圖的上下覆蓋關系，以及對齊圖像和組合圖像，并對圖像進行組合、拆分、旋轉、變換等。 圖3-5 繪制菜單 圖3-6 排列菜單3.2.6網(wǎng)格菜單（G）“網(wǎng)格菜單”如圖37所示，是Surfer軟件最核心的菜單之一。主要功能有：輸入數(shù)據(jù)文件，并對其進行

6、網(wǎng)格化；變化圖命令，采用函數(shù)生成網(wǎng)格文件；對網(wǎng)格文件進行數(shù)學操作，對網(wǎng)格文件進行微分、地形建模、積分；對網(wǎng)格數(shù)據(jù)進行濾波，對網(wǎng)格數(shù)據(jù)進行樣條光滑；對網(wǎng)格數(shù)據(jù)進行白化，將網(wǎng)格化數(shù)據(jù)轉換成其它格式；從網(wǎng)格化數(shù)據(jù)中取部分區(qū)域數(shù)據(jù)，合并兩個以上的同網(wǎng)格范圍的網(wǎng)格化文件；計算網(wǎng)格化數(shù)據(jù)的體積，從網(wǎng)格化數(shù)據(jù)中取一剖面；計算兩個網(wǎng)格化數(shù)據(jù)的殘差，對網(wǎng)格化數(shù)據(jù)進行編輯。 3-7 網(wǎng)格菜單 圖3-8 地圖菜單3.2.7地圖菜單（M）“地圖菜單”如圖38所示，也是Surfer軟件較為重要的菜單之一。主要功能有：繪制等值線，輸入底圖；繪制散點圖（包括分類散點圖）、繪制圖像圖、陰影地貌圖、一維或兩維向量、帶線框架圖、

7、3D表明圖；繪制地圖比例尺，對圖形進行數(shù)字化、調整；以及水平對齊圖形、按坐標重疊圖形，將重疊圖形拆分等等。3.2.8窗口菜單（W）“窗口菜單”如圖39所示，主要功能是對窗口進行操作。包括對當前窗口的內容重新在新窗口生成、重疊窗口（水平重疊窗口，垂直重疊），以及排列窗口底部的圖標等等。 圖3-9 窗口菜單 圖3-10 幫助菜單3.2.9幫助菜單（H）“窗口菜單”如圖310所示，用戶可以通過它訪問Surfer在線幫助和在線教程，還可以訪問Surfer軟件的官方網(wǎng)站，以及查看Surfer軟件的版本，檢查軟件更新情況等信息。如果菜單的某項呈暗灰色，則說明該菜單命令此時不可用。3.3 Surfer軟件的

8、數(shù)據(jù)格式3.3.1數(shù)據(jù)格式Surfer常用的數(shù)據(jù)文件一般是ASCII碼（文本）格式的數(shù)據(jù)。對于地質作圖來說，Surfer數(shù)據(jù)文件常包含四列，分別為井名列、X列、Y列和Z列，其中X列和Y列分別表示x和y坐標，Z列是在坐標（x，y）處的值（例如，高程）。井名列可以放在XYZ三列的前面，也可以放在后面（如圖311）。因為在地質上，常常需要繪制同一坐標下的多種等值線圖，比如地層厚度等值線圖、孔隙度等值線圖、滲透率等值線圖等等，所以在同一個數(shù)據(jù)文件中，對于Z列這樣的等值數(shù)據(jù)可以有多列，分別依次排列，而不需要建立多個文件。Surfer軟件常用的ASCII碼（文本）數(shù)據(jù)文件后綴名一般為“*.dat”、“*.

9、txt”，Surfer可以直接對其讀取。此外，Surfer還可以方便的讀取由Microsoft Office Excel建立的“*.xls”工作簿文件。需要特別注意的是，因為Surfer軟件不能良好的支持中文，當一個Excel工作簿文件里包含多個工作表，且每個工作表里都有數(shù)據(jù)時，不能用中文給Excel工作表命名，否則Surfer在讀取數(shù)據(jù)的時候會出錯。3.3.2 建立數(shù)據(jù)文件Surfer數(shù)據(jù)文件的建立方式有幾種。一般，可以在Surfer自帶的工作表編輯器中手工輸入（如圖311），然后點擊“文件菜單（F）”的“保存”選項，保存為后綴名為“*.dat”、“*.txt”的數(shù)據(jù)文件。另外其它軟件生成的

10、文本文件，例如Excel表格數(shù)據(jù)，通過保存成文本格式，也可以轉換成Surfer所需要的數(shù)據(jù)文件。通常，任何轉換成“*.dat”、“*.txt”結尾的文本數(shù)據(jù)文件，都可以被Surfer直接讀取。Surfer支持字符，所以字符也可以用在數(shù)據(jù)文件中，除了第一行的字符可以看作是文件頭外，其它的字符一般被認為是Surfer的缺省值，此值在做等值線等圖形時將不會顯示。井名列單擊彈出窗口3圖3-11 Surfer工作表編輯器3.3 井位坐標圖的繪制地質圖件常常需要標有井名、井位坐標，在Surfer軟件繪制井位作標圖中可以通過“建立張貼圖”或“建立分類張貼圖”來實現(xiàn)。3.3.1建立張貼圖打開“地圖菜單（M）”

11、，點擊“張貼圖（P），選擇“新建張貼圖（N）”，在“打開”對話框中選擇數(shù)據(jù)文件test.txt（如圖312），點“確定”，則一幅“張貼圖”初步建立完成（如圖313）。但此時“張貼圖”上還沒有顯示井位坐標，需要對“張貼圖”進一步設置。調出設置“張貼圖屬性對話框”有三種方法：鼠標左鍵雙擊左邊目標管理窗口里面的“”；或在所畫張貼圖的圖中心位置雙擊鼠標；或在張貼圖的圖中心位置點擊鼠標右鍵，選中“屬性”，就會出現(xiàn)設置張貼圖屬性的各種選項，可以進行修改和設置（如圖313）。各屬性選項介紹如下：1、“常規(guī)General”選項卡（1）“數(shù)據(jù)文件名（D）”表示出當前打開的數(shù)據(jù)文件所在的位置，可以點擊“打開文件圖

12、標”，更改打開的數(shù)據(jù)文件。（如圖313）（2）“工作表列”設置x坐標，y坐標具體位于數(shù)據(jù)文件的哪一列。下面的“符號S”和“角度G”選項一般不用，可以設置為無。（3）“缺省符號”設置井位坐標的符號。通常我們選擇實心圈，顏色選擇紅色?！叭笔〗嵌龋∟）”和“頻率（F）選擇，一般使用默認值（見圖3-13所示的“符號屬性圖”）。（4）“符號尺寸”設置井位符號的大小，通常不選“按比例（P）”選項，而是選擇“固定尺寸（I），根據(jù)實際情況，一般設置為0.10cm。2、“標注Labels”選項卡（1）標注用工作表列指出數(shù)據(jù)文件中標注（井名或其他內容）所在的列?！敖嵌取焙汀捌矫妗边x項可以用默認值。（如圖314）選

13、擇數(shù)據(jù)文件單擊彈出窗口圖3-12 Surfer工作表編輯器單擊彈出窗口初步建立的“張貼圖”雙擊彈出窗口對圖雙擊彈出窗口圖3-13 張貼圖屬性對話框（2）符號相對位置設定粘貼的標注相對于粘貼點的位置。下拉式列表框可設定標志的位置居中、左齊、右齊、上齊、下齊，也可以根據(jù)實際需要，選擇用戶定義選項，指定X或Y的偏移量。（3）字體和格式設定標注所用的“字體”和“格式”，一般采用默認值即可。圖3-14 標注選項卡3、“查看view”選項卡用來調整等值線圖的整體方向，除了在“3D Surface”情況下，一般不用。4、“比例scale”選項卡用來設置xyz軸的比例，可以調整其長度選項。一般情況不需調整，除

14、非X和Y相差很大，為了方便看圖可以調整其到合適的長度。5、“限制limits”選項卡可以用來裁剪等值線圖（通過設置xy的最小最大值），從而得到感興趣的目標區(qū)的圖形。6、“背景background”選項卡可用來設置背景填色，一般不用。最后，設置好所有的選項后，點擊“文件菜單（F）”的“保存”選項，選擇默認的“*.srf”格式進行保存，則井位坐標圖正式繪制完畢。3.3.2建立分類張貼圖“分類張貼圖”的建立方法和“張貼圖”的建立方法類似，只是多了一個“分類選項”（如圖3-15）。以Z列數(shù)據(jù)（即等值數(shù)據(jù)）為分類依據(jù)，根據(jù)研究的目的需要，制定一定分類標準來對井進行分類。不同的類別，可以設置成不同的標志符

15、號。雙擊設置標志符號和尺寸大小值雙擊設置大小值圖3-15 分類選項卡3.4 等值線圖的繪制3.4.1數(shù)據(jù)文件的網(wǎng)格化Surfer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)文件轉換成Surfer認識的“網(wǎng)格文件”格式，才能繪制等值線。假設你有三列數(shù)據(jù)：第一列是X坐標，第二列是Y坐標，第三列是（x，y）上的值Z，存在文件test.txt中。等值線的繪制可以在前面繪制好的井位坐標圖上繼續(xù)進行，即先打開前面繪制好的井位坐標圖“*.srf”文件，然后開始以下的操作。在繪制等值線前，首先要將數(shù)據(jù)文件test.

16、txt轉換為網(wǎng)格文件，步驟如下：（1）打開“網(wǎng)格菜單（G）”，點擊“數(shù)據(jù)（D）.”，在“打開”對話框中選擇數(shù)據(jù)文件test.txt（如圖316）。單擊彈出窗口選擇數(shù)據(jù)文件圖3-16 網(wǎng)格菜單的“數(shù)據(jù)”選項（2）在打開“網(wǎng)格化數(shù)據(jù)”對話框中（如圖317），對“數(shù)據(jù)列”進行操作，選擇要進行“網(wǎng)格化”的網(wǎng)格數(shù)據(jù)（X和Y坐標）以及格點上的值（Z列），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)。圖3-17 “網(wǎng)格化數(shù)據(jù)”對話框（3）選擇好坐標XY和Z值后，在“網(wǎng)格化方法（M）”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

17、密的Z數(shù)據(jù)，或是你的網(wǎng)格是非均勻的，則在“網(wǎng)格化”的過程中，Surfer會自動進行插值計算，生成更密網(wǎng)格的數(shù)據(jù)；如果你只是想繪制原始數(shù)據(jù)的圖，不想插值，則最好選擇“加權反距離法（inverse distance to a power）”或“克里格法（Kriging）”。因為這兩種方法在插值點與取樣點重合時，插值點的值就是樣本點的值，而其它方法不能保證如此。（4）在“輸出網(wǎng)格文件（Output GridFile）”中輸入輸出文件名test.grd，然后在“網(wǎng)格線索幾何學（Grid Line Geometry）”中設置網(wǎng)格點數(shù)。這里需要注意的是，當X和Y的數(shù)值相差很大時，這里顯示的最大最小值可能有

18、錯誤（即與原始數(shù)據(jù)不同），這是Surfer軟件本身的問題，遇到這種情況，必須手動改正這種錯誤，即輸入正確的最大最小值。由于我們的數(shù)據(jù)沒有此類問題，因此不必手動改正最大最小值。但必須手動改正X和Y的“間距（spacing）”或“行數(shù)”，這二者是相關的，改動一個，另一個自動改正。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“行數(shù)”最好與原數(shù)據(jù)一致，這樣可以減少插值帶來的誤差。我們的數(shù)據(jù)是不均勻的，所以必須插值，這里可以不進行任何改動。最后，點擊“確定”，畫等值圖所需要的網(wǎng)格文件test.grd就生成了。另外，打開“網(wǎng)格菜單（G）”，選擇“函數(shù)（F）.”命令也可以創(chuàng)建一個新

19、的網(wǎng)格文件，此網(wǎng)格文件的Z值是一個原有網(wǎng)格文件的Z值的轉換或是原有兩個網(wǎng)格文件Z值的組合。輸出的新網(wǎng)格文件的Z值與應用的數(shù)學函數(shù)有關。設此函數(shù)為C = f （A，B），這里C為輸出值，而A和B為輸入值。此函數(shù)會把對應的相同的（x，y）坐標上的 Z 值進行相應的數(shù)學計算，然后把計算結果寫入新的網(wǎng)格文件。例如，函數(shù)C = log10（A）會把原來A文件中的Z值做以10為底的“對數(shù)計算”，然后把新的Z值寫入新的網(wǎng)格文件。如果一個網(wǎng)格數(shù)據(jù)是空白的（blanked value），那么，新的Z值也是空白的。3.4.2繪制和設置等值線3.4.2.1繪制等值線打開“地圖菜單（M）”，點擊“等值線圖（C），選擇

20、“新建等值線圖（N）”，在“打開網(wǎng)格”對話框中選擇剛才輸出的網(wǎng)格文件test.grd（如圖318），點“確定”，則一幅等值線圖就完成了（如圖319）。選擇數(shù)據(jù)文件單擊彈出窗口圖3-18 地圖菜單（M）的“新建等值線圖”選項框圖3-19 由test數(shù)據(jù)完成的等值線圖3.4.2.2等值線圖的修改和設置調出設置“等值線圖屬性對話框”有三種方法：鼠標左鍵雙擊左邊目標管理窗口里面的“”；或在所畫等值線圖的圖中心位置雙擊鼠標；或在等值線圖的圖中心位置點擊鼠標右鍵，選中“屬性”，就會出現(xiàn)設置等值線屬性的各種選項，可以進行修改和設置（如圖320）。各屬性選項介紹如下：1、“常規(guī)General”選項卡（1）“輸

21、入網(wǎng)格文件（G）input grid file”為打開的等值線圖的網(wǎng)格文件重新命名。你也可以點擊“打開文件圖標”，打開其他不同的文件（幾乎沒人這樣做），另外點擊一下打開文件圖標旁的“”圖標，則可以看到當前網(wǎng)格文件的基本統(tǒng)計信息，如最大最小值等（如圖320）。單擊對圖雙擊彈出窗口雙擊彈出窗口圖3-20 等值線圖的屬性對話框（2）“填充等值線filled countours”選中“填充等值線（F）fill countour（在前面的方框中點一下鼠標），就可以畫著色的等值線圖了，如果再選中下面的“顏色比例（C）color scale”的話，則可以在等值線圖旁邊給出色彩棒。（3）“平滑等值線（S）sm

22、othing”選中的話可以對等值線進行平滑，在“程度（M）amount”中有“低、中、高”三種選擇。這一項可以不選，除非畫出的等值線圖中的等值線非常的不平滑。這項只起到美化圖形的結果，沒有更大的意義。（4）“白化區(qū)域blanked regions”這項可以對空白區(qū)域進行著色，只有在你的等值線中有空白區(qū)域時才有意義，一般不用。（5）“斷層線條屬性（U）fault line”可以設置等值線的粗細顏色等。2、“等級Levels”選項卡“等級Levels”選項卡下有5個選項：“等級level”、“線條line”、“填充fill”、“標注labels”和“影線hach”。（1）“等級level”點擊“等

23、級level”可以設置等值線的最大最小值和等值線間的等值距，這可以對所有的等值線發(fā)生作用，通過調節(jié)此項可以使等值線分布均勻，易于看清楚，作圖更美觀。如不想人為改動，可用缺省值。雙擊“等級level”下面的數(shù)字，可以單獨更改等值線的值，但要注意等值線從小到大的規(guī)律。（2）“線條line”點擊“線條line”可以設置等值線的線型?！熬€條line”的“屬性properities”選項卡下有幾項可以設置一下（如圖321）。單擊彈出窗口圖3-21 “線條line”的屬性對話框選中“統(tǒng)一（U）uniform”，則線型是統(tǒng)一的，選中“分級（G）gradation”，則線的顏色是漸變的。選擇好“屬性prope

24、rities”后，就可以更改下面的“式樣（style）”和“顏色（color）”以及“線條寬（line）”。點一下“顏色（color）”旁邊的顏色區(qū)，可以修改線條顏色。修改“受影響等級affected levels”可以有選擇的對等值線的線型顏色進行設置，主要是手動修改“，那里邊的三個數(shù)字（如圖321），這里不再詳細介紹了。此外，還可以通過直接雙擊“線條line”下面的線，來改變某一根等值線的具體屬性（如圖322）。單擊彈出窗口圖3-22 “單一線條”的屬性對話框圖3-23b圖3-23a圖3-23d圖3-23c圖3-23 “填充fill”的屬性對話框（3）“填充fill”此選項只有對填充了顏色

25、的等值線圖中才有效，對沒有填充顏色的等值線圖無作用。單擊“填充fill”設置著色（如圖323a），出現(xiàn)“填充選項卡”（如圖323b），需要設置的只是“前景色（F），其他的“填充圖案（P）”以及“背景色（B）”均不用設置。點擊“前景色（F）就會出現(xiàn)“顏色譜color spectrum”選項框（如圖323c），點一下“盾形”圖標（在顏色條的左右兩端上方），就可以分別點選下面的顏色了，當然，也可以按住鍵盤“Ctrl”鍵的同時點擊鼠標左鍵，在顏色條的上方，添加“盾形”圖標，手動添加制定的顏色。或是點擊“載入（L）load” （如圖323c），調用surfer8安裝目錄“Samples“里默認的調色板文

26、件（*.clr）（如圖323d）。圖324是選擇了調色板文件“Rainbow2.CLR”得出的圖形。圖3-24 選擇調色板文件“Rainbow2.CLR”做出的圖形同樣，可以通過雙擊“填充fill”下面的具體顏色條來對特定的等值線區(qū)域進行著色（如圖325）。（4）“標注labels”設置等值線標注數(shù)字，比較簡單。雙擊下面的“是yes”或“否no”可以設置是否顯示某一等級的標注。（5）“影線hach”用來畫等值線的上下方向（即上山或下山方向），一般不用。此外“等級Levels”選項卡右側還有4個選項：“添加add”、“刪除delete”、“載入load”、“保存save”。單擊彈出窗口圖3-25

27、 “單一填充”的屬性對話框當選中某一“等級level”后，點“增加add”按鈕可以在兩個“等級level”之間插入一新的“等級level”；“刪除delete”按鈕則可以刪除選中的“等級level”；“載入load”按鈕，可以載入以前設置好的“等級Levels”；“保存save”按鈕可以保存當前的“等級levels”。3、“查看view”選項卡用來調整等值線圖的整體方向，除了在“3D Surface”情況下，一般不用。4、“比例scale”選項卡用來設置xyz軸的比例，可以調整其長度選項。一般情況不需調整，除非X和Y相差很大，為了方便看圖可以調整其到合適的長度。5、“限制limits”選項卡可以用來裁剪等值線圖（通過設置xy的最小最大值），從而得到感興趣的目標區(qū)的圖形。6、“背景background”選項卡可用來設置背景填色，一般不用。3.4.2.3軸線的修改和設置調出“坐標軸屬性對話框”有兩種方法：一是鼠標左鍵雙擊左邊目標管理窗口里面的“”，“”，“”，“”；二是雙擊等值圖的橫軸、縱軸、左軸或右軸所在的位置，就可以打開坐標軸屬性對話框“map b