Surfer強(qiáng)大的插值功能和繪制圖件能力，已經(jīng)使它成為用來處理x、y、z數(shù)據(jù)的首選軟件，Grapher是繪制二維圖形的首選軟 件，Strater是專業(yè)的、高性能的測井和井孔繪圖軟件。《地理信息系統(tǒng)理論與應(yīng)用叢書：Surfer 10地學(xué)計(jì)算機(jī)制圖》在介紹Surfer軟件所涉及相關(guān)理論知識(shí)基礎(chǔ)上，用大量案例介紹軟件的使用操作過程，并簡要介紹了Grapher和Strater 軟件，達(dá)到理論基礎(chǔ)與實(shí)踐操作的統(tǒng)一。
本書可以作為高等院校地理、地質(zhì)、測繪、氣象、環(huán)保等專業(yè)地理信息系統(tǒng)和圖形圖像處理等專業(yè)的教學(xué)或?qū)嵙?xí)用書。也可作為高校和研究所相關(guān)領(lǐng)域（地理、地質(zhì)、地球物理、水文、工程、考古、海洋、生物、林業(yè)和氣候等）科技工作者及工業(yè)界數(shù)據(jù)分析的參考用書。
Surfer8具有的強(qiáng)大插值功能和繪制圖件能力，已經(jīng)使它成為用來處理XYZ數(shù)據(jù)的首選軟件。白世彪等編著的《Surfer10地學(xué)計(jì)算機(jī)制圖(附光盤)》在用大量案例介紹軟件使用操作過程的同時(shí)，也對Surfer8軟件所涉及的相關(guān)理論知識(shí)作了介紹，力求做到理論知識(shí)與實(shí)踐操作相統(tǒng)一。全書共分9章。第1～3章為Surfer8基礎(chǔ)知識(shí)和圖件繪制示例。第4章介紹了Surfer8支持的數(shù)據(jù)內(nèi)插方法。第5～6章介紹了數(shù)據(jù)分析和三維分析功能。第7章介紹了地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法及應(yīng)用。第8章介紹了文件的輸入與輸出。第9章是Surfer8編程語言CSScripter簡介。
前言
第1章 Surfer 10的基礎(chǔ)知識(shí)
1.1 Surfer 10簡介
1.2 Surfer 10繪圖窗口操作界面
第2章 Surfer 10菜單命令
2.1 繪圖窗口菜單命令
2.2 工作表窗口菜單簡介
2.3 節(jié)點(diǎn)編輯窗口菜單簡介
第3章 空間數(shù)據(jù)的投影變換
3.1 地理空間基礎(chǔ)
3.2 Surfer 10投影簡介
3.3 實(shí)例操作
第4章 離散數(shù)據(jù)格網(wǎng)化
4.1 格網(wǎng)文件
4.2 插值基本參數(shù)
4.3 鄰域搜索范圍
4.4 各向異性
4.5 分切線和折斷線
4.6 反距離加權(quán)插值法
4.7 克里金插值法
4.8 最小曲率法
4.9 改進(jìn)謝別德法
4.10 自然鄰點(diǎn)插值法
4.11 最近鄰點(diǎn)插值法
4.12 多元回歸法
4.13 徑向基函數(shù)插值法
4.14 線性插值三角網(wǎng)法
4.15 移動(dòng)平均插值法
4.16 數(shù)據(jù)度量插值法
4.17 局部多項(xiàng)式插值法
4.18 插值方法有效性評價(jià)
第5章 繪制常用圖件
5.1 繪制粘貼圖
5.2 繪制影像圖
5.3 繪制地貌暈渲圖
5.4 繪制矢量地圖
5.5 繪制線框圖
5.6 繪制曲面圖
5.7 繪制堆疊圖
5.8 繪制疊置圖
第6章 數(shù)據(jù)分析
6.1 簡單數(shù)學(xué)運(yùn)算
6.2 樣條平滑
6.3 濾波
6.4 微積分算子
6.5 傅里葉和譜分析
第7章 三維空間分析
7.1 繪制等值線圖
7.2 地形因子分析
7.3 等厚度圖分析
7.4 計(jì)算方向?qū)?shù)
第8章 體積、面積和剖面線
8.1 體積、面積計(jì)算
8.2 剖面線分析
第9章 地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法
9.1 地統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)
9.2 變異函數(shù)特征
9.3 變異函數(shù)理論模型
9.4 變異函數(shù)屬性設(shè)置
9.5 繪制變異函數(shù)曲線
第10章 地圖可視化操作
10.1 Map（地圖）屬性介紹
10.2 坐標(biāo)軸屬性介紹
10.3 底圖的基本操作
10.4 繪制地圖空白區(qū)域
10.5 繪制地圖邊界線
10.6 繪制帶角圖的地圖
第11章 文件的輸入與輸出
11.1 輸入文件
11.2 輸出文件
11.3 Surfer 10與地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換
第12章 Surfer編程語言-CS Scripter簡介
第13章 Grapher 9地學(xué)制圖
第14章 Strater 2地學(xué)制圖
主要參考文獻(xiàn)
術(shù)語索引
第1章 Surfer 10 的基礎(chǔ)知識(shí)
1.1 Surfer 10 簡介
1.1.1 Surfer 歷史
Surfer 是美國Golden 軟件公司的產(chǎn)品， 用于繪制等值線圖及相應(yīng)的三維圖形， 是科技工作者個(gè)人電腦常備的軟件， 應(yīng)用較廣。Golden 軟件公司是由Dan Smith 和Patrick Madison 1983 年在美國創(chuàng)立的。該公司一直致力于圖形軟件的開發(fā)， 于1985 年推出Surfer ， 后又于1986 年推出Grapher ， 1990 年推出Map Viewer 和1996 年推出Didger。現(xiàn)在， Golden 軟件公司在科學(xué)圖形軟件領(lǐng)域已處于領(lǐng)先地位， 上述的四個(gè)繪圖軟件已在全世界廣泛應(yīng)用， 用戶包括礦業(yè)、工程、醫(yī)藥、地學(xué)、生物等領(lǐng)域的研究人員、工程師和科學(xué)家。
目前Surfer 的最高版本為10 ， 其是在Windows 和NT 操作系統(tǒng)下最強(qiáng)大的、最靈活的和容易使用的繪制等值線圖及三維立體圖軟件包。自從1984 年以來， 在各國科技工作者中使用越來越普遍， 當(dāng)前全世界有幾十萬科學(xué)家和工程技術(shù)人員使用Surfer 軟件。越來越多的地質(zhì)學(xué)家、地球物理學(xué)家、水文學(xué)家、工程師、考古學(xué)家、海洋研究學(xué)家、生物學(xué)家、林業(yè)人員和氣候?qū)W家等已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了Surfer 簡單易操作和強(qiáng)大的繪圖功能。
1.1.2 Surfer 10 主要功能
Surfer 10 的主要功能有：
（1） 支持12 種內(nèi)插方法對離散的X 、Y 、Z 數(shù)據(jù)格網(wǎng)化， 生成規(guī)則的格網(wǎng)數(shù)據(jù)；
（2） 地圖堆疊時(shí)的透明度選擇。把不同的地圖堆疊在一起時(shí)， 可以自由的設(shè)定每個(gè)地圖的透明度， 不會(huì)出現(xiàn)上面地面遮蓋下面地圖的現(xiàn)象了；
（3） 強(qiáng)大的地學(xué)數(shù)據(jù)分析功能， 支持多達(dá)12 種變異函數(shù)理論模型， 計(jì)算殘差， 地形分析， 計(jì)算體積、面積等；
（4） 具有各種函數(shù)的運(yùn)算功能；
（5） 繪制等值線圖（Contour Maps） ；
（6） 可輸入底圖以便搭配3D 圖形/底圖（Base Maps） ；
（7） 可做文字標(biāo)志和粘貼圖（Post Maps） ；
（8） 圖形可做影像處理/影像圖（Image Maps） ；
（9） 可產(chǎn)生相片品質(zhì)的圖片/地貌暈渲圖（Shade Relief Maps） ；
（10） 繪制矢量地圖（Vector Maps） ；
（11） 繪制線框圖（3D Wireframe） ；
（12） 繪制曲面圖（3D Surface） ；
（13） 對兩個(gè)以上所選的地圖進(jìn)行堆疊生成堆疊圖（Stack maps） ；
（14） 在相同的坐標(biāo)系統(tǒng)下合并所選的地圖生成疊置圖（Overlay maps） ；
（15） 對給定數(shù)據(jù)定義坐標(biāo)系統(tǒng)并可以進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換；
（16） 圖形輸出可選EMF 、WMF 、CLP 、CGM 、BMP 、TIF 、JPG 、GIF 、EPS ， PCX 、PDF 、PNG 、PNM 、RGB 、SUN 、TGA 、AutoCAD DXF ， Golden 軟件的GSI 、GSB 、BLN ， Google Earth 的KML 、KMZ ， BNA Atlas Boundary ， MapInfo Interchange Format MIF ，ESRI Shapefile SHP ， X AVS X‐Image 等；
（17） 圖形輸入可選CLP 、WMF 、EMF 、GIF 、JPG 、TIF 、BMP 、ECW 、PCX 、PLY 、PNG 、RGB 、SUN ， Golden 軟件的GSB 、PLT 、BLN 、GSI ， BNA Atlas Boundary ， USGS DLG 、LGO 、LGS ， AutoCAD DXF ， PNM /PPM /PGM /PBM ， SID ，TGA ， VTK ， WMF ， SDTS Topological Vector Profile DDF ， DICOM3 Medical Image， MapInfo Interchange MIF ， ESRI Shape SHP ， ESRI ArcInfo Export Format E00 ，X AVS X‐Image 等；
（18） 在工作表里輸入資料可用ACCDB 、BLN 、BNA 、CSV 、DBF 、SLK 、TXT 、Lotus 、Excel 、ASCII 等格式；
（19） 文本文字上下標(biāo)、數(shù)學(xué)符號(hào)、線型符號(hào)、顏色都可定義；
（20） 工作表可讀入10 億個(gè)X 、Y 、Z 數(shù)據(jù)點(diǎn)；
（21） 用戶可以利用腳本語言（CS Scripter） 通過編程方便地控制Surfer 繪圖， 或在其他應(yīng)用程序中調(diào)用Surfer 繪制的圖件。
1.1.3 Surfer 10 新增功能
Surfer 10 新增的功能在網(wǎng)站http ：//www.goldensoftware.com/products/surfer/surfernew.shtml 上可以查閱， 或點(diǎn)擊Help ︱ Contents ， 在介紹書中選擇New Features page 也能查看， 主要有6 種。
1.便于操作
（1） 在Property Manager （屬性管理器） 中能夠?qū)λ袑ο蟮膶傩赃M(jìn)行更改；
（2） 與流行的Windows 窗口類似；
（3） View （查看） | Reset Windows （重新設(shè)置窗口） 能夠使管理器恢復(fù)到默認(rèn)值；
（4） Tools （工具） | Options （選項(xiàng)） 在任何窗口中能被打開；
（5） 空白節(jié)點(diǎn)在Grid Node Editor （格網(wǎng)編輯器） 中顯示為不同的顏色和形狀。
2.地圖特征
（1） 能夠輸入有投影系統(tǒng)的地圖；
（2） 能夠改變有投影的地圖；
（3） 使具有不同坐標(biāo)系統(tǒng)的同一范圍的地圖能夠正確疊置；
（4） 在Grid （格網(wǎng)） | Math （算術(shù)運(yùn)算） 及Grid （格網(wǎng)） | Function （函數(shù)） 所使用的各種運(yùn)算命令在surfer 10 中能夠被自動(dòng)保存在下拉菜單中， 便于下次操作；
（5） 能夠使地圖顏色反轉(zhuǎn)顯示；
（6） Map （地圖） | Overlay Maps （疊置地圖） 命令又重新可見；
（7） 能夠從基于格網(wǎng)生成的等高線， 影像圖， 地貌暈眩圖， 矢量圖， 線框圖及曲面圖中提取格網(wǎng)文件；
（8） 狀態(tài)欄能夠顯示選中圖層上的X 、Y 、Z 值；
（9） 使用Map （地圖） | Export Contours （輸出等高線） 能夠?qū)⒌雀呔�輸出成X 、Y 、Z 值的txt 格式；
（10） 能夠輸出為Google 的KML 和KMZ 文件格式。
3.繪圖及數(shù)字化特征
（1） 新的spline polyline 繪圖工具能夠創(chuàng)建平滑的線；
（2） 使用Map （地圖） | Digitize （數(shù)字化） 命令能夠?qū) 、Y 、Z 值進(jìn)行數(shù)字化，并能設(shè)置數(shù)字化的數(shù)目及值的保存形式。
4.數(shù)據(jù)特征
（1） 能夠支持Acces ACCDB 文件格式；
（2） 從Access MDB 和ACCDB 文件中檢索查詢；
（3） 給一個(gè)數(shù)據(jù)文件定義坐標(biāo)系統(tǒng)， 并能將坐標(biāo)信息保存至外部文件。
5.格網(wǎng)特征
（1） 使用Grid （格網(wǎng)） | Math （算術(shù)） 命令能夠使更多的格網(wǎng)結(jié)合；
（2） 通過Grid （格網(wǎng)） | Math （算術(shù)） 命令能夠重新定義空白值， 可以將其輸出為空值或映射新值；
（3） 通過Grid （格網(wǎng)） | Grid Info （格網(wǎng)信息） 命令能夠讀取未創(chuàng)建地圖的格網(wǎng)信息；
（4） 在Grid Data （格網(wǎng)數(shù)據(jù)） 對話框中， 當(dāng)格網(wǎng)插值方法或?qū)傩园l(fā)生變化時(shí)，Grid line geometry （格網(wǎng)線幾何學(xué)） 值可以保留；
（5） 當(dāng)在Grid （格網(wǎng)） | Data （數(shù)據(jù)） ， Grid （格網(wǎng)） | Variogram （變異函數(shù)） 或在工作表中使用Data （數(shù)據(jù)） | Spatial Filter （空間濾波） 命令進(jìn)行Data Exclusion Filter（剔除數(shù)據(jù)） 時(shí)， 在任何一列的數(shù)據(jù)能夠被剔除；
（6） 給格網(wǎng)文件定義坐標(biāo)系統(tǒng)， 并將坐標(biāo)系統(tǒng)保存至外部文件。
6.自動(dòng)化
（1） 通過腳本能夠?yàn)榈雀呔�圖加載.CLR 文件；
（2） 通過腳本能夠反轉(zhuǎn)地圖的顏色；
（3） 通過腳本能夠改變曲面圖和線框圖的格網(wǎng)文件；
（4） 通過腳本能夠顯示或隱藏工具欄的坐標(biāo)/大小。
1.1.4 Surfer 10 的安裝
在使用之前， 首先要將Surfer 10 安裝在本地的硬盤上， Surfer 10 的安裝非常簡單， 在安裝目錄下找到可執(zhí)行文件（setup.exe） ， 雙擊鼠標(biāo)左鍵， 則啟動(dòng)安裝向?qū)В?在安裝向?qū)У囊龑?dǎo)下， 你能夠輕松完成安裝過程。
1.1.5 系統(tǒng)要求
系統(tǒng)要求主要有：
（1） Windows XP SP2 ， Vista 7 操作系統(tǒng)或更高版本；
（2） 100MB 以上的硬盤空間；
（3） 最小內(nèi)存為512 MB ， 推薦使用1GB 或更高；
（4） 最小1024 × 768 顯示器分辨率。
1.1.6 讀者注意
假設(shè)Surfer 10 安裝在C：\Program Files\Golden Software\Surfer 10 目錄下，在Windows 資源管理器內(nèi)可查看該目錄。目錄下包括幾個(gè)子目錄， 還有大量的模板文件和配置文件等。對于本書的讀者， 尤其要注意的是Samples 子目錄， 本書的例子大多選自該目錄， 而且例子運(yùn)行的結(jié)果都保存在該目錄下。點(diǎn)擊Help ︱ Check for Update按鈕可以自動(dòng)更新surfer 軟件。
1.2 Surfer 10 繪圖窗口操作界面
Surfer 10 有與目前流行的Windows 軟件如Microsoft 、Word 、Excel 等界面相似，讀者能很快地掌握Surfer 10 的工作環(huán)境和使用操作。在使用Surfer 10 繪圖時(shí)， 可見到操作界面如圖1.2.1 所示。
從圖1.2.1 中可以看到， Surfer 10 的操作界面包括如下幾部分。
1.2.1 菜單欄
操作界面的頂部是Surfer 10 的菜單欄（Menu Bar） ， 通過菜單欄可以方便地執(zhí)行系統(tǒng)的命令。菜單欄中的每個(gè)菜單項(xiàng)還包括了許多菜單子項(xiàng)， 通過它們幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)Surfer 10 的所有功能。Surfer 10 的所有系統(tǒng)設(shè)置都是在菜單欄中進(jìn)行的， 了解菜單欄中各菜單選項(xiàng)的使用是掌握Surfer 10 的重要步驟。
在Surfer 10 操作界面中， 菜單結(jié)構(gòu)取決于當(dāng)前窗口的類別。當(dāng)前窗口為繪圖窗口、工作表窗口或節(jié)點(diǎn)編輯窗口時(shí)， 主菜單及其子菜單的內(nèi)容各不相同， 而是與當(dāng)前窗口的操作對象有關(guān)。在Surfer 10 的工作菜單中， 能看到類似圖1.2.2～圖1.2.4 所示的菜單欄。
圖1.2.2 為當(dāng)前窗口為繪圖窗口時(shí)的主菜單， 對繪圖窗口而言， 主要是調(diào)用工作窗口或其他外部的數(shù)據(jù)文件， 格網(wǎng)化生成規(guī)則的格網(wǎng)文件及進(jìn)行有關(guān)函數(shù)方程計(jì)算； 進(jìn)一步繪制所需的圖形， 可視化表達(dá)數(shù)據(jù)特征。
圖1.2.3 為當(dāng)前窗口為工作表窗口時(shí)的主菜單， 在工作表窗口中管理數(shù)據(jù)文件， 按Surfer 10 要求的格式組織數(shù)據(jù)文件。同時(shí)可以對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行排序、轉(zhuǎn)換操作，生成所需的數(shù)據(jù)文件； 使用統(tǒng)計(jì)命令可得到所需的統(tǒng)計(jì)信息。
圖1.2.4 為當(dāng)前窗口為節(jié)點(diǎn)編輯窗口時(shí)的主菜單， Surfer 10 在格網(wǎng)節(jié)點(diǎn)編輯窗口中編輯格網(wǎng)節(jié)點(diǎn)， 使格網(wǎng)數(shù)據(jù)達(dá)到用戶的要求。
1.選取菜單的方法
（1） 將鼠標(biāo)指向菜單欄上的菜單名， 按下鼠標(biāo)左鍵， 在彈出的子菜單中選擇所需的菜單項(xiàng)；
（2） 將鼠標(biāo)指向菜單上需要執(zhí)行的子菜單， 此時(shí)如果從菜單項(xiàng)上移去鼠標(biāo)， 將立即撤消已選取的菜單項(xiàng)， 按下鼠標(biāo)左鍵， 系統(tǒng)就自動(dòng)執(zhí)行該子菜單對應(yīng)的命令。同時(shí)在Surfer 10 的File 、Edit 等所有的下拉菜單的命令選項(xiàng)右邊都有對應(yīng)的英文字母組合， 這是指明進(jìn)入對話框或發(fā)出命令的鍵盤的快捷鍵， 也就是和Alt 、Ctrl 等配合使用的熱鍵。即按Alt 鍵， 然后按下該菜單命令選項(xiàng)帶下畫線的字母。例如， 按Alt+ F 將打開“文件” 菜單； 再按Ctrl + O 將使用“打開” 命令。
2.撤消菜單的方法
當(dāng)鼠標(biāo)選取另一個(gè)新的菜單， 或?qū)⒐鈽?biāo)移動(dòng)到菜單之外的任何地方單擊可以撤消菜單。按Esc 鍵亦可以撤消菜單但將光標(biāo)仍保留在菜單上。
單擊菜單， 在彈出的菜單子項(xiàng)中， 僅可以執(zhí)行文字清晰的命令項(xiàng)， 而不能執(zhí)行灰色的文字的命令項(xiàng)。
1.2.2 工具欄
菜單欄的下面是工具欄（Toolbars） 。Surfer 10 提供了分類合理、功能強(qiáng)大、使用方便的多種工具。這些工具也是Surfer 10 中最直觀、最常用功能的總匯。要了解工具欄里的某一個(gè)按鈕的作用， 可以將鼠標(biāo)移動(dòng)到該按鈕上， 即可在窗口底部的狀態(tài)欄中看到該按鈕的作用。選擇菜單命令Tools （工具） ︱ Customize （自定義） 里面可以設(shè)置隱藏工具欄， 并可以添加相應(yīng)的命令按鈕。Surfer 10 工具欄分為“標(biāo)準(zhǔn)工具欄”（Standard） 、“繪圖工具欄” （Drawing） 、“視圖工具欄” （View） 、“坐標(biāo)/大小工具欄”。
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