34 技术交流测绘技术装备季刊第8卷 2006年第1期
使⽤Surfer软件绘制地质图件和处理地质数据的⽅法
任印国1 魏永强2
（1.河北省⽔⽂⽔资源勘测局⽯家庄 050031；
2.黄河⽔利委员会信息中⼼郑州 450000）
摘要：本⽂在总结笔者多年使⽤Golden Surfer软件的基础上，介绍了Surfer软件的潜在功能及使⽤技巧，阐述了利⽤Surfer绘制地质图件及处理地质数据的⽅法。
关键词：Surfer 使⽤技巧绘制地质图件
1 引⾔
在地质⼯作中，必然涉及⼤量的图件绘制⼯作，随着计算机技术及其应⽤的发展和普及，各种商业化绘图软件迅速⾯市，计算机绘图已在地质⼯作中得到⼴泛应⽤。利⽤计算机绘制地质图件，可以⼤⼤减轻
⼯作量，提⾼⼯作效率。同时，利⽤计算机可以对原始数据进⾏筛选、处理，便于数据的修改，⽽且使绘出的图件更精确、更少地有⼈为的偏见。
在众多的商业化绘图软件中，美国GOLDEN软件公司的Surfer软件，以其⽅便、直观、快捷、安装简单、对系统要求低等优点得到⼴⼤⽤户的青睐，成为普及度最⾼的绘图软件之⼀。
Surfer是⼀套在Windows操作环境下运⾏的⼆维和三维图形绘制软件，利⽤它可以绘制等值线图、3D⽴体图、阴影地貌图、⽮量图等。该软件⾃带有数据编辑器，使⽤⽅法和对数据的处理与Microsoft Excel⼤致相同，⽽且可以直接处理Excel⽂件，能迅速地将离散的数据通过插值转换为连续的数据曲⾯。⽬前，该软件的最⾼版本是Surfer8.0，其中提供了包括克⾥格法、距离倒数加权法、多元回归等九种插值⽅法，可以满⾜不同应⽤⽅向的插值需求。
对于Surfer软件的使⽤，多数地质⼯作者仅是利⽤其默认设置简单地绘制等值线图、3D⽴体图等，对于Surfer软件对图形和数据的进⼀步深⼊处理缺少研究，再加上⽬前Surfer软件缺少中⽂版和中⽂帮助⽂件，这更加不便于⼴⼤⽤户的学习和使⽤。本⽂在总结笔者多年使⽤Surfer软件的基础上，介绍了Surfer软件的潜在功能及使⽤技巧，阐述了利⽤Surfer绘制地质图件及对地质数据的处理⽅法。
2 地质图件与地质数据的特点
地质图是把地质信息按⼀定的图例和⽐例尺标绘在平⾯图（或地形图）上的⼀种图件。其中，地形图反映地⾯的⾼低起伏和基本地貌特征，在控制点测量的基础上，经插值绘制⽽成，变化过程具有连续性；地质图⼀般⽤来表⽰⼀定区域内的地壳或基岩的成分、构造和分布规律。地质图形由于专业特性，和其它领域的图形有很⼤不同，地质体多为不规则形体，界线多由圆滑曲线构成，常⽤⼤⾯积⾊块和花纹来表⽰不同性质的地质体；图件中常需要加⼊⽐例尺、图例、⽅位、责任栏等；对地质图件需要分层管理，每⼀层上放置某⼀类地质形体，如等⾼线、构造等。由于受构造作⽤（如断层）的影响，地质数据往往具有不连续性，要求绘图软件在处理地质数据时必须考虑相关的影响因素，对于⾃动插值⽣成的图件必要时仍需要进⾏⼿⼯修改。Surfer的软件的⾼级功能如图层叠加、⽩化、处理断层数据等恰好可以满⾜地质图件的应⽤要求。 3 利⽤Surfer绘制地质图件和处理地质数据
3.1 在地图上添加“指北针”
在绘制地质图件时，往往需要在图上加上指⽰北⽅向的指向箭头，并且要求指向箭头能够随着地图的旋转⽽旋转。在Surfer中提供了多达30种的⽅向箭头，实现⽅法如下：
（1）创建⼀个含有指向箭头的标注层，右击标注点，在属性窗⼝中将符号类型改为“GSI North Arrows”，从中选择⼀种满意的指向符号。
肘内翻
（2）调整好指向箭头的位置、⼤⼩、⽅向，然后将含有指向箭头的图层与绘制的地质图件进⾏叠加即可。图1为添加了“指北针”和包含有两个⽩化区域的等值线图。
图1 添加了“指北针”和包含有两个⽩化区域的等值线图
3.2 ⽩化⽂件的使⽤
在Surfer中默认的插值区域为数据⽂件中离散第二代测序
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点坐标x,y得最⼩值和最⼤值所围成的矩形，经过插值⽣成的图形边界为矩形，但在实际情况下，我们的研究区域可能具有不规则边界，或者需要隐藏图形中的某些区域、添加图签等，这时就⽤到Surfer 的⽩化（Grid | Blank）功能。
3.2.1 ⽩化⽂件[.BLN]格式
[.BLN]⽂件是以ASCII⽂件格式存储的⽤来描述⽩化边界及⽩化信息的⽂件，其格式如下： length,flag "Pname 1"
x1,y1
x2,y2
...
xn,yn
x1,y1
length,flag "Pname 2"
x1,y1
x2,y2
...
xn,yn
西安车辆厂
x1,y1
其中，length 是⼀个⽤来表⽰组成⽩化区域定点（X,Y）坐标对的整数；flag取值为0或1，若flag 为1，则⽩化指定区域内部，若flag为0，则⽩化指定区域外部；Pname是⼀个⽤来指定⽩化区域 ID 的可选参数；以下是组成⽩化区域定点的（X,Y）坐标对，每⾏存储⼀对（X,Y）坐标，最后重复x1,y1表⽰所描述的对象是封闭区域。
3.2.2 ⽩化⽂件的编辑及使⽤
可以使⽤Surfer的worksheet或其他任何⼀种⽂本编辑器按照上述格式制作⽩化⽂件，⽂件后缀名为[.BLN]。在⼀个⽩化⽂件中，根据实际需要可以指定多个⽩化区域。对于已经⽩化的⼆维图形，可以在属性窗⼝|Blanked Regions中指定⽩化区域的填充形式及⽩化区边界线类型。
在进⾏了⽩化处理的[.GRD]⽂件值中，⽩化区域的默认值为1.70141E+038，在等直线图上⽩化区域不被显⽰，在3D图中⽩化区域为低的平⾯区域。我们可以⽤以下⽅法修改⽩化区域的值：
（1）在Grid|Convert菜单下将GS Binary （*.grd）⽂件格式转换为GS ASCII（*.grd）⽂件格式；
（2）使⽤⽂本编辑器将默认⽩化值1.70141E+038替换为期望值即可。图2为⽩化区域值已修改的3D北纬31度录像带
⽴体图。
图2 修改了⽩化区域值的3D⽴体图
3.3 对Surfer⽣成的等值线进⾏个别编辑
对于Surfer⽣成的等值线，有时需要进⾏个别编辑，但⼜不希望影响到周围其他的等值线，可有以下两种⽅法实现：
（1）选择Grid | Grid Node Editor菜单，打开需要修改的等值线图，默认情况以⼀个⼩的“+”来表⽰⽹格点。单击需要修改的⽹格点，Surfer会在⽹格点编辑窗⼝顶部显⽰所选点的x,y坐标及z 值，将z值改为期望值即可，这样的修改不会影响到周围的等值线。
（2）将等值线图复制到“粘贴板”，选择Edit | Paste Special菜单，在弹出的对话框中选择Picture，并且选中Break Apart Metafiles复选框使之有效，将图形粘贴在适当的位置。执⾏Arrange | Break Apart
菜单将复合图形拆散，选中需要调整的等值线，在Edit菜单或右键快捷菜单中执⾏Reshape命令，重新调整等值线的控制点⾄恰当位置即可。
3.4 计算包含在等⾼线间的区域⾯积
在某些情况下，我们需要计算包含在两个⽔平⾯间的区域⾯积，以下⽅法可以帮助我们实现：执⾏Grid | Volume菜单命令，选择需要计算的等⾼线图。在弹出的对话框中将选择的等⾼线图作为“Upper Surface|Grid File”，指定第⼀个⽔平⾯⾼程值
为“Lower Surface| constant”的参数，在产⽣的“体积与⾯积报告”中记下“Positive Planar Area”的数值。对同⼀等⾼线图指定另⼀⽔平⾯⾼程值，在产⽣的第⼆个“体积与⾯积报告”中也记下“Positive Planar Area”的数值。最后将两个数值相减即得到含在两个⽔平⾯间的区域⾯积。
利⽤同样⽅法将“Positive Volume”值相减还可得到夹在两个⽔平⾯间的体积。
陆修静3.5 在[.GRD]⽂件中计算给定位置（x,y）处的z值
可以使⽤Grid | Residuals命令计算给定位置（x,y）处的z值。⾸先在“Worksheet”窗⼝中创建⼀个包含（X,Y）坐标及⼀列对应值为0的数据⽂件，然后执⾏上述命令即可。Grid | Residuals命
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令将[.DAT]⽂件中的z值与[.GRD]⽂件中的z值相减即zData - zGrid，所以使⽤⼀列0作为zData时，得到结果是[.GRD]⽂件中的z值zGrid的负值。最后再利⽤“Worksheet”的“Data|Transform”命令作zGrid=-zGrid变换，即可得到对应位置（x,y）处的z值。
3.6 处理断层数据
商标法论文
默认情况下，Surfer对[.DAT]⽂件中数据“⼀视同仁”，利⽤所有数据进⾏插值，⽣成规则矩形格⽹，将插值数据保存为[.GRD]⽂件。但是在地质图件绘制过程中，经常遇到包含有断层的问题，这时我们希望Surfer在插值时能对断层两盘的数据分开处理，分别插值，下⾯就介绍Surfer对断层数据的处理。
我们可以在进⾏插值时通过定义断层线来处理包含有断层的数据，位于断层⼀侧的数据不会被直接⽤来计算断层另⼀侧⽹格节点的值。⽀持含有断层数据的插值⽅法有：距离倒数加权法、克⾥格法、最⼩曲率法、最近邻点插值法和径向基函数插值法。
（1）断层数据⽂件的制作⽅法与⽩化⽂件的制作相同，同样为[.BLN]⽂件，只是不要重复x1,y1，表⽰所描述的是⼀条折线。
（2）对原始数据进⾏插值时，在“离散数据插值”（Scattered Data Interpolation）对话框中选中“Faults and Breaklines”，指定断层数据⽂件，断层数据⽂件中包含的断层线条数及控制点个数会在
⽂件名下⽅显⽰出来。选择恰当的⽀持包含有断层数据的插值⽅法对数据进⾏插值，⽣成[.GRD]⽂件即可。图3为包含两条断层的等值线图。
图3 包含两条断层的等值线图 3.7 只打印图件的⼀部分
实际⼯作中，对于Surfer绘制的图幅较⼤的图件，有时我们既需要以整幅图作为研究背景，⼜需要对其中的⼀部分作重点分析。我们希望能将图件中的重点部分单独打印出来，以下⽅法可以帮助我们实现：
（1）选中整幅图件，在Map菜单或右键快捷键中选择Limits⼦菜单，指定⼦区域x,y的最⼤值和最⼩值。
（2）执⾏Map菜单或右键快捷键中Scale⼦菜单命令，调整⼦区域的显⽰⽐例及⼤⼩，然后打印即可。
4 在其他应⽤程序中控制Surfer
Surfer软件提供了强⼤的绘图和数据处理功能，是经常⽤到的软件包。我们在开发应⽤程序时，可以将Surfer集成到所开发的应⽤程序中，提⾼软件的开发效率。
Surfer被任何⽀持ActiveX⾃动化技术的编程语⾔完全控制，包括Visual Basic、Visual Basic for Applications、Visual C++或者Surfer⾃带的脚本编程语⾔，其⾃带的脚本编程语⾔与VBA⾮常相似。现在⼤多数编译器均⽀持ActiveX⾃动化技术。
关于Surfer与其他语⾔的集成开发，涉及到具体的编程语⾔，这⾥不再讨论。对此感兴趣者可以参考其它相关资料，Surfer⾃带有简单的例⼦供学习，Client.cpp：Visual C++编程实例；Script1、Script2、Script3：Visual Basic编程实例；Script4：JScript编程实例；Script5：VBScript编程实例。
5 结束语
Surfer是⽬前应⽤最为⼴泛的插值与绘图软件，作者在总结多年使⽤经验的基础上，利⽤软件的功能组合或巧取参数设置等⼿段，挖掘Surfer的潜在功能，拓展了该软件在绘制地质图件和处理地质数据⽅⾯的应⽤。
参考⽂献
[1] Surfer 7 Help[CP], (C) 1999, Golden Software,Inc
[2] ⽥黔宁.利⽤WIN-SURFER软件绘制物化探图件[J].物探化探计算技术，1998，20(4)：366
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