Основы картопостроения в программном пакете Surfer.

Министерство образования и науки Российской Федерации

КУРСОВАЯ РАБОТА

Построение цифровых моделей рельефа по данным радарной топографической съёмки SRTM

Саратов 2011

Введение

Понятие цифровые модели рельефа (ЦМР)

1 История создания ЦМР

2 Виды ЦМР

3 Способы и методы создания ЦМР

4 Национальные и глобальные ЦМР

Данные радарной топографической съёмки (SRTM)

1 Версии и номенклатура данных

2 Оценка точности данных SRTM

3 Использование данных SRTM для решения прикладных задач

Применение SRTM при создании геоизображений (на примере Саратовского и Энгельского районов)

1 Понятие геоизображений

2 Построение цифровой модели рельефа на территорию Саратовского и Энгельского района

Заключение

Введение

Цифровые модели рельефа (ЦМР) - одна из важных моделирующих функций геоинформационных систем, включающая две группы операций, первая из которых обслуживает решение задач создания модели рельефа, вторая - её использование.

Данный вид продукции является полностью трехмерным отображением реального рельефа местности на момент производства съемочных работ, что позволяет использовать его для решения различных прикладных задач, например: определение любых геометрических параметров рельефа, построение профилей поперечного сечения; проведение проектно-изыскательских работ; мониторинг динамики рельефа; вычисление геометрических характеристик (площади, протяженности, периметра) с учетом рельефа для нужд архитектуры и городского планирования; инженерных изысканий, картографии, навигации; расчет крутизны склонов, мониторинга и прогнозирование геологических и гидрологических процессов; расчет освещенности и ветрового режима для архитектуры и городского планирования, инженерных изысканий, экологического мониторинга; построение зон видимости для телекоммуникационных и сотовых компаний, архитектуры и городского планирования. Кроме того, ЦМР широко используются для визуализации территории в виде трехмерных изображений, тем самым, предоставляя возможность для построения виртуальных моделей местности (ВММ).

Актуальность темы курсовой работы обусловлена потребностью географических исследований в использовании данных о рельефе в цифровой форме в связи с возрастающей ролью геоинформационных технологий при решении различных задач, необходимостью повышения качества и эффективности методов создания и использования цифровых моделей рельефа (ЦМР), обеспечения достоверности создаваемых моделей.

Традиционными источниками исходных данных для создания ЦМР суши служат топографические карты, данные дистанционного зондирования (ДДЗ), данные спутниковых систем позиционирования, геодезических работ; данные промерных работ и эхолотирования, материалы фототеодолитной и радиолокационной съемки.

В настоящее время в некоторых развитых странах созданы национальные ЦМР, например, на территорию США, Канады, Дании, Израиля и других стран. На территорию РФ в настоящее время общедоступные данные подобного качества отсутствуют.

Альтернативным источником данных о высотах являются свободно распространяемые данные SRTM (Shuttle radar topographic mission), доступные на большую часть территории земного шара с разрешением модели 90 м.

Целью данной работы является изучение альтернативного источника данных о высотах - данных радиолокационной съемки Земли - SRTM, а так же их методов обработки.

В рамках поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

получить теоретические представления о понятии, видах и методах создания ЦМР, изучить необходимые данные для построения ЦМР, выделить наиболее перспективные направления применения этих моделей для решения различных прикладных задач;

определить источники данных SRTM, выявить технические особенности, изучить возможности доступа к данным SRTM

показать возможные направления использования данных этого типа.

Для написания курсовой работы в качестве источников использовались: учебные пособия по геоинформатике и дистанционному зондированию, периодические издания, электронные ресурсы сети Интернет.

1. Понятие цифровые модели рельефа (ЦМР)

Одним из существенных преимуществ технологий географических информационных систем над обычными «бумажными» картографическими методами, является возможность создания пространственных моделей в трёх измерениях. Основными координатами для таких ГИС-моделей, кроме привычных широты и долготы будут служить также данные о высоте. При этом система может работать с десятками и сотнями тысяч высотных отметок, а не с единицами и десятками, что было возможно и при использовании методов «бумажной» картографии. В связи с доступностью быстрой компьютерной обработки громадных массивов высотных данных становиться реально выполнимой задача создания максимально реальной цифровой модели рельефа (ЦМР) .

Под цифровой моделью рельефа принято понимать средство цифрового представления трёхмерных пространственных объектов (поверхностей, или рельефов) в виде трёхмерных данных, образующих множество высотных отметок (отметок глубины) и иных значений координаты Z, в узлах регулярной или непрерывной сети или совокупность записей горизонталей (изогипс, изобат) или иных изолиний. ЦМР - это особый вид трёх мерных математических моделей, представляющих собой отображение рельефа как реальных, так и абстрактных поверхностей .

1 История создания ЦМР

Изображение рельефа издавна интересовало людей. На древнейших картах крупные формы рельефа отображались как неотъемлемая составляющая ландшафта и как элемент ориентирования. Первым способом отображения рельефа были перспективные знаки, показывающие горы и холмы; однако еще с восемнадцатого столетия началась активная разработка новых, все более сложных способов. Перспективный способ с штриховой прорисовкой представлен на карте Пиренейских гор (1730 г.). Цвет для оформления пластики рельефа впервые был применен в Атласе кампании российских войск в Швейцарии (1799 г.). Первые эксперименты по созданию ЦМР относятся к самым ранним этапам развития геоинформатики и автоматизированной картографии первой половины 1960-х гг.. Одна из первых цифровых моделей рельефа местности была изготовлена в 1961 г. на кафедре картографии Военно-инженерной академии. Впоследствии были разработаны методы и алгоритмы решения различных задач, созданы мощные программные средства моделирования, крупные национальные и глобальные массивы данных о рельефе, накоплен опыт решения с их помощью разнообразных научных и прикладных задач. В частности, большое развитие получило применение ЦМР для военных задач .

2 Виды ЦМР

Наиболее широко распространённые представления поверхностей в ГИС являются растровое представление и модели TIN. Исходя из этих двух представителей исторически выделились две альтернативные модели ЦМР: основанные на чисто регулярных (матричных) представлениях поля рельефа отметками высот и структурные, одной из наиболее развитых форм которых являются модели на основе структурно-лингвистического представления.

Растровая модель рельефа - предусматривает разбиение пространства на далее не делимые элементы (пиксели), образуя матрицу высот - регулярную сеть высотных отметок. Подобные цифровые модели рельефа создаются национальными картографическими службами многих стран. Регулярная сеть высот представляет собой решетку с равными прямоугольниками или квадратами, где вершины этих фигур являются узлами сетки (рис 1-3).

Рис. 1.2.1 Увеличенный фрагмент модели рельефа показывающий растровую структуру модели .

Рис. 1.2.2 Отображение регулярной модели сети высот на плоскости .

Рис. 1.2.3. Трёхмерная модель рельефа окрестностей пос. Коммунар (Хакасия), построенная на основе регулярной сети высот /1/

Одним из первых пакетов программ, в котором была реализована возможность множественного ввода различных слоёв растровых ячеек, был пакет GRID (перевод с англ. - решетка, сетка, сеть), созданный в конце 1960-х гг. в Гарвардской лаборатории машинной графики и пространственного анализа (США). В современном широко распространённом ГИС-пакете ArcGIS растровая модель пространственных данных также носит название GRID. В другой популярной программе для расчёта ЦМР - Surfer регулярная сеть высот также именуется GRID, файлы такой ЦМР имеют формат GRD, а расчёт подобной модели называется Gridding.

При создании регулярной сети высот (GRID) очень важно учитывать плотность сетки (шаг сетки), что определяет её пространственное разрешение. Чем меньше выбранный шаг, тем точнее ЦМР - выше пространственное разрешение модели, но тем больше количество узлов сетки, следовательно, больше времени требуется на расчет ЦМР и больше места на диске. Например, при уменьшении шага сетки в 2 раза объём компьютерной памяти, необходимой для хранения модели, возрастает в 4 раза. Отсюда следует, что надо найти баланс. К примеру, стандарт на ЦМР Геологической съемки США, разработанный для Национального цифрового картографического банка данных, специфицирует цифровую модель рельефа как регулярный массив высотных отметок в узлах решетки 30х30 м для карты масштаба 1:24 000. Путем интерполяции, аппроксимации, сглаживания и иных трансформаций к растровой модели могут быть приведены ЦМР всех иных типов.

Среди нерегулярных сеток чаще всего используется треугольная сеть неправильной формы - модель TIN. Она была разработана в начале 1970-х гг. как простой способ построения поверхностей на основе набора неравномерно расположенных точек. В 1970-е гг. было создано несколько вариантов данной системы, коммерческие системы на базе TIN стали появляться в 1980-е гг. как пакеты программ для построения горизонталей. Модель TIN используется для цифрового моделирования рельефа, при этом узлам и ребрам треугольной сети соответствуют исходные и производные атрибуты цифровой модели. При построении TIN-модели дискретно расположенные точки соединяются линиями, образующими треугольники (рис 4).

Рис. 1.2.4. Условие триангуляции Делоне.

В пределах каждого треугольника модели TIN поверхность обычно представляется плоскостью. Поскольку поверхность каждого треугольника задается высотами трех его вершин, применение треугольников обеспечивает каждому участку мозаичной поверхности точное прилегание к смежным участкам.

Рис.1.2.5. Трёхмерная модель рельефа построенная на основе нерегулярной триангуляционной сети (TIN).

Это обеспечивает непрерывность поверхности при нерегулярном расположении точек (рис 5-6).

Рис. 1.2.6. Увеличенный фрагмент модели рельефа на рис. 5, показывающий треугольную структуру модели TIN.

Основным методом расчёта TIN является триангуляция Делоне, т.к. по сравнению с другими методами она обладает наиболее подходящими для цифровой модели рельефа свойствами: имеет наименьший индекс гармоничности как сумму индексов гармоничности каждого из образующих треугольников (близость к равноугольной триангуляции), свойства максимальности минимального угла (наибольшей невырожденности треугольников) и минимальности площади образуемой многогранной поверхности.

Поскольку и модель GRID, и модель TIN получили широкое распространение в географических информационных системах и поддерживаются многими видами программного обеспечения ГИС, то необходимо знать достоинства и недостатки каждой модели, чтобы правильно выбрать формат хранения данных о рельефе. В качестве плюсов модели GRID следует отметить простоту и скорость её компьютерной обработки, что связано с самой растровой природой модели. Устройства вывода, такие как мониторы, принтеры, плоттеры и пр., для создания изображений используют наборы точек, т.е. также имеют растровый формат. Поэтому изображения GRID легко и быстро выводятся на такие устройства, так как на компьютерах легко выполнить расчёт для представления отдельных квадратов регулярной сети высот с помощью точек или видеопикселов устройств вывода.

Благодаря своей растровой структуре модель GRID позволяет «сгладить» моделируемую поверхность и избежать резких граней и выступов. Но в этом кроется и «минус» модели, т.к. при моделировании рельефа горных районов (особенно молодых - например, альпийской складчатости) с обилием крутых склонов и остроконечных вершин возможна потеря и «размывание» структурных линий рельефа и искажение общей картины. В подобных случаях требуется увеличение пространственного разрешения модели (шага сетки высот), а это чревато резким ростом объёма компьютерной памяти, необходимой для хранения ЦМР. Вообще, как правило, модели GRID занимают больше места на диске, чем модели TIN. Чтобы ускорить отображение больших по объёму цифровых моделей рельефа применяются различные методы, из которых наиболее популярный - построение так называемых пирамидальных слоёв, позволяющих при разных масштабах использовать различные уровни детальности изображения. Таким образом, модель GRID идеально подходит для отображения географических (геологических) объектов или явлений, характеристики которых плавно изменяются в пространстве (рельеф равнинных территорий, температура воздуха, атмосферное давление, пластовое давление нефти и т.п.). Как было отмечено выше, недостатки модели GRID проявляются при моделировании рельефа молодых горообразований. Особенно неблагополучная ситуация с использованием регулярной сети высотных отметок складывается, если на моделируемой территории чередуются обширные выровненные участки с участками уступов и обрывов, имеющими резкие перепады высот, как, например, в широких разработанных долинах крупных равнинных рек (рис. 7). В таком случае на большей части моделируемой территории будет «избыточность» информации, т.к. узлы сетки GRID на плоских участках будут иметь одни и те же высотные значения. Но на участках крутых уступов рельефа размер шага сетки высот может оказаться слишком большим, а, соответственно, пространственное разрешение модели - недостаточным для передачи «пластики» рельефа.

Рис. 1.2.7. Фрагмент трёхмерной модели рельефа долины Томи (красной стрелкой показан уступ второй надпойменной террасы на левобережье, высокий уступ на правобережье - склон междуречной равнины). Вертикальный масштаб в пять раз крупнее горизонтального .

Подобных недостатков лишена модель TIN. Поскольку используется нерегулярная сеть треугольников, то плоские участки моделируются небольшим числом огромных треугольников, а на участках крутых уступов, там, где необходимо детально показать все грани рельефа, поверхность отображается многочисленными маленькими треугольниками (рис. 8). Это позволяет более эффективно использовать ресурсы оперативной и постоянной памяти компьютера для хранения модели.

Рис. 1.2.8. Нерегулярная сеть треугольников .

К числу «минусов» TIN следует отнести большие затраты компьютерных ресурсов на обработку модели, что существенно замедляет отображение ЦМР на экране монитора и вывод на печать, т.к. при этом требуется растеризация. Одним из решений этой проблемы может быть введение «гибридных» моделей, сочетающих структурные линии TIN и способ отображения в виде регулярного набора точек. Ещё один существенный недостаток модели TIN - «эффект террас»,выражающийся в появлении так называемых «псевдотреугольников» - плоских участков в заведомо невозможной геоморфологической ситуации (например, по линии днища V-образных долин) (рис. 9).

Одна из основных причин - малое расстояние между точками цифровой записи горизонталей в сравнении с расстояниями между самими горизонталями, что характерно для большинства типов рельефа в их картографическом отображении.

Рис. 1.2.9. «Эффект террас» в долинах малых рек, возникающий при создании TIN на основе горизонталей без учёта структурных линий рельефа (в данном случае - гидросети) .

3 Способы и методы создания ЦМР

С того момента, как появились первые карты, перед картографами стояла проблема отображения трехмерного рельефа на двухмерной карте. Для этого были испробованы различные методы. На топографических картах и планах рельеф изображался с помощью горизонталей - линий равных высот. На общегеографических и физических картах давалась отмывка (штриховка) рельефа или определенной высоте рельефа местности присваивался цвет соответствующей тональности (шкала высот). В настоящее время с появлением цифровых карт и планов, увеличением быстродействия компьютерной техники появляются новые возможности представления рельефа местности. Все большую популярность приобретает трехмерная визуализация модели рельефа, так как она дает возможность даже профессионально неподготовленным людям, получить достаточно полное представление о рельефе. Современные технологии трехмерной визуализации позволяют «взглянуть» на рельеф местности из любой точки пространства, под любым углом, а также «полетать» над местностью .

С момента развития информационных систем и технологий, а так же развития спутниковой отрасли, появились различные методы и способы, дающие возможность построения ЦМР. Существует два кардинально различающихся способа получения данных для построения цифровых моделей рельефа.

Первый способ - это методы дистанционного зондирования и фотограмметрия. К таким методам создания ЦМР, относиться метод радиолокационной интерферометрии. Он основан на использовании фазовой компоненты радиолокационного сигнала, отраженного от поверхности Земли. Точность восстановления ЦМР интерферометрическим методом составляет единицы метров, причем в зависимости от характера местности и уровня шумов сигнала она меняется. Для сглаженной поверхности и для интерферограммы высокого качества точность восстановления рельефа может достигать нескольких десятков сантиметров. Так же существует метод стереоскопической обработки радиолокационных данных. Для работы модуля необходимо наличие двух радарных изображений снятых с разными углами наклона луча. Точность восстановления ЦМР стереоскопическим методом зависит от размера элемента пространственного разрешения снимка. Технология воздушного лазерного сканирования (ВЛС) - наиболее быстрый полный и достоверный способ сбора пространственно - геометрической информации о труднодоступных (заболоченные и залесённых) территориях. Метод обеспечивает получение точных и детальных данных и о рельефе и о ситуации. Сегодня технология ВЛС позволяет в кратчайшие сроки получить полную пространственно-геометрическую информацию о рельефе местности, растительном покрове, гидрографии и всех наземных объектах в полосе съёмки .

Второй способ - построение моделей рельефа путем интерполяции отцифрованых изолиний из топографических карт. Этот подход также не нов, имеет свои сильные и слабые стороны. Из недостатков можно назвать трудоемкость и порой недостаточно удовлетворительную точность моделирования. Но, несмотря на эти недостатки можно утверждать, что оцифрованные топографические материалы еще несколько лет будут безальтернативными источниками данных для подобного моделирования .

4 Национальные и глобальные ЦМР

Общедоступность данных и технологии построения ЦМР, дают возможность многим странам на создание национальных моделей рельефа используемых для личных нужд страны, примерами таких стран являются США, Канада, Израиль, Дания и некоторые другие страны. Одним из лидеров в сфере создания и использования ЦМР являются США. В настоящее время национальной топографо-картографической службой страны - Геологической съемкой США (U.S. Geological Survey) - производятся пять наборов данных, представляющих ЦМР в формате DEM (Digital Elevation Model) и различающихся по технологиям, разрешению и пространственному охвату. Ещё одним примером успешного опыта национальной ЦМР может служить ЦМР Дании. Первая цифровая модель рельефа Дании была создана в 1985 г. для решения задачи оптимального размещения трансляторов сети мобильной связи. Цифровые модели рельефа в форме матриц высотных отметок входят в состав наборов базовых пространственных данных практически всех национальных и региональных ИПД (информационно пространственных данных). На современном уровне развития технологий шаг сетки высотных отметок в национальных ЦМР достигает 5 м. ЦМР с подобным пространственным разрешением полностью готовы или будут готовы в ближайшее время для таких крупных территорий, как Европейский союз и США. Целесообразность установленного в нашей стране ограничения на детальность рельефа теряется в условиях, когда на мировом рынке можно приобрести свободно распространяемую глобальную ЦМР ASTGTM с шагом сетки высотных отметок около 30 м (одна угловая секунда). К тому же ожидается, что разрешение общедоступных ЦМР будет неуклонно расти. В качестве возможного временного решения проблемы предлагается сохранить режим секретности для наиболее детальной базовой ЦМР и свободно распространять менее детальные ЦМР, созданные на основе базовой; поэтапно снижать порог секретности ЦМР в зависимости от точности представления рельефа и площади покрываемого ею участка .

2. Данные SRTM

radar topographic mission (SRTM) - Радарная топографическая съемка большей части территории земного шара, за исключением самых северных (>60), самых южных широт (>54), а также океанов, произведенная за 11 дней в феврале 2000г с помощью специальной радарной системы, с борта космического корабля многоразового использования «Шаттл». Двумя радиолокационными сенсорами SIR-C и X-SAR, было собрано более 12 терабайт данных. В течение этого времени с помощью метода называемого радарной интерферометрией, было собранно огромное количество информации о рельефе Земли, ее обработка продолжается до сих пор. Результатом съемки стала цифровая модель рельефа 85 процентов поверхности Земли (рис.9). Но определенное количество информации уже доступно пользователям. SRTM - международный проект, возглавленный Национальной Геопространственной Спецслужбой (NGA), НАСА, итальянским космическим агентством (ASI) и немецким Космическим Центром .

Рис. 2.1. Схема покрытия территории Земли съемкой SRTM .

1 Версии и номенклатура данных

Данные SRTM существуют в нескольких версиях: предварительные (версия 1, 2003 г) и окончательная (версия 2, февраль 2005 г). Окончательная версия прошла дополнительную обработку, выделение береговых линий и водных объектов, фильтрацию ошибочных значений. Данные распространяются в нескольких вариантах - сетка с размером ячейки 1 угловая секунда и 3 угловые секунды. Более точные односекундные данные (SRTM1) доступны на территорию США, на остальную поверхность земли доступны только трехсекундные данные (SRTM3). Файлы данных представляют собой матрицу из 1201´1201 (или 3601´3601 для односекундной версии) значений, которая может быть импортирована в различные программы построения карт и геоинформационные системы. Кроме того, существует версия 3, распространяемая в виде файлов ARC GRID, а также ARC ASCII и в формате Geotiff, квадратами 5´5 в датуме WGS84. Эти данные получены организацией CIAT из оригинальных высотных данных USGS/NASA путем обработки, которая обеспечила получение гладких топографических поверхностей, а так же интерполяцию областей, в которых отсутствовали исходные данные.

Номенклатура данных производиться таким образом, название квадрата данных версий 1 и 2 соответствует координатам его левого нижнего угла, например: N45E136,где N45 является 45 градусов северной широты, а E136 является 136 градусов восточной долготы, буквы (n) и (e) в имени файла обозначают, соответственно, северное и восточное полушария.. Название квадрата данных обработанной версии (CGIAR) соответствует номеру квадрата из расчета 72 квадрата по горизонтали (360/5) и 24 квадрата по вертикали (120/5). Например: srtm_72_02.zip /крайне правый, один из верхних квадратов. Определить нужный квадрат можно используя сетку-разграфку (Рис.11.) .

Рис.2.1.1. Схема покрытия SRTM4 .

2 Оценка точности данных SRTM

Общедоступными являются значения высот в углах ячейки размером 3 на 3. Точность высот заявлена не ниже 16 м, но тип оценки этой величины - средняя, максимальная, средняя квадратическая ошибка (СКО) - не пояснен, что и не удивительно, поскольку для строгой оценки точности необходимы либо эталонные значения высот примерно такой же степени охвата, либо строгий теоретический анализ процесса получения и обработки данных. В связи с этим, анализ точности матрицы высот SRTM проводился не одним коллективом ученых разных стран мира. По оценкам А.К. Корвэула и И. Эвиака высоты SRTM имеют ошибку, которая для равнинной местности в среднем составляет 2,9 м, а для холмистой - 5,4 м. Причем значительная часть этих ошибок включает систематическую составляющую. Согласно их выводам, матрица высот SRTM подходит для построения горизонталей на топографических картах масштаба 1:50000 Но на некоторых территориях высоты SRTM по своей точности примерно соответствуют высотам, полученным с топографической карты масштаба 1:100000, а также может использоваться при создании ортофотопланов по космическим снимкам высокого разрешения, снятых с незначительным углом отклонения от надира .

2.3 Использование данных SRTM для решения прикладных задач

Данные SRTM могут решать в различные прикладные задачи, различной степени сложности, например: для использования их при построении ортофотопланов, для оценки сложности предстоящих топографо-геодезических работ, планирования их проведения, а также могут оказать помощь при проектировании расположения профилей и других объектов еще до проведения топосъемки, полученные по результатам радарной съемки SRTM значения превышений точек местности могут быть использованы для обновления топоосновы территорий, где отсутствуют данные детальных топографо-геодезических работ. Этот вид данных является универсальных источником для моделирования земной поверхности, главным образом для построения цифровых моделей рельефа и цифровых моделей местности, но вопрос применимости радарных высотных данных SRTM в качестве альтернативы стандартным методам построения цифровой модели местности и рельефа, на наш взгляд, должен решаться в каждом случае индивидуально, в зависимости от поставленной задачи, характеристик рельефа и требуемой точности высотной привязки .

3. Применение SRTM при создании геоизображений

1 Понятие геоизображений

Прогресс геоинформационного картографирования, дистанционного зондирования и средств познания окружающего мира. Съёмка в любых масштабах и диапазонах, с различным пространственным охватом и разрешением ведутся на земле и под землёй, на поверхности океанов и под водой, с воздуха и из космоса. Всё множество карт, снимков и других подобных моделей можно обозначить одним общим термином - геоизображение.

Геоизображение - это любая пространственно - временная, масштабная, генерализованная модель земных или планетных объектов или процессов, представленная в графической образной форме.

Геоизображения представляют недра Земли и её поверхность, океаны и атмосферу, педосферу, социально - экономическую сферу и области их взаимодействия.

Геоизображения подразделяют на три класса:

Плоские, или двумерные, - карты, планы, анаморфозы, фотоснимки, фотопланы, телевизионные, сканерные, радиолокационные и другие дистанционные изображения.

Объёмные, или трёхмерные, - анаглифы, рельефные и физиографические карты, стереоскопические, блоковые, голографические модели.

Динамические трёх и четырёхмерные - анимации, картографические, стереокартографические фильмы, киноатласы, виртуальные изображения.

Многие из них вошли в практику, другие появились недавно, третьи ещё в стадии разработки. Вот и в данной курсовой работе нами были построены двумерные и трёхмерные геоизображения .

3.2 Построение цифровой модели рельефа на территорию Саратовского

и Энгельского района

Сначала скачиваем общедоступные данные SRTM дополнительной обработки версии 2, на открытом для любого пользователя сети Интернет-портале (#"justify">В дальнейшем открываем скаченный фрагмент в программе Global Mapper, выбираем функцию «File» дальше «Export Raster and Elevation Data» - «Export Dem» (Рис.12), данный ряд операций был проделан для того чтобы скаченные данные перевести в формат DEM, который доступен для чтения программой Vertical Mapper в которой и будет проводиться построение модели.

Рис.3.2.1. Экспорт файла в формат DEM, в программе Global Mapper [выполнено автором].

После экспорта данных открываем программу Vertical Mapper, в которой производим дальнейшие действия - Create Grid - Import Grid (Рис.13).

Рис. 3.2.2. Создание Grid - модели в программе Vertical Mapper [выполнено автором].

С помощью этих функций мы создаём GRID модель с которой в дальнейшем автором и проводились все операции по созданию ЦМР на территорию Саратовской области, по созданию изолиний и трёхмерной модели рельефа.

Заключение

Цифровая модель рельефа является важной моделирующей функцией в географических информационных системах, так как она даёт возможность решить задачи построения модели рельефа и её использования. Данный вид продукции является полностью трёхмерным отображением реального рельефа местности на момент проведения съёмочных работ, тем самым давая возможность для решения множества прикладных задач: определение любых геометрических параметров рельефа, построение профилей поперечного сечения; проведение проектно-изыскательских работ; мониторинг динамики рельефа. Кроме того, ЦМР широко используются для визуализации территории в виде трехмерных изображений, тем самым, предоставляя возможность для построения виртуальных моделей местности (ВММ).

Актуальность темы курсовой работы обусловлена широкой потребностью географических исследований данных о рельефе в цифровой форме, в связи с возрастающей ролью геоинформационных технологий при решении различных задач, необходимостью повышения качества и эффективности методов создания и использования цифровых моделей рельефа (ЦМР), обеспечения достоверности создаваемых моделей.

В настоящее время существует несколько основных источников данных для построения цифровых моделей рельефа - это путём интерполяции оцифрованных изолиний из топографических карт и метод дистанционного зондирования и фотограмметрия. Метод дистанционного зондирования набирает всё большую силу в решении многих географических задач, таких как построение рельефа по данным спутникового радиолокационного зондирования Земли. Одним из продуктов радиолокационного зондирования Земли, являются общедоступные и свободно распространяемые данные SRTM (Shuttle radar topographic mission), доступные на большую часть территории земного шара с разрешением модели 90 м.

В процессе написания курсовой работы была построена цифровая модель рельефа на территорию Саратовского и Энгельского районов, тем самым решив поставленные задачи построения и доказав возможность создания ЦМР по данным SRTM.

рельеф цифровой радарный геоизображение

Список использованных источников

1. Хромых В.В., Хромых О.В. Цифровые модели рельефа. Томск: ООО «Издательство «ТМЛ-Пресс», подписано к печати 15.12.2007 г. Тираж 200 экз.

Уфимцев Г.Ф., Тимофеев Д.А «Морфология рельефа». Москва: Научный мир. 2004 г.

Б.А. Новаковский, С.В. Прасолов, А.И. Прасолова. «Цифровые модели рельефа реальных и абстрактных геополей». Москва: Научный мир. 2003 г.

А.С. Самардак «Геоинформационные системы». Владивосток ДВГУ, 2005г.-124с.

Геопрофи [Электронный ресурс]: журнал по геодезии, картографии и навигации / Москва. - Электроный журнал. - Режим доступа: #"justify">. Отрасли применения ГИС [Электронный ресурс]: база данных. - Режим доступа:#"justify">. Вишневская Е.А., Елобогеев А.В., Высоцкий Е.М., Добрецов Е.Н. Объединённый институт геологии, геофизики и минерологи Сибирского отделения Российской Академии наук, Новосибирск. Из материалов международной конференции «Интеркарто - 6» (г. Апатиты, 22-24 августа 2000 года).

ГИС-ассоциация [Электронный ресурс]: база данных. - Режим доступа: #"justify">. GIS LAB ассоциация [Электронный ресурс]: база данных. - Режим доступа: #"justify">10. Jarvis A., H.I. Reuter, A. Nelson, E. Guevara, 2006, Hole-filled seamless SRTM data V3, International Centre for Tropical Agriculture (CIAT)

11. А. М. Берлянт, А.В. Востокова, В.И. Кравцова, И.К. Лурье, Т.Г. Сваткова, Б.Б. Серапинас «Картоведение». Москва: Аспект Пресс, 2003 г. - 477 с.

Михаил Владимирович Морозов:
персональный сайт

Мат.модели (занятие, карта-1): Построение геохимических карт в Golden Software Surfer (общий подход, этапы и содержание работы, форма отчета)

Курс "Математические методы моделирования в геологии "

Карты-1. Построение геохимических карт в Golden Software Surfer: общий подход, этапы и содержание работы. Форма отчета.
Карты-2. Принципы работы с Golden Software Surfer.

Чтобы найти место скопления полезного металла в земной коре, требуется геохимическая карта. Как ее построить? Для этого необходимы хорошее программное обеспечение и системный подход. Познакомимся с принципами и основными этапами этой работы.

ТЕОРИЯ

Построение геохимической карты в программе Golden Software Surfer.

Исходные данные. Для построения геохимической карты необходимо подготовить электронную таблицу , которая содержит, как минимум, три столбца : первые два содержат географические координаты точек наблюдения (опробования) X и Y, третий столбец содержит картируемую величину, например, содержание химического элемента.

Координаты : в программе Surfer мы используем прямоугольные координаты (в метрах) , хотя в свойствах карты можно выбрать среди возможных систем координат также и различные полярные координаты (в градусах-минутах-секундах). На практике при работе с изображениями на плоском листе бумаге удобнее работать в системе прямоугольных координат в пользовательском формате.

Откуда берутся координаты:
1. При документации точки на месте координаты берутся из топопривязчика GPS или ГЛОНАСС в виде полярных координат (например, в системе координат WGS 84 ). Топопривязчик может нынче иметь вид смартфона, но удобнее и надежнее использовать специальный прибор, который ласково называют "джипиэской".
2. При переносе данных на компьютер из топопривязчика, координаты преобразуются из полярных в используемую систему прямоугольных координат (например, в системах UTM , Пулково-1942 , но можно использовать и местную геодезическую систему, принятую на конкретном предприятии). Для преобразования полярных координат в прямоугольные удобно использовать программу Ozi Explorer .
3. В столбцах электронной таблицы, подготовленной для работы с Surfer, должны располагаться прямоугольные координаты в метрах.

Картируемая величина : для построения учебной карты в изолиниях мы будем использовать логарифм содержания какого-либо химического элемента. Почему логарифм? Потому что закон распределения содержаний микроэлементов почти всегда логарифмический. Разумеется, в реальной работе сперва нужно проверить закон распределения , чтобы выбрать вид величины: исходное значение или его логарифм.

Виды карт, используемые в геохимии . Помимо карты в изолиниях геохимики часто используют некоторые другие типы карт, но не все великое разнообразие типов карт, которые умеет строить Surfer, а только строго определенные. Они перечислены ниже.

1. Карта фактов. Представляет собой набор точек, показывающих места опробования на местности. Около точек можно выводить метки - номера пикетов, но при геохимических поисках точек так много, что обычно метки лишь "засоряют" пространство карты и не приводятся. Для построения карты фактов используем функцию Post Map .

2. Точечная карта содержаний химического элемента. На ней кружками (или другими символами) разных размеров обозначаются разные содержания химического элемента в точках опробования. Если мы используем такую карту, то отдельная карта фактов уже не нужна - точки обеих карт наложатся друг на друга. Точечная карта (или "карта-разноска") строится так, чтобы высокие содержания искомого элемента бросались в глаза. На легенде обозначается соответствие между размером кружка и содержанием элемента в г/т. Помимо размера может изменяться цвет кружка. Каждому типу (размеру, цвету) кружка соответствует назначенный вручную диапазон содержаний. Т.е. разные типы кружков - это разные классы точек по содержаниям элемента. Поэтому инструмент для создания такой карты называется Classed Post Map . Удобно строить карту-разноску поверх карты в изолиниях, чтобы видеть, как последняя (которая является расчетной картой, т.е. построена по результатам интерполяции данных) сочетается с исходными, полученными из лаборатории, т.е. "истинными" содержаниями. Удобно наносить разноску одного важного элемента (например, золота) на карту в изолиниях другого поискового параметра (элемента-спутника, статистического фактора, геофизического параметра и т.п.). Важно: после построения карту типа Classed Post Map нельзя преобразовать в Post Map, наоборот тоже нельзя.

3. Карта в изолиниях. Собственно карта искомого параметра, где разные градации содержаний отображены разными цветными заливками. Также требует легенды, которая связывает цвет заливки с уровнем содержаний. Градации заливок настраиваются вручную. Инструмент - Contour Map . Помимо собственно содержаний элементов (или их логарифмов) в геохимии широко используются карты многоэлементных показателей. Это могут быть мультипликативные коэффициенты (где содержания нескольких элементов перемножаются), карты значений фактора (главной компоненты) и т.п. Собственно, задача геохимика - найти показатель, который позволяет решить геологическую задачу. Коль скоро такие показатели, как правило, выражаются в коллективном поведении элементов, вполне естественно, что моноэлементные карты (т.е. карты одного отдельно взятого элемента) часто менее информативны, чем полиэлементные. Поэтому этап построения карт обычно предваряется этапом статистической обработки данных с получением результатов многомерного статистического анализа, например, МГК (метода главных компонент).

4. Обводка карты. По умолчанию Surfer создает прямоугольную карту. В том случае, если точки опробования не образуют прямоугольник, получается, что область опробования вписана в искусственно созданный прямоугольник, в котором часть площади в реальности не опробовалась. Карта в изолиниях будет построена на всю площадь, поэтому неопробованные участки карты будут содержать фиктивные данные. Чтобы избежать этого, нужно ограничить область построения карты той частью площади, на которую имеются данные опробования. Для этого область опробования нужно оконтурить специальной линией, которая может быть построена вручную. Вывод контура обводки осуществляется посредством функции Base Map .

Этапы построения карты.

3. Построение карты фактов [карта-3]. 5. Построение точечной карты ("карты-разноски") [карта-5]. 9. Построение карты поверхности и ее оформление для достижения оптимальной информативности [карта-6, продолжение].

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Дано : таблица содержаний химического элемента и его логарифмов с координатами точек опробования.

Задание :

1. Построить карту фактов .

2. Построить точечную карту по содержаниям химического элемента , выбрать отображения точек для разных классов.

3. Самостоятельно создать контур площади картирования и построить его .

4. Совместить контур площади, точечную карту элемента и карту фактов в данном порядке в менеджере объектов. Вывести легенду для точечной карты.

5. Построить сеточный файл ("грид") для логарифмов содержаний элемента методом триангуляции , проверить его . Повторить другими методами.

6. Построить вариограмму для построения сеточного файла методом крайгинга , проверить его .

7. Построить сеточный файл ("грид") для логарифмов содержаний элемента методом крайгинга с использованием параметров вариограммы.

8. Сгладить полученный сеточный файл простым фильтром .

9. Восстановить сеточный файл из логарифмов в содержания .

10. Обрезать сеточный файл по созданному ранее контуру .

11. Построить карты поверхности в изолиниях и градиентной заливке по созданным сеточным файлам, добавить легенды.

12. Экспортировать построенные карты как файлы JPG, вставить в отчет в формате Word (DOC).

Форма отчета.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ

Геологический разрез - вертикальное сечение земной коры от поверхности в глубину. Геологические разрезы составляются по геологическим картам, данным геологических наблюдений и горных выработок (в т.ч. буровых скважин), геофизических исследований и др. Геологические разрезы ориентируют главным образом вкрест или по простиранию геологических структур по прямым или ломаным линиям, проходящим при наличии глубоких опорных буровых скважин через эти скважины. На геологические разрезы оказывают условия залегания, возраст и состав горных пород. Горизонтальные и вертикальные масштабы геологических разрезов обычно соответствуют масштабу геологической карты. При проектировании горных предприятий, инженерно-геологических изысканиях из-за несопоставимости мощностей рыхлых отложений и протяженности профилей их вертикальный масштаб увеличивают по сравнению с горизонтальным в десятки и более раз.

SURFER В ГЕОЛОГИИ

Геоинформационная система Golden Software Surfer в настоящее время является отраслевым стандартом построения графических изображений функций двух переменных. Мало найдётся предприятий в геологической отрасли, которые не использовали бы Surfer в своей повседневной практике при построении карт. Особенно часто с помощью Surfer создаются карты в изолиниях (контурные карты).

Непревзойдённым достоинством программы являются заложенные в неё алгоритмы интерполяции, которые позволяют с высочайшим качеством создавать цифровые модели поверхности по неравномерно распределённым в пространстве данным. Наиболее часто используемый при этом метод - Kriging - идеально подходит для представления данных во всех науках о Земле.

Логику работы с пакетом можно представить в виде трех основных функциональных блоков:

• · 1. Построение цифровой модели поверхности;
• · 2. Вспомогательные операции с цифровыми моделями поверхности;
• · 3. Визуализация поверхности.

Цифровая модель поверхности традиционно представляется в виде значений в узлах прямоугольной регулярной сетки, дискретность которой определяется в зависимости от конкретной решаемой задачи. Для хранения таких значений Surfer использует собственные файлы типа GRD (двоичного или текстового формата), которые уже давно стали стандартом для пакетов математического моделирования.

Возможно три варианта получения значений в узлах сетки:

• · 1) по исходным данным, заданным в произвольных точках области (в узлах нерегулярной сетки), с использованием алгоритмов интерполяции двухмерных функций;
• · 2) вычисление значений функции, заданной пользователем в явном виде. В состав программы Surfer входит достаточно широкий набор функций - тригонометрических, Бесселя, экспоненциальных, статистических и некоторых других;
• · 3) переход от одной регулярной сетки к другой, например при изменении дискретности сетки (здесь, как правило, используются достаточно простые алгоритмы интерполяции и сглаживания, так как считается, что переход выполняется от одной гладкой поверхности к другой).

Кроме того, разумеется, можно использовать готовую цифровую модель поверхности, полученную пользователем, к примеру, в результате численного моделирования.

Пакет Surfer предлагает своим пользователям несколько алгоритмов интерполяции: Криге (Kriging), Степень обратного расстояния (Inverse Distance to a Power), Минимизация кривизны (Minimum Curvature), Радиальные базовые функции (Radial Basis Functions), Полиномиальная регрессия (Polynomial Regression), Модифицированный метод Шепарда (Modified Shepard"s Method), Триангуляция (Triangulation) и др. Расчет регулярной сетки может выполняться для файлов наборов данных X, Y, Z любого размера, а сама сетка может иметь размеры 10 000 на 10 000 узлов.

В Surfer в качестве основных элементов изображения используются следующие типы карт:

• · 1. Контурная карта (Contour Map). В дополнение к обычным средствам управления режимами вывода изолиний, осей, рамок, разметки, легенды и пр. есть возможность создания карт с помощью заливки цветом или различными узорами отдельных зон. Кроме того, изображение плоской карты можно вращать и наклонять, использовать независимое масштабирование по осям X и Y.
• · 2. Трехмерное изображение поверхности: Wireframe Map (каркасная карта), Surface Map (трёхмерная поверхность). Для таких карт используются различные типы проекции, при этом изображение можно поворачивать и наклонять, используя простой графический интерфейс. На них можно также наносить линии разрезов, изолиний, устанавливать независимое масштабирование по осям X, Y, Z, заполнять цветом или узором отдельные сеточные элементы поверхности.
• · 3. Карт исходных данных (Post Map). Эти карты используются для изображения точечных данных в виде специальных символов и текстовых подписей к ним. При этом для отображения числового значения в точке можно управлять размером символа (линейная или квадратичная зависимость) или применять различные символы в соответствии с диапазоном данных. Построение одной карты может выполняться с помощью нескольких файлов.
• · 4. Карта - основа (Base Map). Это может быть практически любое плоское изображение, полученное с помощью импорта файлов различных графических форматов: AutoCAD [.DXF], Windows Metafile [.WMF], Bitmap Graphics [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF], [.JPG] и некоторых других. Эти карты могут быть использованы не только для простого вывода изображения, но также, например, для вывода некоторых областей пустыми.

С помощью разнообразных вариантов наложения этих основных видов карт, их различного размещения на одной странице можно получить самые различные варианты представления сложных объектов и процессов. В частности, очень просто получить разнообразные варианты комплексных карт с совмещенным изображением распределения сразу нескольких параметров. Все типы карт пользователь может отредактировать с помощью встроенных инструментов рисования самого Surfer.

Методика построения структурных карт кровли (подошвы) нефтеносного пласта и его геологического разреза.

• 1. На основе файла построить базовую карту в масштабе в 1 см 1000 метров.
• 2. Оцифровать границы лицензионного участка.
• 3. Оцифровать скважины и сохранить в формате DAT файл «кровля» (колонка А - долгота, колонка В - широта, колонка C - глубина залегания кровли, колонка D - номер скважины, колонка С - тип скважины: эксплуатационные с трехзначным номером, остальные - разведочные)
• 4. Оцифровать линию профиля. Сохранить в формате BLN «линия профиля» с пустой ячейкой В1.
• 5. Создать «Обзорную карту лицензионного участка» со слоями - границы, линия профиля и скважины с подписями.
• 6. К обзорной карте добавить слой «Структурная карту по кровле пласта ЮС2» - сглаженный (с коэффициентом 3 для двух координат), изолинии через 5 метров (приложение 1).
• 7. Создать «Профиль по кровле пласта ЮС2» - масштаб горизонтальный совпадает с масштабом карты, масштаб вертикальный в 1 см 5 метров.

геологический карта профиль программный

Пакет программ Surfer предназначен для создания, редактирования, просмотра, хранения и модификации всех типов карт и цифровых регулярных сеток высот. Пакет программ Surfer состоит из нескольких независимых подпрограмм, связанных между собой через главную программу (Plot Windows ) .

Worksheet Windows (Окно проекта) - Окно проекта содержит рабочую область для создания, просмотра, редактирования, и сохранения файлов данных. Данные могут создаваться в анкете различными путями. При создании окна проекта можно загрузить файлы данных в блокнот, используя команду Open из меню файла проекта; можно непосредственно набрать данные в анкету, или использовать окно Clipboard (Буфер) , чтобы скопировать данные из другого приложения и вставить в это.

Editor Windows (Окно редактора) - Окно редактора содержит рабочую область для создания, просмотра, редактирования, и сохранения текстовых файлов ASCII. При активном окне доступны все необходимые меню для работы с текстовыми файлами ASCII.

Текст созданный в окне редактора может копироваться и вставляться в окно рисунка(Plot Windows ) . Это позволяет создавать текстовые блоки, которые могут сохраняться в текстовом файле ASCII и использоваться на других картах, а не воссоздавать текст всякий раз, когда он необходим для работы. Можно занести текст в окно редактора и сохранить файл на диске. Для того, чтобы использовать этот текст в окне Plot , необходимо открыть текстовый файл в окне редактора, скопировать текст на Буфер , и вставить текст в окно рисунка.

Другая функция окна редактора - вычисление объема по команде Volume (Объём) . Когда вычисляется объем, создаётся новое окно редактора, с результатами вычислений объема. Результаты вычисления объема можно скопировать в окно Plot или сохранить в текстовом файле ASCII.

Для того чтобы открыть окно Редактора, необходимо выбрать команду New из меню File и выбрать в окне опцию Editor (Редактор) .

GS Сценарий (GS Scripter) – это вторая независимая программа, входящая в пакет Surfer . GS сценарий позволяет записывать макрокоманды для автоматизации заданий в программе Surfer .

Программа GS Scripter подобна транслятору, который загружает и выполняет команды. GS сценарий автоматически устанавливается, при выполнении установки программыSurfer , и имеет собственную иконку.

GSсценарий состоит из двух окон. Окно Редактирования является стандартным текстовым редактором Windows ASCII, который позволяет открывать, создавать, редактировать и сохранять текстовые файлы ASCII. Сценарии выполняются в окне GS сценария Редактирование . Второе - Выходное окно отображается только при вызове из окна редактирования.

Сценарии являются текстовыми файлами, созданными в окне редактора, блокнота Windows, или любого другого редактора ASCII. Выполнить сценарий можно, когда файл сценария отображён в окне GS сценарий редактирование . Операции, определенные в сценарии, будут выполнены. Сценарии могут содержать команды необходимые для автоматического выполнения любых программ OLE 2.0 .

Plot Windows (Окно рисунка) - Окно рисунка содержит команды для создания и модификации файлов сетки высот, и для создания всех типов карт. Это основное окно программы, поэтому в этой главе наиболее полно будут отражены возможности именно этого окна.

Меню окна рисунка содержит следующие команды, позволяющие создавать и редактировать различные типы карт.

File (файл) - Содержит команды для открытия и сохранения файлов, печати карты или поверхности, изменения вида печати и открытия новых окон документа.

New (Новый) - Создает новое окно документа. Команда New создает новое окно Plot (Рисунок) , Worksheet (Проект) или Editor (Редактор) . Сочетание клавиш: CTRL + N.

Open (Открыть) - Открывает существующий документ. Команда Open отыскивает существующие файлы проекта и показывает их в новом окне рисунка. При этом новое окно делается активным. Если [.SRF] файл имеет одноимённый файл данных, тот загрузится в проект под тем же именем. Surfer [.SRF] файл сам не содержит данных, он содержит только название файла данных, который загружается при создании карты. Если [.SRF] файл был сохранен, содержа название файла данных, который больше не существует, то при его открытии выступает сообщение об ошибке. Единственный тип файла, который может быть открыт командой Open в графическом окне меню File , это только [.SRF] файл. Другие типы файлов открываются в других пунктах главного меню. Комбинация клавиш CTRL + О.

Close (Закрыть) - Закрывает активное окно документа.

Save (Сохранить) - Сохраняет активный документ. Команда Save используется, для сохранения изменений, сделанных в [.SRF] файле, и оставляет сохраненный документ отображенным на экране. При сохранении предыдущая версия файла с тем же самым названием заменяется данной версией. Комбинация клавиш CTRL + S.

Worksheet (Проект) - Показывает окно проекта. Команда Worksheet открывает новое пустое окно проекта. Окно проекта используется для отображения, ввода, или исправления данных. Для отображения данных необходимо сначала открыть пустое окно проекта, а лишь затем открывать существующий файл, выбирая команду Open в меню Worksheet File.

Import (Импорт) - Импортирует границы, метафайлы и файлы точечной графики. Команда Import подобна команде Load B ase M ap за исключением того, что файл импортируется скорее как составной объект, чем как карта. Составные объекты сделаны из различных объектов, которые были сгруппированы вместе в одиночный объект. Чтобы разделить составной объект на его отдельные части, необходимо использовать команду Break Apart . Например, когда импортируется файл, содержащий несколько полигонов (файл - первоначально одиночный объект, составленный из этих нескольких полигонов) использование команды Break Apart приводит к тому, что каждый полигон становится отдельным объектом. При этом возникает возможность изменять каждый полигон отдельно. Команда Import может импортировать файлы любого типа по команде Load B ase M ap (Загрузить базовую карту) .

Export (Экспорт) - Экспортирует в различные форматы файлов. Команда Export позволяет экспортировать файл в различных форматах для использования другими программами. Это позволяет создавать файлы AutoCAD [.DXF], Метафайл Windows [.WMF], Буфер вырезанного изображения Windows [.CLP], или Метафайл Компьютерной графики [.CGM], а также некоторые растровые форматы. Можно экспортировать полное содержимое окна Рисунка, или выбирать специфические карты или объекты для экспорта.

Print (Печать) - Печатает активный документ на установленном принтере. Комбинация клавиш: CTRL + P.

Print Setup (Установка Печати) - Показывает список установленных принтеров и позволяет выбрать принтер.

Page Layout (Макет верстки полосы) - Изменяет параметры набора полосы. Команды Page Layout управляют дисплеем страницы на экране и ориентацией рисунка на странице при печати. С её помощью устанавливается размер страницы, для соответствия размеру бумаги для установленного устройства вывода.

Options (Выбор) - Управление дисплеем характеристик, отбором, и блокам страницы.

Default Settings (Команды "по умолчанию") - Создает набор [.SET] файлов, которые управляют недостатком отображения и наносят координатную сетку установки. Команда Default Settings позволяет загружать, изменять, и сохранять набор [.SET] файлов. Surfer наносит координатную сетку и отображает команды "по умолчанию" на основании чтения информации в [.SET] файл. Файл набора содержит список нанесения координатной сетки, отображения и общих установок диалогового окна, которые используются в течение сеанса Surfer .

Exit (Выход) - Выход изSurfer . Заканчивает ваш сеанс в программе Surfer .Если часть Surfer в настоящее время находится в Буфере вырезанного изображения, он преобразовывается в один из стандартных форматов Windows. Сочетание клавиш: F3, или ALT+F4.

Edit (Правка) - Содержит команды редактирования и команды управляющие редактированием объектов.

Undo (Отмена) - Удаляет последнее изменение, сделанное в окне Рисунка. Отмена может полностью изменять несколько норм изменений, позволяя копировать несколько шагов. Сочетание клавиш CTRL+Z.

Redo (Делать заново) - Полностью отменяет последнюю команду Undo . Redo может полностью отменить несколько команд отмены, позволяя переделать некоторые шаги.

Cut (Вырезать) - Удаляет выбранные объекты и помещает их в Буфер вырезанного изображения. Эта команда недоступна, если ничто не выбрано. При этом стирается выбранные объекты после копирования их в Буфер. Позже содержимое может быть вставлено командой Paste . Сочетание клавиш: CTRL+X или SHIFT+DELETE.

Copy (Копия) - Копирует выбранные объекты в Буфер. Эта команда недоступна, если ничто не выбрано. Объекты оригинала остаются неизменными. Эту команду можно использовать чтобы дублировать объекты для другого размещения в том же самом окне, или в другом окне или для другого применения. В Буфер может быть помещен только один набор данных, следующая команда Cut или Copy заменяет содержимое Буфера. Сочетание клавиш: CTRL+C или CTRL+INSERT.

Paste (Вставка) - Размещает копию содержимого Буфера в активном окне документа. Эта команда недоступна, если Буфер вырезанного изображения пуст. Сочетание клавиш: CTRL+V или SHIFT+INSERT.

Paste Special (Специальная вставка) – Определяет форматы Буфера вырезанного изображения, чтобы использовать при вставке объектов в окно Рисунка. При вставке доступны четыре формата: GS Surfer , Bitmap , Picture или Text .

Формат GS Surfer необходим для вставки объектов, скопированных из графического окна Surfer . Формат GS Surfer копирует объекты в их родном формате. Например, если в буфер копируется структурная карта, и вставляется в другое окно Рисунка в формате GS Surfer , то вставленная структурная карта может монтироваться, и будет идентична оригиналу во всех отношениях.

Объекты формата Bitmap существуют как растры. Размеры растра трудно изменить без нарушения изображения, также ограничены цвета. Этот формат относительно общий и поддерживается большинством других приложений Windows.

Формат Picture - формат метафайла Windows, где объекты существуют как серия составляющих команд Windows. Метафайлы могут быть изменены без того, чтобы деформировалось изображение. Формат Picture поддерживается большинством приложений Windows.

Формат Text использует текст импорта. Импортированный текст может содержать любое число строк, и может включать математические текстовые команды. Импортированный текст использует значение текста по умолчанию, приписывая атрибуты при помощи команды Text Attributes .

Delete (Стереть) - Стирает выбранные объекты. Команда Delete удаляет все выбранные объекты из окна Рисунка, включая любые карты, параметры, рисунки, или текст. Команда Delete не воздействует на содержимое Буфера вырезанного изображения. Сочетание клавиш: DELETE.

Select All (Выделить всё) - Выбирает все объекты в активном окне. Она выбирает все объекты на странице окна Рисунка. Вокруг внешней стороны группы выступают Маркеры 1 выделения. Сочетание клавиш: F2.

Block Select (Блочный Выбор) - Объекты выбираются в пределах указанного прямоугольника. Команда Block Select позволяет выделять все объекты, содержащиеся в пределах определяемого пользователем прямоугольника. Прямоугольник должен полностью окружить объекты, тогда только они будут выбраны. Если эта команда не выбрана, то все объекты, любой их частью попадающие в пределы ограничивающего прямоугольника 2 , будут выбраны.

Flip Selections (Зеркальное отражение выбора) - Выбирает невыбранные объекты, отменяет выбор выбранных объектов. Эта команда полезна для выбора большого количества объектов и оставления нескольких изолированных невыбранных объектов.

Object ID (Объект идентификации) - Назначает идентификацию на выбранный объект. Команда Object ID позволяет назначить название любому типу объекта, включая карты и параметры карты. Назначенная идентификация выступает в строке состояния при выборе этого объекта.

Reshape (Восстановить начальную форму) - Изменяет существующие полигоны или ломаные линии. Восстанавливает начальную формушагов, новых записей, и стирает вершину из выбранной ломаной линии или полигона. Каждый сегмент строки в полигоне или ломаной линии определен двумя вершинами, каждая из которых указывает оконечные точки сегмента строки. Команда Reshape позволяет изменить форму полигона или ломаной линии, перемещая или стирая вершину, и таким образом изменяя сегменты строки, которые определяют полигон или ломаную линию.

После выбора Reshape , все вершины в выбранном полигоне или ломаной линии обозначены полыми квадратами. Выбранная вершина указывается черным квадратом. Выбранная вершина может быть перемещена, перемещением мыши. Чтобы стереть выбранную вершину, необходимо нажатье клавишу DEL. Чтобы вставить вершину, нажать клавишу CTRL, при этом выступит круг с перекрестиями, который необходимо переместить в место, где вершина должна быть вставлена.

Color Palette (Цветовая палитра) - Позволяет изменить цветовую палитру Surfer . Цвета, использованные в программе Surfer созданы смешиванием различного количества красного, зеленого и синего цвета. Количество Красного , Зеленого и Синего цвета добавляется или вычитается из каждого из цветов по вашему желанию при использовании команды Mix RGB . Изменение цвета показывается справа в типовом блоке. Диапазон номеров цвета формируется от 0 до 255. Окно редактирования Name изменяет название, использованное для выбранного цвета, или название любого созданного традиционного цвета. Кнопка Append (Приобщить) создаёт новую запись созданного цвета в конце цветовой палитры. Кнопка Insert (Вставка) добавляет созданный цвет к цветной палитре в позиции выбранного цвета в палитре. Кнопка Replace (Замены) заменяет выбранный цвет в цветовой палитре на изменённый цвет.

View (Вид) - Содержит команды, управляющие видом текущего окна документа.

Page (Страница) – Масштабирует Графическое Окно на полную страницу. Команда Page увеличивает или уменьшает плотность представление в окне Рисунка, так что отображается полная страница. Формат страницы урегулируется при помощи команды Page Layout из меню File .

Fit to Window (Посадка в Окно) - Масштабирует документ, чтобы он соответствовал пределам окна. Команда Fit to Window изменяет увеличение всех объектов в текущем окне Рисунка таким образом, чтобы они помещались в пределах границ окна, обеспечивая пользователя возможностью изменения уровня максимума масштаба, который даёт возможность всем объектам быть увиденными в активном окне Рисунка.

Actual Size (Истинный размер) - Масштабирует документ на истинный размер. Команда Actual Size изменяет увеличение окна, чтобы показать полученное в приблизительно истинном масштабе. Например, Full Screen (Полноэкранный) - Восстанавливает вид экрана к полноэкранному представлению. Команда после того, как выбрана эта команда, один дюйм на экране приравнивается одному дюйму на напечатанной странице при печати в масштабе 100 %.

Full Screen позволяет рассмотреть карту без характеристик окна Рисунка. Когда выбрана эта команду, карта и все связанные объекты повторно выводятся на экране, но характеристики окна не выводятся. При этом невозможно выполнять монтаж карты, однако, такое представление снабжает пользователя объективной информацией о виде создаваемой карты. Чтобы вернуться к первоначальному виду необходимо щёлкнуть по любой кнопке клавиатуры или кнопке мыши.

Zoom Rectangle (Изменить масштаб изображения Прямоугольника) - Разворачивает выделенную область, заполняя тем самым целое окно. Команда Zoom Rectangle увеличивает часть окна Рисунка. Эта команда полезна для исполнения детальной работы над специфической областью окна Рисунка, так как она раскрывает области и позволяет исполнять в них работу в измененном масштабе в поле зрения.

Zoom In (Раскрыть) - Карта представляется в вдвое больше текущего масштаба. Команда Zoom In удваивает увеличение в пределах окна. Команда также центрирует окно на представляющей интерес точке. Чтобы увеличить часть окна Рисунка, необходимо нажать инструмент Zoom In на Инструментальной панели, или выбрать команду Zoom In из меню View , и появится указатель, обозначающий способ увеличения (плюс). Установите указатель на области или объекте, который должен быть отцентрированным в течение изменения масштаба изображения. При нажатии кнопки мыши представление увеличится с коэффициентом два, а точка, представляющая интерес, отобразится в центре окна.

Zoom Out (Закрыть) - Карта представляется в половине текущего масштаба. Команда Zoom Out позволяет уменьшить изображение окна вдвое, и подобно команде Zoom In, также центрирует окно на представляющей интерес точке.

Zoom Selected (Изменить масштаб изображения выбранного) - Заполняет окно выбранным объектом. Команда Zoom Selected изменяет увеличение, так что выбранные объекты получают максимальный размер, возможный в окне рисунка, при их полном отображении.

Redraw (Перерисовка) - Перерисовывает документ. Команда Redraw очищает активное окно и перерисовывает все объекты от задней части до передней стороны. Эта команда используется для удаления нежелательных остатков или "грязи", которые иногда возникают в процессе работы. Это также позволяет видеть и располагать объекты, скрытые позади других объектов, поскольку они при этом выводятся. Можно переупорядочивать объекты с помощью команд Move to Back (Выдвигать перёд) и Move to Front (Выдвигать заднюю часть) .

Auto Redraw (Авто Перерисовка) - Автоматически перерисовывает карту, каждый раз когда сделано изменение. Команда Auto Redraw используется для автоматической перерисовки карты, каждый раз когда сделано изменение. Когда Auto Redraw выключена, можно использовать клавишу F5 или команду Redraw , чтобы перерисовать карту.

Draw (Вывести) - Создает текстовые блоки, полигоны, ломаные линии, символы, и формы.

Text (Текст) - Создает текстовый блок. Команда Text размещает текст новых записей в любом месте в окне Рисунка. Можно изменять существующий текстовый блок, дважды нажимая на него. Это позволяет редактировать текст, или изменять шрифт, размер точки, стиль, цвет, и линеаризацию для выбранного текста. Текст может быть перемещен и изменен, используя мышь, и может вращаться, используя команды Rotate (Вращение) , или Free Rotate (Свободное вращение) в меню Arrange (Размещение) .

Чтобы изменять атрибуты нескольких текстовых блоков в одно время, необходимо выделить все текстовые блоки, которые будут изменены, а затем выбрать команду Text Attributes . Изменения, сделанные в окне Text Attributes , будут применены ко всем выбранным текстовым блокам.

Текстовые блоки могут включать специальные непечатаемые коды (называется Math Text Instructions (Математические Текстовые Команды)) , которые изменяют текстовые атрибуты строки, как например, тип шрифта, размер, цвет, и стиль (жирный шрифт, курсив, перечеркивание и подчеркнутые), в пределах единственного текстового блока. Математические текстовые команды полезны для размещения математических уравнений на карте, или создания заказных заголовков осей, использующих смешанные Греческие и Римские символы.

Polygon (Полигон) - Создаёт закрытый полигон. Команда Polygon используется для создания закрытой многосторонней формы. Полигоны могут отображать любой образец наполнителя и стиль линии. Атрибуты Полигона могут быть изменены двойным нажатием на законченном полигоне. Удержание клавиши CTRL ограничивает размещение вершины, так произведенные сегменты линии ограничены 45 градусными приращениями угла. Нажатие правой кнопки мыши удаляет последнюю вершину полигона. Нажатие ESC позволяет выйти из способа без того, чтобы завершить текущий полигон. Если курсор касается границы окна при создании полигона, Surfer автоматически перемещает изображение.

Polyline (Ломаная линия) - Создаёт ломаную линию. Команда Polyline используется для проведения линии в любой позиции на странице. Линии нарисованные этим способом могут иметь столько сегментов сколько необходимо. Ломаные линии могут отображать любой тип линии или цвет и могут включать стрелки - указатели с обоих концов ломаной линии. Атрибуты Ломаной линии могут быть изменены двойным нажатием на законченной ломаной линии.

Symbol (Символ) - Создаёт центрированный символ. Команда Symbol используется, чтобы установить символ в определенной позиции на странице. При выборе команды Symbol , или иконки Символа в Инструментальной панели, можно нажимать кнопку мыши в позиции, где необходимо чтобы появился символ. Атрибуты символа могут впоследствии изменяться, двойным нажатием на символе.

Заданный по умолчанию символ может быть изменен, используя команду Symbol , когда ничто не выбрано. Каждый созданный символ, после того как изменяется значение по умолчанию, использует новый символ.

Когда необходимо указать несколько символов, нужно дважды нажать иконку Символа. После того, как инструмент символа выбран, пользователь остается в способе символа, что позволяет создавать так много символов, сколько необходимо, без того, чтобы каждый раз возвратиться в меню или к Инструментальной панели.

Rectangle (Прямоугольник) - Создаёт прямоугольник. Команда Rectangle используется для создания заполненного прямоугольника или квадрата в указанной позиции на странице. Заполнение и тип линии может быть изменено двойным нажатием на законченный прямоугольник.

Получение прямоугольника. Чтобы вывести прямоугольник, необходимо нажать кнопку мыши в любом угле будущего прямоугольника, и перемещать мышь, чтобы увеличить размер прямоугольника. Удержание клавиши SHIFT, при получении прямоугольника, приводит к тому, что начальный пункт становится центром прямоугольника..

Получение Квадрата. Чтобы вывести квадрат, необходимо удерживать клавишу CTRL при получении прямоугольника, и квадрат выведется с начальным пунктом как и при построении прямоугольника.

Rounded Rect (Округлый прямоугольник) - Создаёт округлый прямоугольник. Команда Rounded Rect используется для создания заполненного округлого прямоугольника в указанной позиции на странице. Получение Округлого Прямоугольника и Получение Округлого Квадрата идентично аналогичным способам получения простого прямоугольника (квадрата).

Ellipse (Эллипс) - Создаёт эллипс. Команда Ellipse используется, для создания заполненного эллипса или заполненного круга в указанной позиции на странице. Получение Эллипса и Получение Круга идентично аналогичным способам получения прямоугольника (квадрата).

Line Attributes (Атрибуты Линии) - Изменяют заданные по умолчанию атрибуты линии или атрибуты линий выбранных объектов. Позволяет изменять тип, цвет и толщину линий выбранных объектов, или задавать значение атрибутов для создаваемых объектов.

Fill Attributes (Атрибуты Заливки) – Изменяет значение по умолчанию атрибутов заливки, пополняет атрибуты или пополняет атрибуты выбранных объектов.

Text Attributes (Текстовые Атрибуты) – Изменяет заданные по умолчанию текстовые атрибуты или атрибуты выбранного текста.

Symbol Attributes (Атрибуты Символа) - Изменяет заданные по умолчанию атрибуты символа или атрибуты выбранного символа.

Arrange (Упорядочение) - Содержит команды, управляющие упорядочением и ориентацией объектов.

Move to Front (Переместить Вперёд) - Выбранные объекты выступают перед другими объектами.

Move to Back (Переместить Назад) - Выбранные объекты выступают позади других объектов.

Combine (Соединить) – Соединяет вместе выбранные объекты.

Break Apart (Разделить) – Разбивает на отдельные составляющие выбранные объекты.

Rotate (Вращение) - Вращает выбранный объект вокруг указанного угла.

Free Rotate (Свободное Вращение) - Вращает объект, используя мышь.

Align Objects (Выровнять Объекты) - Объекты выравниваются в пределах ограничительного прямоугольника.

Gri d (Координатная сетка) - Содержит команды для создания и изменения файла координатной сетки.

Data (Данные) - Строит регулярную сетку точек с заданным шагом по X и по Y в прямоугольнике, ограниченном координатными линиями, (файл с расширением [.GRD]) из набора X, Y, Z данных. Файл сетки требуется, чтобы построить структурную карту или поверхностный график, или для исполнения любых действий, требующих файл сетки, типа математической сетки, вычисления объемов и площадей, сглаживания или математического расчета остатков сетки. Исходные данные координат X и Y, собранные в нерегулярном виде по площади области карты, Surfer интерполирует на регулярную прямоугольную сетку в файле формата [.GRD].

Параметры построения сетки можно контролировать. Data Columns позволяет определить столбцы для значений X, Y и Z в файле данных. Grid Line Geometry позволяет определить пределы и плотность сетки. Окна редактирования X и Y Direction позволяют определить различные пределы сетки, и определить плотность линий координатной сетки в обоих направлениях. Gridding Methods позволяет определить метод, использованный при интерполировании значений сетки, и урегулировать определенные параметры этого метода.

Function (Функция) - Строит файл сетки [.GRD], согласно определяемой пользователем функции. Команда Function позволяет создавать файл сетки от определяемого пользователем уравнения двух переменных вида Z= f (X, Y) , используя любую из математических функций, доступных программе Surfer .

Math (Математика) - Строит файл сетки [.GRD], исполняя математические действия над существующей сеткой. Math математически смешивает значения узлов сетки двух файлов сетки, которые используют одинаковые значения координат. Эта команда создает файл сетки выхода, основанный на определенной математической функции вида C = f (A, B) , где C - файл сетки выхода, А и B представляют исходные файлы сетки. Определенная функция выполняется на соответствующих узлах сетки с одинаковыми значениями X и Y. Функция Math может также быть выполнена на одиночной сетке или файле USGS DEM. В этом случае то же самое математическое выражение применено к всем узлам исходной сетки.

Calculus (Исчисление) - Обеспечивает выбор применяемой интерполяции данных для нанесения координатной сетки. Команда Grid Calculus помогает определять количественные характеристики в файле сетки, которые не наглядны при просмотре контурного или трехмерного вида карты.

Matrix Smooth (Матрица Сглаживания) - Сглаживает сетку, используя матричный алгоритм сглаживания. Matrix Smooth вычисляет новые значения узлов сетки методом усреднения или методом взвешенных обратных промеров. При этом отрезается нежелательная "шумовая" или мелкомасштабная информация, которая имеется в файле сетки оригинала. Сглаженный файл сетки имеет те же самые пределы и содержит то же самое число узлов сетки как исходный файл.

Spline Smooth (Сплайн - Сглаживание) - Сглаживает сетку, используя алгоритм сглаживания сплайнами. Для вычисления узлов используется кубическая сплайн-интерполяция. Кубическая сплайн-интерполяция использует методику вычерчивания с использованием шлица, выводя плавную кривую между знаками - символами. Сегменты строки между смежными знаками - символами могут быть представлены кубическим уравнением.

Существуют два пути сглаживания сплайнами: расширением сетки или повторным её вычислением. При расширении сетки узлы вставляются между существующими узлами в сетке оригинала. Если сетка рассчитывается повторно все узлы в выровненной сетке повторно пересчитываются.

Blank (Отбеливание) - Создаёт чистый участок сетки в [.GRD] файле на существующей сетке [.GRD] - файла по границе, указанной в [.BLN] файле. Для использования команды Blank требуется файлы сетки [.GRD] или USGS DEM файл перекрытий [.BLN], который должен быть создан до исполнения операции перекрытия. Файл сетки создаётся при помощи команды Data , а файл перекрытия может быть создан в и сохранен в окне проекта.

Граница может быть назначена на область внутри или вне границы перекрытия. Закрытая сетка содержит то же самое число элементов, те же самые координаты и те же самые пределы, как и файл сетки оригинала. Элементы в сетке выхода идентичны значениям во входной сетке кроме тех, где помещено значение перекрытия.

Convert (Преобразование) – Команда Convert позволяет обратить двоичную(бинарную) сетку файла [.GRD] в файл сетки ASCII или наоборот, или обратить USGS DEM файл в ASCII или в двоичный(бинарный) файл сетки. Можно также обращать файл сетки или USGS DEM файл в файл данных X, Y, Z. При создании файла данных все узлы сетки перечисляются в отдельных колонках, с координатой X в колонке A, координатой Y в колонке B, и значениями Z в колонке C. Формат GS Binary (*.GRD) меньший по размеру, чем файл сетки ASCII и занимает меньшее количество дискового пространства. Формат GS ASCII (*.GRD) позволяет изменять файл, используя анкету Surfer или любой редактор ASCII, который позволяет обработать большой файл. Формат ASCII XYZ (*.DAT) позволяет получить файл данных X, Y, Z из файла сетки [.GRD].

Extract (Извлечение) - Создает файл сетки, который является подмножеством существующего файла сетки. Подмножества могут быть основаны на некоторых строках и рядах от входного файла сетки. В этом случае можно использовать коэффициент шага, который пропускает указанное число строк и рядов, когда происходит чтение информации от оригинала сетки. Таким образом можно уменьшать плотность сетки.

Transform (Трансформирование) - Изменяет позицию координат XY узла сетки в пределах файла сетки. Команда Transform не изменяет значения Z, содержащиеся в файле сетки, а только позицию значений Z в пределах файла сетки. Команды Transform используют сдвиг, масштабирование, вращение или зеркальное отражение значений узла сетки в пределах файла сетки. Опция Offset позволяет прибавлять или вычитать указанное смещение X или Y. Опция Scale позволяет изменять масштаб. Опция Rotate позволяет вращать сетку с коэффициентом 90. Опции Mirror X и Mirror Y создают зеркальное отображение экстремума X и Y соответственно.

Volume (Объем) - Выполняет вычисление объема и площади между узлами сетки [.GRD] файла. Команда Volume может вычислять объем всей поверхности и объем вырезки, а также разницу между двумя сетками. Команда также вычисляет и площади поверхности. Чем больше плотность сетки, тем более точно будут произведены расчёты.

Slice (Срез) – Производит строку профиля из сетки [.GRD] файла и границы файла. Создаётся файл данных профиля местности на основе файла поверхности [.GRD] и файла перекрытия [.BLN].

Residuals (Остатки) - Вычисляет разность между сетками [.GRD] поверхностные значения и значения данных оригинала. Команда Residuals вычисляет вертикальную разность между знаками - символами и нанесенной координатной сеткой поверхности. Остаток - разность между значением Z точки в файле данных и интерполируемом значении Z в той же самой точке (X, Y), размещаемой на нанесенной поверхности. Команда Residual s может давать количественную меру разности между файлом сетки и данными оригинала, или может использоваться для определения значений Z в любой точке сетки (X, Y).

Вычисления производятся по формуле: Zres = Zdat – Zgrd где Zres - остаточная разность; Zdat - значение Z в файле данных; Zgrd - значение Z в файле сетки.

Для того, чтобы получить статистическую информацию относительно расчетных остаточных примесей, необходимо использовать команду Statistics в меню Worksheet Compute .

Grid Node Editor (Редактор узла сетки) – Позволяет изменить индивидуальные узлы сетки в сетке [.GRD] файла. В окне Grid Node Editor , позиция узлов сетки обозначается знаком "+". Высвечивается активная вершина, для которой можно вводить новое значение Z.

Map (Карта) - Содержит команды для создания и изменения карт.

Load BaseMap (Загрузить Основную карту) - Создаёт основную карту от граничного файла, метафайла, или файла точечной графики. Команда Load BaseMap импортирует граничную карту, чтобы использовать её как основную. Основные карты могут быть независимы от других карт в окне Plot , или могут быть смешаны с другими картами (использование команды Overlay Maps ).

Contour (Горизонталь) - Создает структурную карту из файла сетки или DEM файла (Рис 3.1 ). Структурная карта - график, основанный на значениях X, Y, Z в файле сетке или файле DEM. Горизонталь определяют значения Z, или, другими словами, шаг сечения рельефа. Файл сетки содержит серию значений Z, зафиксированных на регулярно раздельной матрице (X, Y) размещения. Когда создается структурная карта, файл сетки интерпретируется. Горизонтали выводятся как сегменты прямой линии между линиями координатной сетки в файле сетки. Точка, где горизонталь пересекает линию координатной сетки, основана на интерполяции между значениями Z в соседних узлах сетки. При создании карты высот можно управлять типом, толщиной и цветом линий, а также цветом заливки между горизонталями.

Post (Пост) - Создаёт карту, показывая размещение точек данных. Карты Post могут покрывать структурные карты, позволяя нанести необходимые символы оригинала на карте, или другую информацию о размещении точки. На использованные на карте метки можно назначить текстовые атрибуты (Text Attributes) .

Classed Post (Классифицируемый Пост) - Создаёт карту, показывая размещения точек данных, основанных на других областях данных. Команда Classed Post позволяет нанести точки, используя различные символы для различных диапазонов зарегистрированных данных (Рис. 3.2 ).

Image (Изображение) - Создаёт растровую карту изображения от файла сетки или DEM файла. Растровые карты используют разные цвета, чтобы отобразить повышение местности. Цвета на картах связаны со значениями превышения. Цвет, яркостью 0 % передается значению минимума Z в файле сетки, а цвет, яркостью 100 % передается значению максимума Z. Surfer автоматически смешивает цвета между значениями сетки, так что итогом работы является плавная градуировка цвета по карте. Каждой точке может быть назначен уникальный цвет, и в этом случае цвета автоматически смешиваются между смежными точками. Image к арты могут изменять масштаб, менять границы или перемещаться таким же образом как другие типы карт, однако, они не могут вращаться или наклонятся и не могут быть смешаны с поверхностной картой (Рис 3.3) .

Shaded Relief (Затенённый Рельеф) - Создаёт затененную карту рельефа из файла сетки или DEM файла. Затененные карты рельефа - растровые карты, основанные на файле сетки или DEM файле. Эти карты используют различные цвета, чтобы указать уклон местности и наклонное направление относительно определяемого пользователем направления источника света. Surfer определяет ориентацию каждой ячейки сетки на поверхности, и назначает уникальный цвет на каждую ячейку сетки. Так как цвета назначаются на клетки сетки, эту команду не имеет смысла использовать на сетках с крупным шагом.

Цвета на затененных картах рельефа связаны со значениями процента падающего света. О источнике света можно думать как о солнце, светящее на топографическую поверхность. Максимальный цвет (в 100 %) назначается там, где лучи перпендикулярны к поверхности.

Surface (Поверхность) - Создаёт поверхностный график из файла сетки или DEM файла. Поверхностный график это трехмерные представления файла

сетки, который может быть отображен с любой комбинацией строк X, Y или Z.

При построении поверхности можно устанавливать параметры её отображения (линии X, Y или Z, цвета заливки и т.д.).

Show (Вставка) - Управляет дисплеем параметров на выбранной карте или оверлее. Команда Show включает или выключает дисплей параметров на выбранной карте. Высвеченные параметры в списке команды отображаются на карте.

Edit (Редактирование) - Управляет параметрами оси для выбранной оси. Команда Axis Edit позволяет урегулировать все параметры для выбранной оси. Устанавливает максимальное и минимальное значение оси, а также интервал между значениями.

Scale (Масштаб) - Управляет масштабированием выбранной оси. Команда Axis Scale определяет пределы оси, расстояния между метками по оси, позицией выбранной оси относительно других параметров на карте или поверхностном графике.

Grid Lines (Линии координатной сетки) - Управляет дисплеем линий координатной сетки на карте.

Scale Bar (Линейный масштаб) - Создаёт шкалу линейного масштаба. Линейка разделена на четыре равные части и может масштабироваться к любым определяемым пользователем параметрам. По умолчанию шкала масштабируется относительно оси Х.

Background (Фон) - Управляет фоном карты, выравнивает и пополняет атрибуты. Пределы фона карты совпадают с пределами оси на контуре, и с основой на поверхностном графике.

Digitize (Оцифровать) - Считывает координаты с карты и записывает их в файл данных. При использовании этой команды, перемещая курсор поперек выбранной карты координаты X и Y для текущей позиции мыши показываются в строке состояния. При нажатии левой клавиши координаты текущей точки записываются в файл данных.

3D View (Трехмерное Представление) - Управляет вращением и наклоном выбранной карты или оверлея (Рис. 3.5 ). Команда 3D View задаёт

ориентацию карты в окне рисунка. Карты можно вращать относительно оси Z, управлять её наклоном и перспективным обзором. Команда трёхмерного вращения может быть применима ко всем выбранным картам одновременно.

Данная опция позволяет рассматривать изображение в двух проекциях: перспективной, создающей визуальный результат, вследствие чего размер поверхности изменяется с расстоянием от обозревателя, и ортографической проекции поверхности на плоскость, когда параллельные линии остаются параллельным. Эта проекция устанавливается по умолчанию для поверхностных графиков или других картографических представлений.

Scale (Масштаб) - Управляет масштабом для выбранной карты или оверлея. Команда Scale определяет, как масштабировать блоки карты относительно блоков страницы в окне Plot . По умолчанию масштабирование производится так, что самая длинная сторона карты, ось X или Y, равняется 6 дюймам. При постройке поверхностных графиков выполняются те же самые правила относительно X и Y, а ось Z масштабируется, чтобы быть длиной 1.5 дюйма, независимо от числа блоков по оси Z.

Limits (Пределы) - Определяет протяженность выбранной карты или оверлея. Необходимо использовать команду Limits , чтобы определить пределы значений X и Y. Эта команда полезна для частичного отображения представляемой карты, однако её невозможно применять к поверхностным картам.

Stack Maps (Стек Карты) – Накладывает друг на друга и выравнивает выбранные карты на странице. Использование этой команды полезно, когда необходимо расположить в стеке две или больше поверхности, или структурную карту по поверхности. Для использования этой команды необходимо чтобы выбранные карты должны иметь одинаковые пределы X и Y, использовать то же самое трехмерное представление, и они должны быть выведены приблизительно в вертикальном положении на странице, где необходимо им выступить.

Overlay Maps (Оверлейные Карты) - Соединяет выбранные карты в один слой. Команда Overlay Maps смешивает две или больше карты в одиночную карту, включенную одиночным набором параметров X, Y, и Z. Оверлейные программы могут содержать любое количество BaseMap , контурных карт, Post или Classed Post карт, но могут содержать только один поверхностный график.

Edit Overlays (Оверлейные программы Редактирования) - Снабжает Вас контролем над компонентами оверлея. Команда Edit Overlays позволяет легко выбрать любой из объектов в окне. Из оверлея может быть удалена любая карта, кроме поверхностного рисунка.

Таковы основные функциональные возможности программы Surfer , которые мы использовали при выполнении экспериментальной части дипломного проекта.

Михаил Владимирович Морозов:
персональный сайт

Мат.модели (занятие, карта-2): Принципы работы с Golden Software Surfer

Курс "Математические методы моделирования в геологии "

Golden Software Surfer - лидирующее в мире ПО для построения пространственных моделей численных переменных, таких, как значения геофизического или геохимического поля и т.п. Данная глава поможет начать работу с программой, избегая типичных ошибок новичка.

ПРАКТИКА

Знакомство с программой Surfer от фирмы Golden Software

Назначение ПО в двух словах: построить в нужном масштабе карту численного параметра (в любом внешнем выполнении - точками, изолиниями, градациями цвета, как 3D-поверхность, как векторное поле) и оформить ее для презентации.

Что НЕ ДЕЛАЕТ программа : Surfer - это программа для построения цифровых моделей поверхностей в заданном параметре. Она не годится для "раскрашивания" территории, т.е. для создания карты, показывающей взаимное расположение точечных, линейных и площадных объектов, как чертежа (т.е. географической, политической и других подобных карт). Для создания таких карт требуется другое ПО (ArcInfo, MapInfo и мн. др.).

НА ЧТО ПОХОЖ Surfer . Инструментарий программы состоит из двух частей: (1) математическая часть - для создания и анализа карты поверхности - уникальная мощная программа, которая имеет аналоги (например, Oasis ); (2) оформительская часть аналогична любой программе для создания векторной графики, которая позволяет создавать линии и другие объекты, а потом индивидуально модифицировать их (лидеры в данной области - Corel Draw , Adobe Illustrator ), по части рисования Surfer, конечно, уступает специальным графическим пакетам, т.к. он создан как карто графическое ПО, а не просто графическое

Запустим программу Surfer и познакомимся с логикой работы в ней.

Файл проекта Surfer (расширение *.SRF) состоит из набора объектов, размещенных на печатном листе (по умолчанию формата A4, его контуры обозначены в окне Surfer). Объекты можно выделять мышью и совершать с ними операции наподобие обычных действий в программе векторной графики (масштабирование, перемещение, изменение свойств). Отдельные объекты могут входить в состав групп. Любая карта обязательно входит в группу типа Map , которой присвоена координатная сеть, общая для всех объектов этой группы.

Обратите внимание: если просто нарисовать графический объект (линию, прямоугольник и т.п.) он будет размещаться на печатном листе, но не будет иметь привязку к координатам карты, даже если будет нарисован поверх нее, т.к. не будет привязан к географическим координатам. Если нужно иметь линию или многоугольник, привязанный к координатам, необходимо создать объект-контур ("обводку") с помощью команды Base Map , а затем внести его в группу Map соответствующей карты.

В левом верхнем углу окна Surfer расположен Менеджер объектов , который позволяет наблюдать порядок вывода объектов на экране и при печати (в менеджере сверху вниз объекты следуют как слои, соответственно, загораживая друг друга при выводе на экран или печатный лист).

Чтобы ПРАВИЛЬНО РАБОТАТЬ С ПРОЕКТОМ надо не забывать делать следующее:

а) каждому объекту (которые по умолчанию получает абстрактное название типа "Line" или "Map") СРАЗУ ПОСЛЕ СОЗДАНИЯ давать понятное имя , ткнув в название мышкой, например, "Контур работ 2013" - для обводки территории, "lgCu" - для карты по логарифмам содержаний и т.п. Иначе, я Вас уверяю, количество объектов незаметно для вас станет таким огромным, а имена однотипных объектов будут одинаковыми, что вы полностью запутаетесь в проекте.

б) Располагать слои в правильном порядке - те объекты, которые должны выводиться на экран или печататься поверх других, надо перетаскивать мышью наверх в списке менеджера объектов.

в) Каждая новая карта , даже если она строится по общей базе данных, добавляется в проект как независимый объект , даже если попадает при создании на одно и то же место на листе. Мышью эти карты можно передвинуть и расположить рядом . Иногда это нужно - например, чтобы рядом напечатать карты в изолиниях, скажем, по меди и по цинку. Но если требуется совмещать карты - например, поверх карты в изолиниях нанести точки карты фактов, эти карты нужно свести в одну, перетащив любую из них в группу Map , где находится вторая карта. При этом группа Map первой карты (если она больше ничего не включала) исчезнет, а новая группа Map будет содержать две карты как два соседних слоя. Перетаскивать объект мышью можно, когда рядом с ним отображается указатель в виде горизонтальной стрелки . В этот момент можно отпустить мышь и объект "приземлится" в то место, куда указывала стрелка. Если вы перетаскиваете объект куда нельзя, то указатель будет приобретать вид запрещающего дорожного знака.

г) Если просмотру мешают лишние объекты (или вы не хотите их распечатывать), отключите галочку слева от названия объекта, и он пропадет. Так удобно менять для просмотра карты в изолиниях по разным параметрам, потому что за раз можно вывести только одну.

В левом нижнему углу окна Surfer расположен Менеджер свойств объекта , если какой-то объект является в настоящий момент активным, т.е. выделен мышью. Менеджер свойств объединяет на вкладках и по группам все параметры объекта, которые можно изменять, начиная от географической привязки к координатам и заканчивая цветом, фактурой линий и т.п. Помимо Менеджера часть свойств можно редактировать с помощью панели управления Position/Size (расположение на листе относительно левого верхнего угла печатного листа, высоту и ширину объекта).

Картографические инструменты для создания, модификации и анализа поверхностей собраны в меню Grid . Его команды содержат весь спектр инструментов от редактора электронной таблицы до математических модулей по созданию и обработке сеточных файлов ("гридов" - файлов формата *.GRD). Эти возможности и наиболее важные их особенности рассмотрены в главе "Построение сеточного файла " и "Выбор математической модели, крайгинг и вариограмма ".

Главной составляющей Surfer является набор картографических инструментов , т.е. команд для отображения подготовленных поверхностей ("гридов"). Основные из них собраны в меню Map - New и частично продублированы в панели инструментов Map .

При необходимости, Surfer позволяет запустить встроенный редактор электронной таблицы (меню Grid - Data ). С помощью этой команды можно открыть файл Excel или другой электронной таблицы и пересохранить данные в "родном" для Surfer формате *.DAT, который представляет на самом деле текстовый файл с разделителями колонок. Разумеется, встроенный редактор не идет ни в какое сравнение с возможностями "фирменного" ПО для управления электронными таблицами, такими как Microsoft Excel , OpenOffice Calc и т.п., поэтому пользоваться я не рекомендую. Работать с файлами DAT имеет смысл только в крайнем случае либо если таблицы исходных данных уже заранее подготовлены в формате DAT. В обычной ситуации пользователь работает с данными, созданными в электронной таблице формата *.XLS, который напрямую обрабатывается всем модулями Surfer для построения поверхностей и карт.

Упомянем важные панели инструментов .

Панель инструментов View (Вид) содержит кнопки масштабирования, с помощью которых удобно за один клик менять размер области просмотра, а также масштабировать и передвигать объекты.

Панель инструментов Map (Карта) содержит все главные кнопки создания карт, которые убыстряют работу, т.к. избавляют от необходимости выбирать в меню Map - New .

Для рисования имеются графические инструменты, собранные на панели Drawing (Рисование): кнопки для ввода текста, многоугольника, ломаной линии, символа, стандартных фигур (прямоугольник, прямоугольник с закругленными углами, эллипс), плавная кривая (т.е. кривая Безье, опирающаяся на узловые точки) и инструмент редактирования узловых точек (аналогичный такому же инструменту в Corel Draw и аналогичном векторном графическом ПО). Общий вид всех панелей дан на рисунке в конце страницы .

Не забудем также настроить единицу измерения : выбрать сантиметры вместо дюймов по умолчанию (меню Tools - Options , далее раздел Environment - Drawing , поле Page Units ).

И, наконец, самое важное: форма итоговой карты. Не секрет, что программа Surfer имеется на руках далеко не у всех, следовательно, окончательная форма карты должна соответствовать общепринятому формату. В нашем случае оптимальным вариантом будет экспорт карты в файл растровой графики формата JPEG. Перед экспортом необходимо проверить вешний вид проекта, убедиться в правильном расположении слоев, лишние слои отключить в менеджере объектов, не забыть написать все необходимые заголовки и комментарии. После этого выделяем все объекты, группируем их (это не обязательно, но отнюдь не вредно для защиты от случайных сдвигов объектов относительно друг друга). Экспорт осуществляется через меню File - Export , по нажатию Ctrl+E или с помощью специальной кнопки панели инструментов. По умолчанию Surfer предлагает экспорт в формат *.BLN, меняем его на *.JPG. В следующем окне можем отредактировать разрешение итоговой картинки (по умолчанию 300 dpi, часто годится и 200 dpi, что экономит размер файла). В окне Export Options есть вкладка JPEG Options , на которой можно выбрать требуемую степень сжатия (не увлекитесь и не пережмите рисунок, обязательно проверьте качеств результата на примере самых мелких надписей и значков). Вот и все!