Surfer強大的插值功能和繪制圖件能力，已經使它成為用來處理x、y、z數據的首選軟件，Grapher是繪制二維圖形的首選軟 件，Strater是專業的、高性能的測井和井孔繪圖軟件。《地理信息系統理論與應用叢書：Surfer 10地學計算機制圖》在介紹Surfer軟件所涉及相關理論知識基礎上，用大量案例介紹軟件的使用操作過程，并簡要介紹了Grapher和Strater 軟件，達到理論基礎與實踐操作的統一。
本書可以作為高等院校地理、地質、測繪、氣象、環保等專業地理信息系統和圖形圖像處理等專業的教學或實習用書。也可作為高校和研究所相關領域（地理、地質、地球物理、水文、工程、考古、海洋、生物、林業和氣候等）科技工作者及工業界數據分析的參考用書。
Surfer8具有的強大插值功能和繪制圖件能力，已經使它成為用來處理XYZ數據的首選軟件。白世彪等編著的《Surfer10地學計算機制圖(附光盤)》在用大量案例介紹軟件使用操作過程的同時，也對Surfer8軟件所涉及的相關理論知識作了介紹，力求做到理論知識與實踐操作相統一。全書共分9章。第1～3章為Surfer8基礎知識和圖件繪制示例。第4章介紹了Surfer8支持的數據內插方法。第5～6章介紹了數據分析和三維分析功能。第7章介紹了地統計學方法及應用。第8章介紹了文件的輸入與輸出。第9章是Surfer8編程語言CSScripter簡介。
前言
第1章 Surfer 10的基礎知識
1.1 Surfer 10簡介
1.2 Surfer 10繪圖窗口操作界面
第2章 Surfer 10菜單命令
2.1 繪圖窗口菜單命令
2.2 工作表窗口菜單簡介
2.3 節點編輯窗口菜單簡介
第3章 空間數據的投影變換
3.1 地理空間基礎
3.2 Surfer 10投影簡介
3.3 實例操作
第4章 離散數據格網化
4.1 格網文件
4.2 插值基本參數
4.3 鄰域搜索范圍
4.4 各向異性
4.5 分切線和折斷線
4.6 反距離加權插值法
4.7 克里金插值法
4.8 最小曲率法
4.9 改進謝別德法
4.10 自然鄰點插值法
4.11 最近鄰點插值法
4.12 多元回歸法
4.13 徑向基函數插值法
4.14 線性插值三角網法
4.15 移動平均插值法
4.16 數據度量插值法
4.17 局部多項式插值法
4.18 插值方法有效性評價
第5章 繪制常用圖件
5.1 繪制粘貼圖
5.2 繪制影像圖
5.3 繪制地貌暈渲圖
5.4 繪制矢量地圖
5.5 繪制線框圖
5.6 繪制曲面圖
5.7 繪制堆疊圖
5.8 繪制疊置圖
第6章 數據分析
6.1 簡單數學運算
6.2 樣條平滑
6.3 濾波
6.4 微積分算子
6.5 傅里葉和譜分析
第7章 三維空間分析
7.1 繪制等值線圖
7.2 地形因子分析
7.3 等厚度圖分析
7.4 計算方向導數
第8章 體積、面積和剖面線
8.1 體積、面積計算
8.2 剖面線分析
第9章 地統計學分析方法
9.1 地統計學基礎
9.2 變異函數特征
9.3 變異函數理論模型
9.4 變異函數屬性設置
9.5 繪制變異函數曲線
第10章 地圖可視化操作
10.1 Map（地圖）屬性介紹
10.2 坐標軸屬性介紹
10.3 底圖的基本操作
10.4 繪制地圖空白區域
10.5 繪制地圖邊界線
10.6 繪制帶角圖的地圖
第11章 文件的輸入與輸出
11.1 輸入文件
11.2 輸出文件
11.3 Surfer 10與地理信息系統數據交換
第12章 Surfer編程語言-CS Scripter簡介
第13章 Grapher 9地學制圖
第14章 Strater 2地學制圖
主要參考文獻
術語索引
第1章 Surfer 10 的基礎知識
1.1 Surfer 10 簡介
1.1.1 Surfer 歷史
Surfer 是美國Golden 軟件公司的產品， 用于繪制等值線圖及相應的三維圖形， 是科技工作者個人電腦常備的軟件， 應用較廣。Golden 軟件公司是由Dan Smith 和Patrick Madison 1983 年在美國創立的。該公司一直致力于圖形軟件的開發， 于1985 年推出Surfer ， 后又于1986 年推出Grapher ， 1990 年推出Map Viewer 和1996 年推出Didger。現在， Golden 軟件公司在科學圖形軟件領域已處于領先地位， 上述的四個繪圖軟件已在全世界廣泛應用， 用戶包括礦業、工程、醫藥、地學、生物等領域的研究人員、工程師和科學家。
目前Surfer 的最高版本為10 ， 其是在Windows 和NT 操作系統下最強大的、最靈活的和容易使用的繪制等值線圖及三維立體圖軟件包。自從1984 年以來， 在各國科技工作者中使用越來越普遍， 當前全世界有幾十萬科學家和工程技術人員使用Surfer 軟件。越來越多的地質學家、地球物理學家、水文學家、工程師、考古學家、海洋研究學家、生物學家、林業人員和氣候學家等已經發現了Surfer 簡單易操作和強大的繪圖功能。
1.1.2 Surfer 10 主要功能
Surfer 10 的主要功能有：
（1） 支持12 種內插方法對離散的X 、Y 、Z 數據格網化， 生成規則的格網數據；
（2） 地圖堆疊時的透明度選擇。把不同的地圖堆疊在一起時， 可以自由的設定每個地圖的透明度， 不會出現上面地面遮蓋下面地圖的現象了；
（3） 強大的地學數據分析功能， 支持多達12 種變異函數理論模型， 計算殘差， 地形分析， 計算體積、面積等；
（4） 具有各種函數的運算功能；
（5） 繪制等值線圖（Contour Maps） ；
（6） 可輸入底圖以便搭配3D 圖形/底圖（Base Maps） ；
（7） 可做文字標志和粘貼圖（Post Maps） ；
（8） 圖形可做影像處理/影像圖（Image Maps） ；
（9） 可產生相片品質的圖片/地貌暈渲圖（Shade Relief Maps） ；
（10） 繪制矢量地圖（Vector Maps） ；
（11） 繪制線框圖（3D Wireframe） ；
（12） 繪制曲面圖（3D Surface） ；
（13） 對兩個以上所選的地圖進行堆疊生成堆疊圖（Stack maps） ；
（14） 在相同的坐標系統下合并所選的地圖生成疊置圖（Overlay maps） ；
（15） 對給定數據定義坐標系統并可以進行投影轉換；
（16） 圖形輸出可選EMF 、WMF 、CLP 、CGM 、BMP 、TIF 、JPG 、GIF 、EPS ， PCX 、PDF 、PNG 、PNM 、RGB 、SUN 、TGA 、AutoCAD DXF ， Golden 軟件的GSI 、GSB 、BLN ， Google Earth 的KML 、KMZ ， BNA Atlas Boundary ， MapInfo Interchange Format MIF ，ESRI Shapefile SHP ， X AVS X‐Image 等；
（17） 圖形輸入可選CLP 、WMF 、EMF 、GIF 、JPG 、TIF 、BMP 、ECW 、PCX 、PLY 、PNG 、RGB 、SUN ， Golden 軟件的GSB 、PLT 、BLN 、GSI ， BNA Atlas Boundary ， USGS DLG 、LGO 、LGS ， AutoCAD DXF ， PNM /PPM /PGM /PBM ， SID ，TGA ， VTK ， WMF ， SDTS Topological Vector Profile DDF ， DICOM3 Medical Image， MapInfo Interchange MIF ， ESRI Shape SHP ， ESRI ArcInfo Export Format E00 ，X AVS X‐Image 等；
（18） 在工作表里輸入資料可用ACCDB 、BLN 、BNA 、CSV 、DBF 、SLK 、TXT 、Lotus 、Excel 、ASCII 等格式；
（19） 文本文字上下標、數學符號、線型符號、顏色都可定義；
（20） 工作表可讀入10 億個X 、Y 、Z 數據點；
（21） 用戶可以利用腳本語言（CS Scripter） 通過編程方便地控制Surfer 繪圖， 或在其他應用程序中調用Surfer 繪制的圖件。
1.1.3 Surfer 10 新增功能
Surfer 10 新增的功能在網站http ：//www.goldensoftware.com/products/surfer/surfernew.shtml 上可以查閱， 或點擊Help ︱ Contents ， 在介紹書中選擇New Features page 也能查看， 主要有6 種。
1.便于操作
（1） 在Property Manager （屬性管理器） 中能夠對所有對象的屬性進行更改；
（2） 與流行的Windows 窗口類似；
（3） View （查看） | Reset Windows （重新設置窗口） 能夠使管理器恢復到默認值；
（4） Tools （工具） | Options （選項） 在任何窗口中能被打開；
（5） 空白節點在Grid Node Editor （格網編輯器） 中顯示為不同的顏色和形狀。
2.地圖特征
（1） 能夠輸入有投影系統的地圖；
（2） 能夠改變有投影的地圖；
（3） 使具有不同坐標系統的同一范圍的地圖能夠正確疊置；
（4） 在Grid （格網） | Math （算術運算） 及Grid （格網） | Function （函數） 所使用的各種運算命令在surfer 10 中能夠被自動保存在下拉菜單中， 便于下次操作；
（5） 能夠使地圖顏色反轉顯示；
（6） Map （地圖） | Overlay Maps （疊置地圖） 命令又重新可見；
（7） 能夠從基于格網生成的等高線， 影像圖， 地貌暈眩圖， 矢量圖， 線框圖及曲面圖中提取格網文件；
（8） 狀態欄能夠顯示選中圖層上的X 、Y 、Z 值；
（9） 使用Map （地圖） | Export Contours （輸出等高線） 能夠將等高線輸出成X 、Y 、Z 值的txt 格式；
（10） 能夠輸出為Google 的KML 和KMZ 文件格式。
3.繪圖及數字化特征
（1） 新的spline polyline 繪圖工具能夠創建平滑的線；
（2） 使用Map （地圖） | Digitize （數字化） 命令能夠對X 、Y 、Z 值進行數字化，并能設置數字化的數目及值的保存形式。
4.數據特征
（1） 能夠支持Acces ACCDB 文件格式；
（2） 從Access MDB 和ACCDB 文件中檢索查詢；
（3） 給一個數據文件定義坐標系統， 并能將坐標信息保存至外部文件。
5.格網特征
（1） 使用Grid （格網） | Math （算術） 命令能夠使更多的格網結合；
（2） 通過Grid （格網） | Math （算術） 命令能夠重新定義空白值， 可以將其輸出為空值或映射新值；
（3） 通過Grid （格網） | Grid Info （格網信息） 命令能夠讀取未創建地圖的格網信息；
（4） 在Grid Data （格網數據） 對話框中， 當格網插值方法或屬性發生變化時，Grid line geometry （格網線幾何學） 值可以保留；
（5） 當在Grid （格網） | Data （數據） ， Grid （格網） | Variogram （變異函數） 或在工作表中使用Data （數據） | Spatial Filter （空間濾波） 命令進行Data Exclusion Filter（剔除數據） 時， 在任何一列的數據能夠被剔除；
（6） 給格網文件定義坐標系統， 并將坐標系統保存至外部文件。
6.自動化
（1） 通過腳本能夠為等高線圖加載.CLR 文件；
（2） 通過腳本能夠反轉地圖的顏色；
（3） 通過腳本能夠改變曲面圖和線框圖的格網文件；
（4） 通過腳本能夠顯示或隱藏工具欄的坐標/大小。
1.1.4 Surfer 10 的安裝
在使用之前， 首先要將Surfer 10 安裝在本地的硬盤上， Surfer 10 的安裝非常簡單， 在安裝目錄下找到可執行文件（setup.exe） ， 雙擊鼠標左鍵， 則啟動安裝向導， 在安裝向導的引導下， 你能夠輕松完成安裝過程。
1.1.5 系統要求
系統要求主要有：
（1） Windows XP SP2 ， Vista 7 操作系統或更高版本；
（2） 100MB 以上的硬盤空間；
（3） 最小內存為512 MB ， 推薦使用1GB 或更高；
（4） 最小1024 × 768 顯示器分辨率。
1.1.6 讀者注意
假設Surfer 10 安裝在C：\Program Files\Golden Software\Surfer 10 目錄下，在Windows 資源管理器內可查看該目錄。目錄下包括幾個子目錄， 還有大量的模板文件和配置文件等。對于本書的讀者， 尤其要注意的是Samples 子目錄， 本書的例子大多選自該目錄， 而且例子運行的結果都保存在該目錄下。點擊Help ︱ Check for Update按鈕可以自動更新surfer 軟件。
1.2 Surfer 10 繪圖窗口操作界面
Surfer 10 有與目前流行的Windows 軟件如Microsoft 、Word 、Excel 等界面相似，讀者能很快地掌握Surfer 10 的工作環境和使用操作。在使用Surfer 10 繪圖時， 可見到操作界面如圖1.2.1 所示。
從圖1.2.1 中可以看到， Surfer 10 的操作界面包括如下幾部分。
1.2.1 菜單欄
操作界面的頂部是Surfer 10 的菜單欄（Menu Bar） ， 通過菜單欄可以方便地執行系統的命令。菜單欄中的每個菜單項還包括了許多菜單子項， 通過它們幾乎能夠實現Surfer 10 的所有功能。Surfer 10 的所有系統設置都是在菜單欄中進行的， 了解菜單欄中各菜單選項的使用是掌握Surfer 10 的重要步驟。
在Surfer 10 操作界面中， 菜單結構取決于當前窗口的類別。當前窗口為繪圖窗口、工作表窗口或節點編輯窗口時， 主菜單及其子菜單的內容各不相同， 而是與當前窗口的操作對象有關。在Surfer 10 的工作菜單中， 能看到類似圖1.2.2～圖1.2.4 所示的菜單欄。
圖1.2.2 為當前窗口為繪圖窗口時的主菜單， 對繪圖窗口而言， 主要是調用工作窗口或其他外部的數據文件， 格網化生成規則的格網文件及進行有關函數方程計算； 進一步繪制所需的圖形， 可視化表達數據特征。
圖1.2.3 為當前窗口為工作表窗口時的主菜單， 在工作表窗口中管理數據文件， 按Surfer 10 要求的格式組織數據文件。同時可以對現有的數據文件進行排序、轉換操作，生成所需的數據文件； 使用統計命令可得到所需的統計信息。
圖1.2.4 為當前窗口為節點編輯窗口時的主菜單， Surfer 10 在格網節點編輯窗口中編輯格網節點， 使格網數據達到用戶的要求。
1.選取菜單的方法
（1） 將鼠標指向菜單欄上的菜單名， 按下鼠標左鍵， 在彈出的子菜單中選擇所需的菜單項；
（2） 將鼠標指向菜單上需要執行的子菜單， 此時如果從菜單項上移去鼠標， 將立即撤消已選取的菜單項， 按下鼠標左鍵， 系統就自動執行該子菜單對應的命令。同時在Surfer 10 的File 、Edit 等所有的下拉菜單的命令選項右邊都有對應的英文字母組合， 這是指明進入對話框或發出命令的鍵盤的快捷鍵， 也就是和Alt 、Ctrl 等配合使用的熱鍵。即按Alt 鍵， 然后按下該菜單命令選項帶下畫線的字母。例如， 按Alt+ F 將打開“文件” 菜單； 再按Ctrl + O 將使用“打開” 命令。
2.撤消菜單的方法
當鼠標選取另一個新的菜單， 或將光標移動到菜單之外的任何地方單擊可以撤消菜單。按Esc 鍵亦可以撤消菜單但將光標仍保留在菜單上。
單擊菜單， 在彈出的菜單子項中， 僅可以執行文字清晰的命令項， 而不能執行灰色的文字的命令項。
1.2.2 工具欄
菜單欄的下面是工具欄（Toolbars） 。Surfer 10 提供了分類合理、功能強大、使用方便的多種工具。這些工具也是Surfer 10 中最直觀、最常用功能的總匯。要了解工具欄里的某一個按鈕的作用， 可以將鼠標移動到該按鈕上， 即可在窗口底部的狀態欄中看到該按鈕的作用。選擇菜單命令Tools （工具） ︱ Customize （自定義） 里面可以設置隱藏工具欄， 并可以添加相應的命令按鈕。Surfer 10 工具欄分為“標準工具欄”（Standard） 、“繪圖工具欄” （Drawing） 、“視圖工具欄” （View） 、“坐標/大小工具欄”。
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