Surfer软件如何绘制等高线图.docx

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Surfer软件如何绘制等高线图

Surfer8.0如何绘制等高线图

3.1软件运行环境及特点

GoldenSoftwareSurfer8.0（以下简称Surfer）是一款画三维图（等值线，imagemap，3dsurface）的软件，是美国GoldenSoftware公司的系列绘图软件之一。

该软件简单易学，可以在几分钟内学会主要内容，且其自带的英文帮助文件（help菜单）是相当完美且容易阅读的，对如何使用Surfer，解释的很详细，只要学过英语的人都可以很快上手。

Surfer的主要功能是绘制等值线图（contourmap），是具有插值功能的绘图软件，因此，即使你的数据是不等间距的，依然可以用它作图。

此外它还可以绘制张贴图、分类张贴图、矢量图、影像图、线框图、3dsurfacemap，等形式的图形，其功能是比较强大的。

Surfer的安装比较简单（目前，只有Windows操作系统下的版本，最为常用的是8.0版本），只要按其提示缺省安装即可。

其安装软件的大小不到30M，一般的计算机硬件基本能够顺利使用该软件。

安装好Surfer以后，其环境界面如图3－1所示。

图3-1Surfer8.0软件界面

3.2软件界面及命令菜单

Surfer软件的界面非常友好，继承了Windows操作系统软件的特点。

从图3－1中可以看到，其最上方为命令菜单，在命令菜单的下方是命令菜单中的快捷工具栏（共两行），左侧的空白区域为目标管理窗口，用来更加方便的管理绘制的各个图形要素，右侧的空白区域为工作区，用来绘制图形，最右侧的一个竖条工具栏是绘图命令的快捷方式。

下面详细介绍各个命令菜单的主要内容。

3.2.1文件菜单（F）

“文件菜单”如图3－2所示，主要是对文件进行操作，如文件的建立、加载、打印设置等。

图3-2文件菜单

新建—用来新建一个工作窗口，点击后即出现图3－1界面。

打开—打开一个已经存在的Surfer可以识别的文件。

关闭—关闭当前窗口。

保存—保存当前窗口内容。

另存为—将当前窗口内容另存为其它文件名。

输入—输入Surfer识别的图形格式。

输出—将窗口内容输出到图形等格式文件。

页面设置—设置当前页面的尺寸等属性。

打印—打印当前窗口内容。

参数选择—设置Surfer的默认属性，包括缺省单位，线型，字体等。

退出—退出Surfer。

3.2.2编辑菜单（E）

“编辑菜单”如图3－3所示，该菜单包含看了常用的编辑命令，如剪切、拷贝、粘贴、选择性粘贴、删除、修改目标属性以及撤销上一次操作等。

图3-3编辑菜单图3-4视图菜单

3.2.3视图菜单（V）

“视图菜单”如图3-4所示，主要对Surfer的编辑屏幕进行设置，如改变视图文档的大小、缩小或放大图像的显示比例，以及控制标尺、参考网格、状态栏和对象管理器的显示或隐藏。

3.2.4绘制菜单（D）

“绘制菜单”如图3-5所示，主要是对图像进行手工操作，如手工填写文字文本，以及手工绘制多边形、多段直线、缺省符号、矩形、圆角矩形、椭圆等图形。

3.2.5排列菜单（A）

“排列菜单”如图3-6所示，主要是调整排列图像的前后关系，排列叠置图的上下覆盖关系，以及对齐图像和组合图像，并对图像进行组合、拆分、旋转、变换等。

图3-5绘制菜单图3-6排列菜单

3.2.6网格菜单（G）

“网格菜单”如图3－7所示，是Surfer软件最核心的菜单之一。

主要功能有：

输入数据文件，并对其进行网格化；变化图命令，采用函数生成网格文件；对网格文件进行数学操作，对网格文件进行微分、地形建模、积分；对网格数据进行滤波，对网格数据进行样条光滑；对网格数据进行白化，将网格化数据转换成其它格式；从网格化数据中取部分区域数据，合并两个以上的同网格范围的网格化文件；计算网格化数据的体积，从网格化数据中取一剖面；计算两个网格化数据的残差，对网格化数据进行编辑。

3-7网格菜单图3-8地图菜单

3.2.7地图菜单（M）

“地图菜单”如图3－8所示，也是Surfer软件较为重要的菜单之一。

主要功能有：

绘制等值线，输入底图；绘制散点图（包括分类散点图）、绘制图像图、阴影地貌图、一维或两维向量、带线框架图、3D表明图；绘制地图比例尺，对图形进行数字化、调整；以及水平对齐图形、按坐标重叠图形，将重叠图形拆分等等。

3.2.8窗口菜单（W）

“窗口菜单”如图3－9所示，主要功能是对窗口进行操作。

包括对当前窗口的内容重新在新窗口生成、重叠窗口（水平重叠窗口，垂直重叠），以及排列窗口底部的图标等等。

图3-9窗口菜单图3-10帮助菜单

3.2.9帮助菜单（H）

“窗口菜单”如图3－10所示，用户可以通过它访问Surfer在线帮助和在线教程，还可以访问Surfer软件的官方网站，以及查看Surfer软件的版本，检查软件更新情况

等信息。

3.3Surfer软件的数据格式

3.3.1数据格式

Surfer常用的数据文件一般是ASCII码（文本）格式的数据。

对于地质作图来说，Surfer数据文件常包含四列，分别为井名列、X列、Y列和Z列，其中X列和Y列分别表示x和y坐标，Z列是在坐标（x，y）处的值（例如，高程）。

井名列可以放在XYZ三列的前面，也可以放在后面（如图3－11）。

因为在地质上，常常需要绘制同一坐标下的多种等值线图，比如地层厚度等值线图、孔隙度等值线图、渗透率等值线图等等，所以在同一个数据文件中，对于Z列这样的等值数据可以有多列，分别依次排列，而不需要建立多个文件。

Surfer软件常用的ASCII码（文本）数据文件后缀名一般为“*.dat”、“*.txt”，Surfer可以直接对其读取。

此外，Surfer还可以方便的读取由MicrosoftOfficeExcel建立的“*.xls”工作簿文件。

需要特别注意的是，因为Surfer软件不能良好的支持中文，当一个Excel工作簿文件里包含多个工作表，且每个工作表里都有数据时，不能用中文给Excel工作表命名，否则Surfer在读取数据的时候会出错。

3.3.2建立数据文件

Surfer数据文件的建立方式有几种。

一般，可以在Surfer自带的工作表编辑器中手工输入（如图3－11），然后点击“文件菜单（F）”的“保存”选项，保存为后缀名为“*.dat”、“*.txt”的数据文件。

另外其它软件生成的文本文件，例如Excel表格数据，通过保存成文本格式，也可以转换成Surfer所需要的数据文件。

通常，任何转换成“*.dat”、“*.txt”结尾的文本数据文件，都可以被Surfer直接读取。

Surfer支持字符，所以字符也可以用在数据文件中，除了第一行的字符可以看作是文件头外，其它的字符一般被认为是Surfer的缺省值，此值在做等值线等图形时将不会显示。

3

图3-11Surfer工作表编辑器

3.3井位坐标图的绘制

地质图件常常需要标有井名、井位坐标，在Surfer软件绘制井位作标图中可以通过“建立张贴图”或“建立分类张贴图”来实现。

3.3.1建立张贴图

打开“地图菜单（M）”，点击“张贴图（P），选择“新建张贴图（N）”，在“打开”对话框中选择数据文件test.txt（如图3－12），点“确定”，则一幅“张贴图”初步建立完成（如图3－13）。

但此时“张贴图”上还没有显示井位坐标，需要对“张贴图”进一步设置。

调出设置“张贴图属性对话框”有三种方法：

鼠标左键双击左边目标管理窗口里面的“

”；或在所画张贴图的图中心位置双击鼠标；或在张贴图的图中心位置点击鼠标右键，选中“属性”，就会出现设置张贴图属性的各种选项，可以进行修改和设置（如图3－13）。

各属性选项介绍如下：

1、“常规General”选项卡

（1）“数据文件名（D）”

表示出当前打开的数据文件所在的位置，可以点击“打开文件图标”

，更改打开的数据文件。

（如图3－13）

（2）“工作表列”

设置x坐标，y坐标具体位于数据文件的哪一列。

下面的“符号S”和“角度G”选项一般不用，可以设置为无。

（3）“缺省符号”

设置井位坐标的符号。

通常我们选择实心圈，颜色选择红色。

“缺省角度（N）”和“频率（F）选择，一般使用默认值（见图3-13所示的“符号属性图”）。

（4）“符号尺寸”

设置井位符号的大小，通常不选“按比例（P）”选项，而是选择“固定尺寸（I），根据实际情况，一般设置为0.10cm。

2、“标注Labels”选项卡

（1）标注用工作表列

指出数据文件中标注（井名或其他内容）所在的列。

“角度”和“平面”选项可以用默认值。

（如图3－14）

单击弹出窗口

图3-12Surfer工作表编辑器

图3-13张贴图属性对话框

（2）符号相对位置

设定粘贴的标注相对于粘贴点的位置。

下拉式列表框可设定标志的位置――居中、左齐、右齐、上齐、下齐，也可以根据实际需要，选择用户定义选项，指定X或Y的偏移量。

（3）字体和格式

设定标注所用的“字体”和“格式”，一般采用默认值即可。

图3-14标注选项卡

3、“查看view”选项卡

用来调整等值线图的整体方向，除了在“3DSurface”情况下，一般不用。

4、“比例scale”选项卡

用来设置xyz轴的比例，可以调整其长度选项。

一般情况不需调整，除非X和Y相差很大，为了方便看图可以调整其到合适的长度。

5、“限制limits”选项卡

可以用来裁剪等值线图（通过设置xy的最小最大值），从而得到感兴趣的目标区的图形。

6、“背景background”选项卡

可用来设置背景填色，一般不用。

最后，设置好所有的选项后，点击“文件菜单（F）”的“保存”选项，选择默认的“*.srf”格式进行保存，则井位坐标图正式绘制完毕。

3.3.2建立分类张贴图

“分类张贴图”的建立方法和“张贴图”的建立方法类似，只是多了一个“分类选项”（如图3-15）。

以Z列数据（即等值数据）为分类依据，根据研究的目的需要，制定一定分类标准来对井进行分类。

不同的类别，可以设置成不同的标志符号。

图3-15分类选项卡

3.4等值线图的绘制

3.4.1数据文件的网格化

Surfer最主要的功能是绘制等值线图，但并不是我们具有了数据文件就可以直接绘制等值线，Surfer要求绘制等值线的数据有特殊的格式要求，即首先要将数据文件转换成Surfer认识的“网格文件”格式，才能绘制等值线。

假设你有三列数据：

第一列是X坐标，第二列是Y坐标，第三列是（x，y）上的值Z，存在文件test.txt中。

在绘制等值线前，首先要将数据文件test.txt转换为网格文件，步骤如下：

（1）打开“网格菜单（G）”，点击“数据（D）...”，在“打开”对话框中选择数据文件test.txt（如图3－16）。

图3-16网格菜单的“数据”选项

（2）在打开“网格化数据”对话框中（如图3－17），对“数据列”进行操作，选择要进行“网格化”的网格数据（X和Y坐标）以及格点上的值（Z列），这里我们不用选择，因只有3列数据且它们的排列顺利已经是XYZ了，如果是多列数据，则可以在下拉菜单中选择所需要的列数据。

图3-17“网格化数据”对话框

（3）选择好坐标XY和Z值后，在“网格化方法（M）”中选择一种插值方法。

如果你需要比原始数据的网格X和Y更密的Z数据，或是你的网格是非均匀的，则在“网格化”的过程中，Surfer会自动进行插值计算，生成更密网格的数据；如果你只是想绘制原始数据的图，不想插值，则最好选择“加权反距离法（inversedistancetoapower）”或“克里格法（Kriging）”。

因为这两种方法在插值点与取样点重合时，插值点的值就是样本点的值，而其它方法不能保证如此。

（4）在“输出网格文件（OutputGridFile）”中输入输出文件名test.grd，然后在“网格线索几何学（GridLineGeometry）”中设置网格点数。

这里需要注意的是，当X和Y的数值相差很大时，这里显示的最大最小值可能有错误（即与原始数据不同），这是Surfer软件本身的问题，遇到这种情况，必须手动改正这种错误，即输入正确的最大最小值。

由于我们的数据没有此类问题，因此不必手动改正最大最小值。

但必须手动改正X和Y的“间距（spacing）”或“行数”，这二者是相关的，改动一个，另一个自动改正。

如果你的原始数据是等间距的，这里的X和Y的“间距（spacing）”或“行数”最好与原数据一致，这样可以减少插值带来的误差。

我们的数据是不均匀的，所以必须插值，这里可以不进行任何改动。

最后，点击“确定”，画等值图所需要的网格文件test.grd就生成了。

另外，打开“网格菜单（G）”，选择“函数（F）...”命令也可以创建一个新的网格文件，此网格文件的Z值是一个原有网格文件的Z值的转换或是原有两个网格文件Z值的组合。

输出的新网格文件的Z值与应用的数学函数有关。

设此函数为C=f（A，B），这里C为输出值，而A和B为输入值。

此函数会把对应的相同的（x，y）坐标上的Z值进行相应的数学计算，然后把计算结果写入新的网格文件。

例如，函数C=log10（A）会把原来A文件中的Z值做以10为底的“对数计算”，然后把新的Z值写入新的网格文件。

如果一个网格数据是空白的（blankedvalue），那么，新的Z值也是空白的。

3.4.2绘制和设置等值线

3.4.2.1绘制等值线

打开“地图菜单（M）”，点击“等值线图（C），选择“新建等值线图（N）”，在“打开网格”对话框中选择刚才输出的网格文件test.grd（如图3－18），点“确定”，则一幅等值线图就完成了（如图3－19）。

单击弹出窗口

图3-18地图菜单（M）的“新建等值线图”选项框

图3-19由test数据完成的等值线图

3.4.2.2等值线图的修改和设置

调出设置“等值线图属性对话框”有三种方法：

鼠标左键双击左边目标管理窗口里面的“

”；或在所画等值线图的图中心位置双击鼠标；或在等值线图的图中心位置点击鼠标右键，选中“属性”，就会出现设置等值线属性的各种选项，可以进行修改和设置（如图3－20）。

各属性选项介绍如下：

1、“常规General”选项卡

（1）“输入网格文件（G）inputgridfile”

为打开的等值线图的网格文件重新命名。

你也可以点击“打开文件图标”

，打开其他不同的文件（几乎没人这样做），另外点击一下打开文件图标旁的“

”图标，则可以看到当前网格文件的基本统计信息，如最大最小值等（如图3－20）。

图3-20等值线图的属性对话框

（2）“填充等值线filledcountours”

选中“填充等值线（F）fillcountour（在前面的方框中点一下鼠标），就可以画着色的等值线图了，如果再选中下面的“颜色比例（C）colorscale”的话，则可以在等值线图旁边给出色彩棒。

（3）“平滑等值线（S）smothing”

选中的话可以对等值线进行平滑，在“程度（M）amount”中有“低、中、高”三种选择。

这一项可以不选，除非画出的等值线图中的等值线非常的不平滑。

这项只起到美化图形的结果，没有更大的意义。

（4）“白化区域blankedregions”

这项可以对空白区域进行着色，只有在你的等值线中有空白区域时才有意义，一般不用。

（5）“断层线条属性（U）faultline”

可以设置等值线的粗细颜色等。

2、“等级Levels”选项卡

“等级Levels”选项卡下有5个选项：

“等级level”、“线条line”、“填充fill”、“标注labels”和“影线hach”。

（1）“等级level”

点击“等级level”可以设置等值线的最大最小值和等值线间的等值距，这可以对所有的等值线发生作用，通过调节此项可以使等值线分布均匀，易于看清楚，作图更美观。

如不想人为改动，可用缺省值。

双击“等级level”下面的数字，可以单独更改等值线的值，但要注意等值线从小到大的规律。

（2）“线条line”

点击“线条line”可以设置等值线的线型。

“线条line”的“属性properities”选项卡下有几项可以设置一下（如图3－21）。

图3-21“线条line”的属性对话框

选中“统一（U）uniform”，则线型是统一的，选中“分级（G）gradation”，则线的颜色是渐变的。

选择好“属性properities”后，就可以更改下面的“式样（style）”和“颜色（color）”以及“线条宽（line）”。

点一下“颜色（color）”旁边的颜色区，可以修改线条颜色。

修改“受影响等级affectedlevels”可以有选择的对等值线的线型颜色进行设置，主要是手动修改“

，

，

那里边的三个数字（如图3－21），这里不再详细介绍了。

此外，还可以通过直接双击“线条line”下面的线，来改变某一根等值线的具体属性（如图3－22）。

图3-22“单一线条”的属性对话框

图3-23“填充fill”的属性对话框

（3）“填充fill”

此选项只有对填充了颜色的等值线图中才有效，对没有填充颜色的等值线图无作用。

单击“填充fill”设置着色（如图3－23a），出现“填充选项卡”（如图3－23b），需要设置的只是“前景色（F），其他的“填充图案（P）”以及“背景色（B）”均不用设置。

点击“前景色（F）就会出现“颜色谱colorspectrum”选项框（如图3－23c），点一下“盾形”图标（在颜色条的左右两端上方），就可以分别点选下面的颜色了，当然，也可以按住键盘“Ctrl”键的同时点击鼠标左键，在颜色条的上方，添加“盾形”图标，手动添加制定的颜色。

或是点击“载入（L）load”（如图3－23c），调用surfer8安装目录“Samples“里默认的调色板文件（*.clr）（如图3－23d）。

图3－24是选择了调色板文件“Rainbow2.CLR”得出的图形。

图3-24选择调色板文件“Rainbow2.CLR”做出的图形

同样，可以通过双击“填充fill”下面的具体颜色条来对特定的等值线区域进行着色（如图3－25）。

（4）“标注labels”

设置等值线标注数字，比较简单。

双击下面的“是yes”或“否no”可以设置是否显示某一等级的标注。

（5）“影线hach”

用来画等值线的上下方向（即上山或下山方向），一般不用。

此外“等级Levels”选项卡右侧还有4个选项：

“添加add”、“删除delete”、“载入load”、“保存save”。

图3-25“单一填充”的属性对话框

当选中某一“等级level”后，点“增加add”按钮可以在两个“等级level”之间插入一新的“等级level”；“删除delete”按钮则可以删除选中的“等级level”；“载入load”按钮，可以载入以前设置好的“等级Levels”；“保存save”按钮可以保存当前的“等级levels”。

3、“查看view”选项卡

用来调整等值线图的整体方向，除了在“3DSurface”情况下，一般不用。

4、“比例scale”选项卡

用来设置xyz轴的比例，可以调整其长度选项。

一般情况不需调整，除非X和Y相差很大，为了方便看图可以调整其到合适的长度。

5、“限制limits”选项卡

可以用来裁剪等值线图（通过设置xy的最小最大值），从而得到感兴趣的目标区的图形。

6、“背景background”选项卡

可用来设置背景填色，一般不用。

3.4.2.3轴线的修改和设置

调出“坐标轴属性对话框”有两种方法：

一是鼠标左键双击左边目标管理窗口里面的“

”，“

”，“

”，“

”；二是双击等值图的横轴、纵轴、左轴或右轴所在的位置，就可以打开坐标轴属性对话框“mapbottom（orleftortoporright）axisproperties”（如图3－26）。

“坐标轴属性对话框”共有四个选项卡，下面以“底轴bottom”为例，其它类似：

1、“常规gernal”选项卡

“标题（T）Title”，在空白处可以输入轴的说明或图的说明文字，用“沿坐标轴偏移offsetalong”和“从坐标轴偏移offsetfrom”可以设置说明文字的位置，“字体font”可以选择字体，“角度angle”可以选择文字的旋转角度。

“labels”，设置轴的刻度值。

“坐标平面axisplane”设置轴平面，一般不改动。

“坐标轴属性axis”设置轴线属性。

2、“刻度ticks”选项卡

设置轴线上刻度的长度，方向，主刻度和辅助刻度。

双击图的轴部弹出窗口

图3-26底部坐标轴属性对话框

3、“比例scaling”选项卡

设置刻度值（label）的起始值（firstmajor），间隔（major）和最后值（lastmajor）。

其它值一般不修改。

4、“网格线gridlines”选项卡

用来设置等高线图的坐标网格，用鼠标点击“显示show”即可。

最后，设置好所有的选项后，点击“文件菜单（F）”的“保存”选项，选择默认的“*.srf”格式进行保存，则等值线图正式绘制完毕。

3.5图件的覆盖与拆解

如果在同一文件里绘制完成井位坐标图和等值线图后，看不到井位坐标，则说明井位作标图被等值线图挡住了，需要在左边的“目标管理窗口”把井位坐标图调整到等值线图的前面。

（如图3－26）

图3-26调整井位坐标图的叠置顺序

另外在同一文件里绘制完成井位坐标图和等值线图后，经常会发现两幅图的坐标不能准确对齐，如果用手动调节的话，肯定不精确，这时就可以采用“覆盖地图”方法。

首先在键盘上按“Ctrl＋A”或点击鼠标，将两幅图都选中，执行“地图（M）下的“覆盖地图”选项，就可以将两副图形精确对齐了。

（如图3－27）同样的办法，选中好图件后，执行“地图（M）下的“拆解覆盖（B）”选项，可以把两幅图拆开。

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