一种绘制等值线的新方法

<P>摘要：本文在介绍地理信息系统（GIS）软件Mapinfo和三维绘图软件Surfer各自特点的基础上，重点探讨了将二者结合绘制等值线的基本思路，从而为等值线的绘制提出了一种较实用的新方法。</P>
<P>关键词：Mapinfo  Surfer  等值线</P>
<P>    等值线是进行地理要素空间特征分析的强大工具，可用以从总体上把握研究对象的空间变化特征，在水文、环境、气象、规划等领域都有广泛应用<SUP>[1]</SUP>。关于等值线的绘制，传统上常常利用人工勾绘，再通过技术熟练的专门人员进行清绘的这一套过程完成。这种方法效率低下，已逐渐被淘汰。随着计算机技术的发展，已有越来越多的软件可用于等值线的绘制，如Surfer、Matlab等。作为专门进行空间数据分析的地理信息系统（GIS）软件如Arc/Info、Mapinfo等在绘制等值线方面也有自己的优势<SUP>[2 ,3]</SUP>。但就使用情况来看，这些软件各有长处，而在完成实际工作时又都存在着一定的缺陷。本文通过笔者的使用经验，探讨如何把Mapinfo和Surfer结合起来，将这一工作做得更好。</P>1.  概述
<P>    等值线绘制的基本原理是，利用空间上若干离散点的属性数据（如水文上各观测站测得的降水量、蒸发量，气象上各站在某一时刻的气压等），通过内插法生成一系列光滑曲线即等值线，同一条等值线上所代表的属性值是处处相等的。具体使用的内插法很多，如最近距离法、最小曲率法、三角网格法、多项式回归法等。</P>
<P>    Mapinfo是目前非常流行的地理信息系统软件，虽然它的专业性能还赶不上Arc/Info这样的大型专业地理信息系统，但由于其界面友好、操作简单、价格便宜等特点，在水利、环保、城市规划、气象等部门都得到广泛使用。在绘制等值线方面Mapinfo4.0以前的版本尚无此功能，R4.0以后，加拿大的Northwood Geoscience公司为Mapinfo开发了一个专门绘制等值线的软件Vertical Mapper，安装后可与Mapinfo一起使用。但笔者发现该软件绘制等值线的方法有限，例如它只能通过三角网格内插、矩形网格内插等三种方法生成等值线，在实际应用中会受到一定的限制。</P>
<P>    Surfer是一个小巧而实用的三维绘图软件，在Windows系统中运行。它具有如下特点：（1）可通过一系列x、y、z值绘制三维图，包括等值线图，而且等值线的生成方法几乎包括了传统上地图绘制中的所有方法；（2）可通过z=f(x,y)这样的函数关系绘制函数图像（Surfer不能绘制二维函数图形），有强大的数据处理功能；（3）能够直接读取Excel文件，实现与Office97接口；（4）支持地图的数字化，只要安装了数字化仪，Surfer就可通过数字化过程生成电子地图；（5）完善的图形标注功能；（6）绘制的图形可转换为多种图形文件格式。正是由于这些特点，Surfer在绘制等值线方面显示了其强大的功效。Surfer在绘图方面也有其不足之处，最关键的有两点：（1）点状要素的显示和定位较差；（2）层的功能较弱。</P>
<P>    由此可知这两个软件各有优缺点，因此如何把二者结合起来，发挥它们的长处，从而更加高效地绘制出令人满意的等值线，是本文讨论的重点。</P>2.  数据格式转换
<P>将Mapinfo和Surfer结合的关键是二者数据格式的转换。其基本思路是：将Mapinfo中生成的底图（如行政区划图）转换为Surfer数据格式，并在Surfer中作为底图载入；将Mapinfo中用于表示各测站位置的图层转出，从而获得在Surfer绘制等值线的测站位置坐标。</P>
<P>2．1  底图的转换</P>
<P>    底图的转换主要是利用Mapinfo和Surfer的数据格式交换文件进行，Mapinfo的格式交换文件为mif文件，而Surfer则为bln文件。首先在Mapinfo中打开要转换的地图，在Table菜单中选择Export命令，将其转为扩展名为mif的文本文件，然后用记事本等文本编辑软件打开，会发现mif文件有如下文件头：</P>
<H2>Version 300</H2><EM>Charset "WindowsSimpChinese"
</EM><EM>Delimiter ","
</EM><EM>CoordSys Earth Projection 1, 0
</EM><EM>Columns 10
</EM><EM>  ID Integer
</EM><EM>  ID2 Integer
</EM><EM>  Length Float
</EM><EM>  Dir Smallint
</EM><EM>  FNODE Integer
</EM><EM>  TNODE Integer
</EM><EM>  LPOLY Integer
</EM><EM>  RPOLY Integer
</EM><EM>  LENGTH_1 Float
</EM><EM>  SR_ID Integer
</EM><EM>Data
</EM>将此文件头删去，剩下的部分就是有关图形对象的坐标控制信息。如果在Mapinfo中的对象是一多边形，则在mif文件中有"Region  1"的标记，其后是组成该多边形的节点的个数，将标记删去，并在节点个数后加"，"和数字1。如果对象是曲线，则标记为"Pline n"，其中n代表组成曲线的节点数，将Pline删去，同样在其后加上"，"和数字1。如果对象是直线，则标记为"Line"后加该直线始末点的坐标，这时就要将"Line"改为"2，1"，并将起点和终点坐标分为两行表示。在mif文件中还有一些格式控制代码，必须全部删去，最后将文件另存为".bln"形式，这样Mapinfo的mif文件就成功地转换成了Surfer所承认的bln文件。对于比较复杂的地图文件，这一转换过程似乎较为麻烦，但利用Word等编辑软件强大的查找替换功能，速度将很快。

<P>在此要注意的是，笔者经过实验后发现，只有Mapinfo中的线状和面状对象如曲线、多边形等转换后才能在Surfer中显示，而点状对象和文本对象转换后无法显示。</P>
<P>2．2       点状对象的转换</P>
<P>点状对象（可理解为测站）转换的目的主要是为了能在Surfer的Worksheet窗口中获得各点的坐标，这是由于Surfer本身没有坐标控制功能，其坐标必须手工输入或从外部数据获得。为了转换方便，可在Mapinfo中将其作为单独的表（Table）来存储。转换的过程大致与线、面状对象转换过程相似，也是将文件头和格式控制代码如"Symbol (35,0,12)"以及标记"Point"等删去，这里就不再赘述。但是要注意两点：（1）修改后的文件最好保存为.dat文件；（2）各点的顺序与在Mapinfo的浏览窗口中各点的先后顺序相同。</P>
<P>上面讲述的是格式转换的基本过程，利用C、Fortran等高级语言编写程序将能使这一过程快速自动进行，而不需手工修改，有兴趣者不妨一试。</P>3.         等值线的绘制与显示<SUP>[4]</SUP>

<P>首先要在Surfer的Worksheet窗口读入.dat文件，则A列和B列就是各点的坐标值，可以在以后各列中输入属性数据，如降水量、气压、污染物浓度等。以后的过程就与用Surfer绘图的一般过程相同。</P>
<P>等值线图绘好后，还存在一个与底图叠置的问题。先将编辑好的底图.bln文件用Map菜单的"Load Base Map"命令载入，再将其与等值线图同时选中，用Overlay命令即可实现坐标的准确匹配。Surfer还有一个功能，即可以通过Limits命令设置地图的显示范围，非常方便。</P>  1.         结语

<P>本文主要讨论了将Mapinfo与Surfer结合绘制等值线的一般方法和过程，这仅仅是笔者在结合使用Mapinfo和Surfer中的一些经验和体会，在遇到实际问题时还有很多细致的工作要做。相信随着操作的不断熟练和经验的不断积累，将这两个系统结合起来，会发挥其它方面更大的作用，而不仅仅局限在等值线这一方面。</P>  
参考文献：

<P>1．朱光,季晓燕,戎兵编著.地理信息系统基本原理及应用.测绘出版社,1997</P>
<P>2．樊红编译.ARC/INFO地理信息系统.武汉:武汉测绘科技大学.1996</P>
<P>3．王瑞民编著.Mapinfo 5.x 使用指南.北京:中国铁道出版社,2000</P>
<P>4．Surfer帮助文档</P><STRONG>A New Method on Plotting Contours
</STRONG>—Discussing the Integration of Mapinfo and Surfer
  
Mao Xinghua
(Shanghai Hydrology General Station, Shanghai, 200232)
  

<H3>Abstract</H3>   The paper firstly introduces the characteristics of Mapinfo, a geographic information system (GIS) software and Surfer, a good three-dimension plotting software. Then, as an emphasis of the paper, the basic thought on how to plot better contours by integrating Mapinfo and Surfer is discussed, and a new applied contour-plotting method is thus put forward.

<P><STRONG>Key words: </STRONG>Mapinfo  Surfer  Contour</P>

<P>很好</P>

楼大试验的是多大数据量的？弱弱的问一下：OrigenPro能在这方面结合使用吗？那个画等值线也不错的<img src="images/post/smile/dvbbs/em05.gif" />