surfer8初学者手册.ppt

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Surfer8.0初学者手册,吉林大学地球探测科学与技术学院吴燕冈2011.5,一、简介,GoldenSoftwareSurfer8.0（以下简称Surfer）是一款画三维图（等高线，imagemap，3dsurface）的软件，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（help菜单）对如何使用surfer解释的很详细，其中的tutorial指导教程更是清晰的介绍了surfer的简单应用，应该说surfer软件自带的帮助文件是相当完美且容易阅读的,只要学过英语的人都可以很快上手。

Surfer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。

由于surfer是美国的一个软件，它不提供对中文的支持，这可以算得上一个小的遗憾。

Surfer的主要功能是绘制等高线图（contourmap），此外它还可以绘制postmap，classedpostmap，vectormap，imagemap，wireframemap，3dsurfacemap，等形式的图形。

其功能是比较强的，但没有各种投影变化是它的一大缺点。

尤其是在等高线领域，这不能不说是它的应用受到限制的地方。

由于surfer软件没有中文说明书，对一些初学者来说可能会存在上手较难的问题。

二、等高线的绘制,Surfer的最主要的功能是绘制等高线图，但并不是具有了数据文件就可以直接绘制等高线，surfer要求绘制等高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grd文件格式，才能绘制等高线（当然，可以直接生成surfer接受的ascii码的grd文件格式，这样就可以直接作图，此方法将在后面介绍，首先介绍常用的作图方法）。

假设有三列数据分别为X，Y，Z，其中Z为点（x，y）处的值，存在文件test.dat中，其中第一列是X坐标，第二列是Y坐标，第三列是（x，y）上的值Z，则绘制等高线的步骤如下：

步骤一：

把数据文件转换成grd文件1.打开菜单Grid|Data.,在open对话框中选择数据文件test.dat2.这会打开“GridData”对话框。

在“DataColumns”中选择要进行GRID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。

选择好坐标XY和Z值后，在“GridingMethod”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Grid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，则最好选择距离平方反比法（inversedistancetoapower）或Kriging方法。

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。

在“OutputGridFile”中输入输出文件名test.grd，然后在“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”或数据个数“of”，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“of”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。

点“ok”，画图所需要的grd文件test.grd就生成了。

步骤二：

画等高线打开菜单“Map|CountourMap|NewCountourMap”，在“OpenGrid”对话框中选择刚才输出的grd文件，如test.grd，点“ok”，则一副等高线图就画完了。

步骤三：

等高线图的设置在所画的等高线图中双击鼠标，或点击右键，选中“属性”，就会出现设置等高线的各种属性，在图的边缘双击鼠标则可以改动坐标轴的属性。

等高线图的着色（fill）和设置双击等高线图，就会出现“map：

countourproperities”对话框，现在介绍此对话框中的设置。

map：

countourproperities对话框中的设置：

“General”选项卡中：

1、“inputgridfile”为打开的等高线图的grid文件名，你可以修改此处，打开不同的文件，点一下打开文件图标旁的“i”图标，则可以看到当前grid文件的基本统计信息，如最大最小值等。

2、“filledcountours”选中fillcountour（在前面的方框中点一下鼠标），就可以画着色的等高线图了，如果再选中下面的“colorscale”的话，则可以在等高线图旁边给出色彩棒。

3、“smothing”选中的话可以对等高线进行平滑，在amount中有“低、中、高”三种选择。

这一项一般可以不选，除非你画出的等高线图中的等高线非常的不平滑，这项只起到美化图形的结果，没有更大的意义。

4、“blankedregions”这项可以对空白区域进行着色，只有在你的等高线中有空白区域时才有意义，一般不用。

5、“faultline”可以设置等高线的粗细颜色等。

“Levels”选项卡中：

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

如不想人为改动，可用缺省值。

双击level下面的数字，可以单独更改等高线的值，但要注意等高线从小到大的规律，不能瞎改。

2、“line”点击“line”可以设置等高线的线型。

3、“properities”选中“uniform”，则线型是统一的，选中“gradation”，则线的颜色是渐变的。

选择好“properities”后，就可以更改下面的线型（style）和颜色（color）已经线的粗细（line）。

当选“gradation”时，线的颜色是渐变的，点一下color旁边的颜色区，就会出现“colorspectrum”选项，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，也可以自己加入“盾形”图标，加自己的颜色。

或是用“load”调用调色板文件（*.clr），在surfer8目录下就有。

“affectedlevels”可以有选择的对等高线的线型颜色进行设置，这里不再详细介绍，只要自己动手改改那里边的三个数字，你很快就会弄明白。

此外，还可以通过双击line下面的线来改变某一根等高线的具体属性。

4、“fill”此选项只有在着色等高线图中才有效，对单独的等高线图无作用。

点击“fill”设置着色。

着色与“line”选项中的内容类似，不再详细介绍。

同样，可以通过双击“fill”下面的具体颜色条来对特定的等高线区域进行着色。

5、“labels”设置等高线标注数字，比较简单。

双击下面的“yes”或“no”可以改变是否显示标注。

6、“hach”用来画等高线的上下方向（即上山或下山方向），一般不用。

7、“add”和“delete”在右边的按钮。

当选中某一level后，点“add”按钮可以在两个level之间插入一新的level。

Delete按钮则删除选中的level。

“view”选项卡中用来调整等高线图的整体方向，除了在3dsurface情况下，一般不用。

“scale”选项卡中用来设置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。

“limits”选项卡中：

可以用来裁剪等高线图（通过设置xy的最小最大值），从而得到感兴趣地方大小的图形。

“background”选项卡中：

可用来设置背景填色，一般不用。

横纵（xy）坐标轴的设置：

双击横轴和纵轴所在的位置，就可以打开坐标轴属性对话框“mapbottom（orleftortoporright）axisproperties”下面以bottom轴为例，其它类似：

“gernal”选项卡：

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

“labels”，设置轴的刻度值。

“axisplane”设置轴平面，一般不改动。

“axis”设置轴线属性。

“ticks”选项卡：

设置轴线上刻度的长度，方向，主刻度和辅助刻度。

“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。

“gridlines”选项卡：

用来设置等高线图的坐标网格，用鼠标点击“show”即可。

此外，以上等高线的所有属性都可以通过双击左边的“objectmanager”（或在“view”菜单中）属性窗口来设置，与直接在图中设置无异。

三、在等高线图上加上背景地图,我们经常需要把世界地图放在等高线图下面作为参考，世界地图在surfer中的格式是*.bln,*.gsb,*.jpg,*.gif等多种形式，比较常用的是*.bln文件，这些地图在surfer的官方网站http:

/在surfer中打开map|basemap.然后打开world0360.bln文件，就可以画出世界地图了。

用view|fittowindow可以很好的显示。

然后可以把相应的等高线图用第二部分的方法画出（注意basemap的网格坐标必须与等高线图的网格坐标一致，至少basemap的网格坐标要包含等高线图的网格坐标）。

再按F2键（选中所有对象，或ctrl+A），点击map|overlaymaps就可以将两幅图合成一副图。

打开view|objectmanager，选中base，点右键，选orderoverlay|movetofront就可以将背景图移到前面一层。

这样一份好的等高线图就画好了。

（basemap）（世界地图或局部地图）,四、bln文件及blank作图,大家看了第三部分的图有可能会奇怪，为什么你的等高线只在海洋上有，陆地上怎么没有呢？

这就是此节要讲的内容。

首先讲一下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是背景地图曲线中点坐标的个数，如果xn=x1，yn=y1，那么所有的点将围成一个圈。

如果不是这样，则是一条不闭合的曲线。

flag的值为1或0，当flag=1时，闭合曲线里面的等高线可以用此bln文件blank掉（即将闭合曲线中的等高线消除），如果flag=0，则是曲线外面的等高线被blank。

我所提供的bln文件为flag=1的格式，当然可以将其改成0。

简单介绍了bln文件的格式，再来介绍怎样blank等高线。

假设我们已经有了一个全球的等高线图，其原始数据文件为1.grd.打开grid|blank.选择文件1.grd，ok，然后在新的对话框中选择world0360.bln,ok，再在新的对话框中输入要输出的grd文件的名字，点ok就可以得到一个blank过的grd文件（假设为out.grd），则用out.grd再做等高线图，即可出现我所给第三部分中图的效果。

五、应用surfer给出数据文件统计的性质,在应用数据作图前，有时候需要知道每列数据的统计性质，如最大值，最小值，标准差等。

应用surfer的worksheet可以很方便的解决此问题。

打开file|new选中worksheet，则出现一个类似excel的表格，在此环境下，可以用file|open来打开需要查看的数据文件，譬如test.dat。

如果我们想知道B列的统计性质，则点击B，再打开菜单data|statics.，选“ok”，就会出现统计结果。

同时，我们还可以对各列进行数学运算，譬如我想生成新的一列D，它是B列的平方加上C列的和，则先点击D列（空白列），再打开菜单data|transform.在transformequation下输入“D=B*B+C”点击“ok”，则会生成D列数据，只要将文件另存为新文档就可以了。

当然，你还可以用surfer的worksheet做很多类似的计算。

应该说，surfer的这一功能是很实用的，当然，还可以用data|sort.对数据进行排序。

六、postmap和classedpostmap,有时候，我们需要在basemap中添加台站的坐标，并用三角，五星等符合将其标出，且在旁边写上台站的名字，这可以用postmap和classedpostmap完成。

首先介绍postmap，它的数据文件一般格式是:

x1,y1,label1x2,y2,label2.xn,yn,labeln其中，xn，yn为坐标值，label为数字或文字。

还是以test.dat为例子，打开map|postmap|newpostmap.，选择文件test.dat，选“ok”，则会出现一副postmap的图，双击图的中央，就会打开其属性。

在gernal选项中可以设置坐标列，以及symbol（可更改为其它的形状，缺省为十字）。

在labels选项中，可以通过“worksheetcolumnforlabel”设置label，此处我们选择c列，则c列的值会出现在每个坐标点的上方。

（如图所示）至于其它的设置跟等高线类似，不再详述。

至于classedpostmap与postmap类似，只是对不同的点，根据某些规则分类而已。

譬如还是test.dat文件，我们把c列看成是每个点的高程，则可以根据高程对各点分类。

如高程在2554的用十字表示，88105的用三角表示等。

打开map|postmap|newclassedpostmap.，选择文件test.dat,选“ok”，则出现一副classedpostmap，双击图可以编辑属性，这里会多一个“classes”选项卡，这里的选项最大最小值，symbol等都可以改，不再详述。

需要注意的是classedpostmap至少要有三列数据，其中第三列就是分类的标准。

七、vectormap向量图（或风向图）,很多人是学习大气和海洋的，因此经常要画风向量图或海流的向量图，surfer可以轻松的完成，且图形可以调整，因此可以生成很漂亮的图形。

vectormap分1-gridvectormap和2-gridvectormap两种。

1-gridvectormap可以给出坐标点的方向和振幅大小，但它一般表示的是等高线的下山方向和大小，是等高线图的一种特殊表现方式，如应用test.dat就可以做出。

打开map|vectormap|new1-gridvectormap，选中test.grd，则会出现一副箭头图。

通过双击图的中央可以编辑它的属性，此图一般很少应用，因此其属性设置不再详述，感兴趣的同学可以自己试一下。

2-gridvectormap用到两个不同的grd文件，一般讲这两个文件应该有相同的坐标网格。

2-gridvectormap的grd文件可以有两种表示方法，一种是直角坐标形式，一种是极坐标形式。

对直角坐标形式，其中一个grd文件里是x方向的值，另一个是y方向的值。

对极坐标形式，一个grd文件是vector的方向，另一个grd文件是vector的振幅值。

下面举个具体的例子来说明如何作图。

假设我们已经有了风分量u和v的两个直角坐标的grd文件（包括xywindu三个分量），名字分别为amipii.u.Jan.sp.dat和amipii.v.Jan.sp.dat两个grd文件（需要注意的是，这两个文件已经是ascii码的grd文件，看不到相应的三个分量，但不需要再进行grid过程，可以直接应用，至于如何生成这种形式的grd文件，将在后面具体解释）。

打开map|vectormap|new2-gridvectormap，将打开“openxcomponent（angle）grid”对话框，此时选中amipii.u.Jan.sp.dat（注意，需要在文件类型中选择allfiles（*.*）才可以选择*.dat文件），随后会打开“openycomponent（length）grid”对话框，文本框:

此时选中amipii.v.Jan.sp.dat，选择“ok”，就会出现一副风的箭头图，再加上basemap就成了一副很漂亮的图。

通过双击就可以打开此图的属性（mapvectorsproperties）。

注意:

在“data”选项卡中，coordinatesystem要选cartesian（x,y）（如果你用极坐标，就选polar（angle,length）。

在“symbol”选项卡中可以修改箭头的形状，线的属性，其中frequency是设置x和y方向需要箭头的频率，此处我们改为3，3，即在x和y方向都是每3点画一个箭头，也即省略了两点。

其中的colorscaling可以会色彩箭头，大家可以看一下效果（此处我没有改动）。

在“scaling”选项卡中，可以设置箭头起始点的位置（symbol项），以及箭头长度的比例形式（线性，log，平方根等，在scaling项中改）。

在右边还有两个选项，一个是反转箭头方向，一个是给出箭头的图标（legend），选中后者。

在下面可以设置箭头的各个属性（mangitude，shaftlength，headlength和symbolwidth，分别表示风的振幅大小（可改，这里选用缺省值），箭头杆的长度，箭头头的长度和箭头的宽度，这里其最小最大值分别为（后三项）0.04in，0.2in，0.04in，0.04in，0.01in，0.01in）。

在“scale”选项卡中，选择xscale下的length为6in，yscale下的length为3in。

其它属性不做改动，即可生成我所给的图形。

当然，你也可以给出风uv项的角度和振幅，用极坐标来画图,这其中要注意极坐标的参考点可以是东（角度逆时针）或北（角度顺时针），请注意选择（在属性的“data”选项卡中修改，且其角度可以用度或弧度作单位，请小心区分）。

八、ascii码的grd文件及插值问题,在第七部分给出的grd文件是ascii码的直接grd文件格式，无需进行grid过程，这样做简单，准确，可以在工作和学习过程中提供很多方便。

下面做一详细介绍：

ascii码的直接grd文件格式包括5个文件头信息（关于网格的限制），然后是z的值，值得注意的是，这种文件格式必须用空格来区分两个数据。

其一般格式为:

DSAA（注意，必须大写且从第一行第一列开始，即DSAA前面不能有空格）nxny（x方向网格点的个数nx,y方向网格点的个数ny）xloxhi（x方向网格点的最小值和最大值）yloyhi（y方向网格点的最小值和最大值）zlozhi（z方向网格点的最小值和最大值）gridrow1（z的值在点（x1,y1）,（x2,y1）,.（xn,y1）gridrow2（z的值在点（x1,y2）,（x2,y2）,.（xn,y2）gridrow.gridrown（z的值在点（x1,yn）,（x2,yn）,.（xn,yn）注意,此处x1xn，y1yn。

下面是一个具体的例子:

DSAA10100.09.011.020.025.0097.1991.0377.2160.5546.6752.7364.0541.1954.9944.3025.0096.0481.1062.3848.7457.5063.2748.6760.8151.7833.6392.1085.0565.0953.0164.4465.6452.5366.5459.2941.3394.0485.6365.5655.3273.1870.8855.3576.2767.2045.7897.1982.0064.2161.9782.9980.3458.5586.2875.0248.7591.3678.7364.0565.6082.5881.3761.1689.0981.3654.8786.3177.5867.7168.5073.3774.8465.3595.5585.9255.7680.8875.5674.3572.4766.9375.4986.3992.1084.4155.0074.7766.0270.2975.1660.5665.5685.0789.8174.5351.6970.0054.1962.2774.5155.9555.4271.2174.6363.1444.99在这个例子中，共有100个z的值，其中x为10个，y为10个，x的最小最大值是0.0和9.0,y的最小最大值是11.0和20.0，z的最小最大值是25.00和97.19，最后是100个z的值，每行10个值，共10行。

当然，我们也没有必要这样排列，只有顺序不变，照样可以每行只有一个值，即类似下面的排法:

.（省略了文件头信息）91.0377.2160.55.74.6363.1444.99,surfer8中的插值哪种好?

如果你的数据的网格是均匀的，那么，最好用上述这种ascii码的grd文件直接作图。

这样做的好处是显而易见的，即不会产生作图误差，且不会出现其它小问题，如不能正确处理x和y坐标（当二者差异较大时等）。

不主张在作图过程中进行插值计算。

如果你的网格是非均匀的，则可能需要进行插值，如在前面介绍过在哪里选择，个人认为比较好的是前两种（inversedistancetoapower和Kriging方法），至于插值方法的详细介绍请参考help|contents|index中查找interpolation主题词，这里不再介绍插值问题。

此外，surfer还可以做imagemap，shadedreliefmap，wireframemap，3dsurfacemap等多种map形式，这些其实都是等高线图的其它表现形式,所用的文件就是grd文件，只是表现形式不同而已，至于具体设置，相信大家可以轻松搞定。

最后介绍一下surfer图形的输出，当作好图以后，可以按F2键，再按ctrl+c，就可以将图形复制，可以直接粘贴到word文档中。

此外，还可以通过file|export菜单输出各种格式的图形（如jpeg，wmf等）。

至于向量图eps的输出，可以通过eps打印机进行。

Surfer还有一些辅助功能，如函数直接作图等（在grid菜单中），标注文字，画简单的图形等，请自己参考help进行学习，这些在现在的基础上，应该是很简单的问题。