等值线图及其计算机绘制
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从事煤炭资源勘查工作中,需要做很多等值线图,周围同事多是用传统的三角网插值方法,一个钻孔一个钻孔地量取之间的距离,然后在Excel表格中计算分点距离,再在CAD 中描点连线……虽然这是一种严密的插值法,但是感觉过程复杂,与传统手工作图无异,需耗费很大精力。
同学推荐用Surfer软件,我用了一天时间,基本掌握了这种作图方法。
这里,我要感谢水文07-1班的邓同学以及其他同学朋友给我提供的帮助。
Surfer做等值线图主要用到两种数据,一种是钻孔数据,包括钻孔坐标和需要描述的目标数据(如煤厚、灰分、硫分等),另一种是边界数据,主要是矿区边界,即拐点数据。
这两种数据分别对应着Surfer里的dat文件(也可以是其它可识别格式,如txt)和bln文件。
第一步:制作数据文件1、制作钻孔数据文件这一步可以在Excel、WPS、记事本中完成,也可以在Suerfer工作表中建立。
其格式如下图:数据录入完成后,保存为txt格式。
注意:我用的是WPS,另存为的时候须选择制表符分割的txt文件。
2、制作bln文件(边界数据)一般情况下,边界数据都是比较少的,可用Surfer工作表直接建立,保存为bln文件即可。
其格式如下图:第一行31代表边界拐点坐标的个数,后面的0值表示后面的等值线绘制在边界内部,如果写成1,表示等值线绘制在边界外部。
后面的数值为钻孔坐标,第一栏为横轴(Y值)。
保存为bln格式。
注意:我们工作区域只有30个拐点,写31的原因是最后一个钻孔坐标与第一个相同,形成一个封闭区域。
Ps:有时候拐点数较多,又没有拐点坐标文件,需要我们直接从图上量取,比较方便的方法是用工具展点。
比如,我用的CAD作图,作图比例为1:1000(保证了展点出来的坐标不变),矿区边界是多段线圈成,拐点较多,我就用到了Dxf2xyz2.0这个工具来展点。
把矿区边界带基点复制到空白文档中,并校正。
保存为dxf格式,据说dwg格式也行。
然后打开Dxf2xyz2.0,如下图:点击Output Format:选择输出格式为Blank Outside(0),即可输出为标准的bln文件。
等值线生成方法发展历程等值线是地理信息系统(GIS)、气象学、地质学等领域中常用的一种图形表达方式,它能够直观地展示出空间数据的分布特征。
随着计算机技术的飞速发展,等值线生成方法也在不断演进。
本文将为您详细介绍等值线生成方法的发展历程。
一、手工绘制阶段在计算机技术尚未普及之前,人们主要依靠手工方法绘制等值线。
这一阶段的主要方法有:1.费马原理法:通过在数据点上画切线,找出曲率半径最小的点,连接相邻的切线交点,从而生成等值线。
2.插值法:在已知数据点之间进行插值,得到未知点的数值,然后根据这些数值绘制等值线。
3.方格网法:将研究区域划分为方格网,计算每个方格内的平均值,然后根据方格网的等值线绘制等值线图。
二、计算机辅助绘制阶段随着计算机技术的发展,人们开始利用计算机辅助绘制等值线。
这一阶段的主要方法有:1.直接法:将离散数据点输入计算机,通过插值方法生成等值线。
2.间接法:首先生成一系列规则网格点,然后在这些点上进行插值,最后生成等值线。
3.等高线追踪法:在已知数据点之间进行等高线追踪,生成等值线。
三、基于网格的等值线生成方法随着GIS技术的普及,基于网格的等值线生成方法逐渐成为主流。
这一阶段的主要方法有:1.网格插值法:对规则网格点进行插值,得到等值线。
2.等值线追踪法:在网格点上直接进行等值线追踪。
3.Marching Squares算法:通过对网格单元的编码,查找等值线经过的网格单元,从而生成等值线。
4.虚拟等值线法:在网格点上进行虚拟等值线追踪,生成等值线。
四、基于不规则三角网的等值线生成方法针对复杂地形,基于不规则三角网的等值线生成方法应运而生。
这一阶段的主要方法有:1.Delaunay三角网:首先生成不规则三角网,然后在三角网上进行等值线追踪。
2.Alpha Shapes算法:通过对三角网进行Alpha剪裁,生成等值线。
3.三角网插值法:在三角网内进行插值,得到等值线。
五、基于图形硬件加速的等值线生成方法近年来,随着图形硬件性能的提升,基于图形硬件加速的等值线生成方法逐渐受到关注。
M a p g i s等值线图绘制方法本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.MarchMapgis等值线图绘制方法1.打开Mapgis主菜单,选择“实用服务”—“投影变换”2.选择“投影变换”—“用户文件投影变换”3.点击打开文件4.将TXT文件导入到Mapgis中5.点击“用户投影参数”6.设置用户投影参数坐标系类型设置为“投影平面直角”椭球参数设置为“西安80”投影类型为“高斯克吕格”比例尺分母为“1”坐标单位为“米”投影带类型为“6度带”投影带序号为“19”设置完毕后点击确定7.设置结果投影参数坐标系类型设置为“投影平面直角”椭球参数设置为“西安80”投影类型为“高斯克吕格”比例尺分母为“50000”坐标单位为“毫米”投影带类型为“6度带”投影带序号为“19”设置完毕后点击确定8.指定数据起始位置选择属性数据下第一行数据作为数据起始位置9.设置分隔符(1)选择“按指定分隔符”(2)选择“设置分隔符”(3)分割符号中,将(Tab键)选中(4)属性名称所在行,选择第一行的属性行(5)将数据类型都改为“5.双精度型”(6)点击确定10.设置点图元参数(1)选择点图元参数(2)修改子图号及高度宽度后点击确定11.投影变换点击投影变换后,确定生成文件12.保存文件13.在Mapgis主程序中选择“空间分析”—“DTM分析”14.加载点数据,打开“文件”—“打开数据文件”—“点数据文件”15.点击“处理点线”—“点高程点提取”选择高程属性项后,点击确定16.离散数据网格化(1)点击“Grd模型”—“离散数据网格化”(2)在网格化方法中选择Kring泛克里格法网格化(3)点击确定,生成Grd文件17. 等值线绘制(1)在“Grd模型”中选择“平面等值线绘制”(2)载入Grd文件(3)选择“等值线光滑处理”(4)制图幅面选择“原始数据范围”(5)点击确定,生成等值线18.等值线文件保存。
•用surfer软件绘制等值线图详细说明共分以下几步完成:第一步:建立数据文件每个人需要建立两个文件便可完成所有等值线图的绘制。
(小曼与景立由于没有边界可不建立边界文件)1)绘图文件数据:一次在excell中建立完成(当然也可在surfer工作表中建立)。
格式如下:钻孔号(A栏) X坐标(B栏)Y坐标(C栏)绘图数据1(D栏)绘图数据2(E栏)。
延52 389640.0 197683.2 15.6 0.82 。
保存格式后缀为x.txt (如1.txt)2)边界数据:由于边界数据没有几个,最好在surfer 工作表中建立,这样不需数据格式转换。
步骤:打开surfer软件,点击左上脚空白处(第二行第一个位置键),选worksheet,则可建立边界数据文件。
格式如下:X坐标(A栏)Y坐标(B栏)5 0389640.0 1976830.2392300.4 1985301.4392100.8 1988023.4392235.6 1982003.1389640.0 1976830.2第一行5代表边界坐标的个数,注意后一行坐标数据必须重复一下第一行坐标数据,这样才能形成一个闭合边界,0代表边界内的等高线要绘制。
存盘格式为x.bln (如1.bln)第二步:数据网格化建立好两个数据文件后,打开surfer软件。
在Grid(网格)中——点data(数据)——把绘图数据文件x.txt打开——在图标左边对X,Y,Z坐标进行选项,由于先画等值线,因此,必须选绘图数据文件上B、C、D栏(以后做其它等值线可将D栏该选为E栏或F栏,等等),即X选columnB,Y选columnC,Z选columnD(必须切记)——其它项目默认不变,点击ok——若出现是否替代存在的文件,再点击yes(若出现将改动保存到report1?,点击N o,surfer8.0有此要求,surfer7.0也许没有)——自动生成x.grid文件。
第三步:绘等值线图在map(地图)中点contour map(等值线图)再点new contour map(新建等值线图),再点网格化文件x.grid——打开——等值线图形便绘出。
等值线图及应用等值线图是一种图形化展示等值线分布的图表。
等值线是在地理空间或其他二维平面上具有相同数值的点的连线。
等值线图通过将等值线分布在地图或平面上,来展示不同区域的数值分布情况,以及数值的变化趋势。
等值线图广泛应用于地理学、地质学、气象学、环境科学以及其他科学领域。
它可以用来展示气温、降雨量、地形高度、水深等地理空间和时间序列数据的分布情况。
在地理学中,等值线图被广泛用于展示地形高度和地形特征。
地形高程可以通过等值线图来展示,并且可以根据等值线之间的间距来判断地势的陡峭程度。
等值线图还可以用来展示地质构造和地貌特征,例如断层带、山脉、河流等。
在气象学中,等值线图常常用来展示气温、气压、风向等信息。
通过绘制等值线图,可以清晰地展示不同地区的气温分布,以及气压场和风场的形状和强度。
这对于气象预报和天气研究非常重要。
在环境科学中,等值线图可以用来展示污染物浓度的分布情况,例如大气中的颗粒物浓度、水体中的溶解氧浓度等。
通过等值线图,可以直观地了解污染物的空间分布情况,以及可能的污染源和扩散途径。
除了科学研究领域,等值线图也广泛应用于实际生活中。
在旅游规划和地图导航中,等值线图经常用来展示山地地形和海拔高度,以帮助人们了解地形和选择适合的路线。
等值线图还可以用于军事领域,帮助军队规划战略位置和选择防御地形。
在制作等值线图时,首先需要收集数据,并根据数据的空间和时间分布特点选择合适的等值线间隔。
然后,可以使用计算机软件或绘图工具,将数据转化为等值线图。
绘制等值线图时,可以选择不同的颜色或线型来表示不同数值的区域,以增加图表的清晰度和可读性。
总的来说,等值线图是一种直观且常用的数据展示方法。
它能够帮助人们更好地理解和分析地理和环境数据的分布特征,以及研究对象的变化趋势。
在科学研究、工程规划和实际生活中,等值线图都发挥着重要的作用,帮助我们更好地认识和利用地球上的各种资源。
这学期开了土地管理学这门课,前些时候突然想做个地价定级系统,在网上转了好一阵都不知道该怎么入手。
尽管上学期参加了超图杯,但开发的作品主要是超图组件的堆砌,而且做的是大众GIS的东西。
现在结合了具体的应用,要了解很多土地管理学的知识,再加上工具换成了相对较弱、而且学习资料少了不少的MapX,要在考研复习中做出这么个东西,恐怕是太困难了。
于是请教了张老师。
张老师对我进行“需求分析”后,建议我分几步走。
第一步自己造几个简单的点数据,每个点赋一个权值,生成该地区的等值线;第二步自己造几个阻隔因子,分析对等值线的影响;第三步加上路径的影响;第四步把数据换成正规的,在地图上调试,做到这里已经实现了地价定级的核心功能。
如果还有余力,再考虑更多的因子并扩展系统功能。
于是我开始张罗。
先上维普搜土地管理、地价、定级……弄下了一堆论文,囫囵吞枣后知道点数据有三个字段X、Y、Z就行了。
然后要画等值线,刚开始我想等值线跟缓冲区差不多吧,可以把它当成不同半径的缓冲区,不同点的缓冲区叠加、融合后就是等值线。
但是很快发现这得有多难实现,而且地信原理课上也没提到过。
于是我又请教了马老师。
马老师的回话言简意赅,引人深思,发人深省,耐人寻味:“你有没有到surfer里试过?”???surfer是什么?我一开始还以为马老师打错了字,把buffer打成了surfer。
后来到网上一搜才发现是一个绘图软件。
软件很小,只有12M,我费了九牛二虎之力下到一个汉化版的,又费了一牛之力找到一个注册机,再投入一虎之力搞到一本中文的入门书。
倒腾了一晚上后,终于在MapInfo里看到了等值线与原图叠加的动人一幕。
参考了几篇论文,最好的是《MapInfo及WinSurfer在城镇土地定级估价中的综合应用》(不过,这也是硕士讲师的论文?也太浅了吧——但总比另几篇含含糊糊、飘飘浮浮的文字要好得多)。
摸索中的操作过程如下:一、输入数据1.新建Excel表,在A1,B1,C1中分别输入X,Y,Weight,作为字段X坐标,Y坐标和权值2.输入数据,保存表。
实验三绘制地球物理等值线图一、利用GRID模型绘制等值线1、数据准备:生成“制表符分隔的文本文档”或“逗号分隔的文本文档”(如图3-1)。
2、打开MAPGIS→空间分析→DTM分析,选择“GRD模型”→“离散数据网格化…”(图3-2),然后选择要进行网格化的文件打开。
3、在弹出的“离散数据网格化”对话框中(图3-3),按下列顺序设置各项:1)设置数据列:按数据情况设置坐标X、Y及物性值Z所在的列。
2)网格参数设置:这里只要设置合适的网格间距就可以了。
3)网格化方法设置:一般情况下,物探、化探的数据网格化方法都选择Kring泛克里格法网格化。
单击“选择”按钮,弹出“克里格网格化配置对话框”(图3-4),可以对网格化进行一些配置(对配置内容不是很熟悉的情况下,建议选择默认的值即可);单击“搜索”按钮,弹出“网格化点搜索配置对话框”(图3-5),可以对网格化的搜索类型、规则等进行配置。
4)设置输出网格文件名及存储路径。
设置好以上信息后,单击“确定”即可。
图3-1 制表符分隔的文本文档图3-2 打开离散数据网格化步骤图3-3 离散数据网格化参数设置对话框图3-4 克里格网格化配置对话框图3-5网格化点搜索配置对话框图3-6 设置等值线参数对话框4、选择“GRD 模型”→“平面等值线图绘制”,选择网格化数据文件(*.GRD)打开后,弹出图3-6,然后按下列步骤进行等值线图绘制参数设置。
1)“设置”栏里:选择“等值线套区”(可以对等值线进行普染色,即建立区文件)、绘制色阶和保留边界线(如图3-7)。
2)“光滑”栏里:选择“等值线光滑处理”(可以对绘制的等值线进行一些光滑处理,使线条更流畅),然后在光滑度里选择合适的程度,一般选择中程度即可(如图3-7)。
图3-7 设置等值线套区及光滑度图3-8等值线层设定对话框3)设置等值层值:单击“等值线定层”中的“等值层值”,弹出“等值线层设定”对话框(图3-8),可以在此对等值层值进行设置。
绘制高密度对数坐标(深度)等值线图1.执行通讯软件(BTRC2000),打开原始高密度数据文件(如:test.fda)。
2.单击“计算→高密度极距(AB/2)”命令,将层号转换为深度。
3.单击“转换→Surfer格式”命令,将数据转换为surfer格式数据(如test.dat)。
4.执行Surfer软件。
5.单击“file→worksheet”命令,出现一表格。
6.单击“file→open”命令,打开上面转换之后的surfer格式文件(如test.dat)。
7.单击“Compute→Transform”命令,将出现下面对话框:此时,输入公式“B=-LOG10(-B)”,如上图所示,将B 列数据(深度)转换为对数值。
注意:行数从第2行到最后一行(如:2到473)。
然后单击“OK”按钮。
结果如下:8.单击“file→save”命令,保存转换后的结果。
9.单击“Windows→plot”命令,回到绘图状态。
10.单击“grid→data…”(网格化数据)命令,打开刚存盘的文件(如:test.dat)。
出现下面选择框:单击“Data Info…”(数据信息)按钮(上图箭头处),出现下面界面:分别将X轴和Y轴的最大值(Maximum)和最小值(Minimum)该为与数据信息中对应值一样,如上箭头处。
单击“OK”按钮即生成网格化文件。
11.单击“Map→C ontour…”(绘等值线)命令,选择刚生成的网格文件。
出现下面对话框:在“Fill Contour(颜色填充)”方框处点击一下,方框内打钩(表示选中填充颜色),在“color scale(颜色刻度)”方框处点击一下,方框内打钩,然后单击“Fill(填充)”按钮,并选择最大值颜色和最小值颜色。
如下所示:单击“OK”按钮,即绘出对数等值线图如下:12.改变绘图比例。
首先点击一下图象,然后单击“Map→Scale”命令,出现下面选择框:在“Proportionl XY Scaling”方框处点击一下,取消方框内的钩。
西安科技大学硕士学位论文地质等值线图的生成与绘制姓名:韩丽娜申请学位级别:硕士专业:计算机应用技术指导教师:张群会20060418西安科技大学硕士学位论文2.3离散数据的插值网格化等值线图广泛应用于石油勘探开发、采矿、地质、地球物理和气象等领域,由于它能显示三维空间中曲面的形态,从而就可以表示一个变量在二维空间中的数值变化。
原始的观测数据在二维空间的分布~般是不均匀的,在绘制等值线图之前,需要对观测数据网格化。
网格化就是把以XYZ数据文件格式表示的、通常是不规则分布的原始数据点,经过数学处理,构筑一个规则的空间矩形网格的过程。
原始数据的不规则分布,造成缺失数据的“空洞”,网格化则用外推或内插的算法填充了这些“空洞”。
常用的插值网格化方法或空间插值方法有:距离倒数幂方法,双线性插值方法,克里金方法,最近邻方法等。
在网格化之前,设绘图区域是由m×n个网格数据点组成,并设沿X方向的分割记为J=1,2,3,,.,":沿J,方向的分割记为i=1,2,...,m,任一网格点的数据为gridD,,。
设沿Ⅳ方向单位风格边长为,Ⅳ,沿】,方向单位网格边长为cN,则网格点的坐标计算为:t,,2,+rN;y¨2f+cN。
所以网格点区域是由∞一1)+胛条纵边和∽一1)·m条横边组成。
网格点数据值g,f扣。
是由以下所列的插值方法得到的。
在具体的程序编写过程中,作者使用如图2.1示网格化参数设置对话框,来显示网格x方向和y方向上的最小值,最大值,网格间隔,网格数。
其中网格数是可以改变的,而网格间隔会随着网格数的改变而相应改变。
图2.1网格化的参数设置对话框具体的部分代码如下所示:voidCGridding::BuildGridHead(){。
手把手教你如何利用ArcGIS绘制等值线图
第一步:打开ArcToolbox/Spatial Analyst Tools/Interpolation/Kriging工具,双击显示深蓝色字体工具。
如下图1所示。
图1
第二步:选择Input Point features,即输入的点图层,我们这里选择雨量站图层;
选择Z value field,我们这里选择1950;
选择output surface raster,即输出图层目录和文件名;
如下图2所示。
图2
第三步:点击Environments(图3),选择General Settings(图4),将Extent设置为:Same as layer 西江流域。
点击OK,生成栅格面Kriging-雨量1(图5)。
图3
图4
图5
第四步:打开ArcToolbox/Spatial Analyst Tools/Surface/Contour工具,双击深蓝色工具,如下图6所示。
图6
第五步:选择input raster,即选择栅格图层Kriging-雨量1
选择output polyline features,即选择输入图层路径和名称,contour-kriging1
选择contour interval,这里设置为50,即每隔50mm一条等雨量线
如下图7所示。
图7
第六步:选择Environments(图8),选择Extent为same as layer 西江流域。
点击OK,生成等雨量线图图9。
其中黄色线条即为等值线。
图8
图9。
1.等值线绘制的过程分为三个步骤,离散数据网格化、等值线生成
以及等值线图的填充。
项目中的数学模型将离散数据进行了网格化,本模块需要提供等值线的生成和等值线几何体的绘制。
2.等值线的生成方法。
规则化的网格数据提供了每一个网格点上的
坐标和浓度值,基本思路是从区域边界开始,利用线性插值逐网格跟踪等值线得到等值线在其所穿过的网格边上等值点的坐标,保存这些坐标并根据一定的方位判别法对这些等值点进行排序,为下一步绘制几何体做准备。
3.等值线几何体的绘制。
一个网格内的等值线确定为直线,不需要
进行平滑处理。
首先对上一步骤中得到的各条等值线按照其起点的位置进行排序,排序的顺序与等值线追踪的顺序一致,即区域左、上、右、下、内部等值线,内部等值线按照横坐标递增排序,这样排好序的等值线按照起点坐标左、上、右、下、内部的顺序保存起来。
整个算法的基本描述如下:
1) 按起点纵坐标从下至上的顺序对起点在左边界上的等值线排序;
2) 按起点横坐标从左至右的顺序对起点在上边界上的等值线排序;
3) 按起点纵坐标从上至下的顺序对起点在右边界上的等值线排序;
4) 按起点横坐标从右至左的顺序对起点在下边界上的等值线排序;
5) 按起点横坐标从左至右的顺序对内部封闭的等值线排序;
6) 填充第三种等值线与网格下边界或左边界以及起点和终点所在的边界所围的区域。
对最后一条等值线, 则还需填充与网格上边界或右边界所围的区域;
7) 填充第二种等值线与起点和终点所在的边界以及这二边界相交的顶点所围的区域;
8) 填充第一种等值线与起点和终点所在的边界的顶点所围的区域;
9) 填充内部封闭等值线所围的区域.。
多种软件联合实现等值线快速绘制的制图模式赵豫;张慧利;武秀江【摘要】针对地震解释成图的特点,提出了一种多种软件联合绘制等值线的制图模式,它包括用Excel取数据、用Surfer网格化模型自动绘制等值线、用AutoCAD 修改等值线和用MapGIS处理成图4个步骤.应用该制图模式减少计算工作量,避免人为误差,实现了高精度高效率地勾绘有构造的等值线.通过实例对比线性内插的三角网法、距离倒数乘方法、最小曲率法、径向基本函数法和克立金法这5种网格化法的特点,说明克里金网格化模型绘制等值线的效果最佳,以及AutoCAD比MapGIS在编辑修改等值线图形时的优异之处.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2009(033)004【总页数】5页(P472-476)【关键词】Excel;Surfer;网格化模型;AutoCAD;MapGIS;等值线;制图模式【作者】赵豫;张慧利;武秀江【作者单位】河南省地球物理工程勘察院,河南,郑州,450053;河南省地球物理工程勘察院,河南,郑州,450053;河南省地球物理工程勘察院,河南,郑州,450053【正文语种】中文【中图分类】P631;TP31目前地震解释日趋自动化和综合化,计算机辅助的地震解释系统绘图日益普及,但是用地震解释系统绘图需要专业的解释软件,成本高,对解释员的素质要求高,否则人机联作解释的高效率和高精度是不易达到的[1]。
用时间剖面解释配合绘图软件绘制等值线构造图仍非常实用有效。
地震解释成图有自身的特点:①由于地震波传播的特点,地层倾斜时需作空间校正,绘制等深度构造图时需要作时深转换,计算复杂且工作量大;②实际采集到的地震数据有限,绘制等值线需将有限的离散数据进行网格化内插,这是科学可视化的前提[2];③地震构造图的等值线被断层分割成不同的断块,仅仅使用某一种网格化模型绘制的等值线往往与真实的地质构造不尽相符,构造附近等值线的精细绘制需要手动完成。
用Tecplot对Flac3D计算结果进行后处理Tecplot 版本为:Tecplot 360 EX 2015 R1Flac3D 版本为:Flac3D 5。
0根据实际情况建立FLAC3D模型。
建模后保存为“xxx。
sav”文件。
准备好用Fish语言编写的Flac3d2Tecplot。
dat文件。
第一步:将Flac3D导入tecplot中1.用FLAC3D打开已经完成的*.sav文件.(用FLAC3D把结果计算出来)2.然后【File】/【Call】运行Flac3d2Tecplot。
dat文件,运行结束时会在命令行里显示写入成功。
在命令文件所在的文件夹里会发现FLAC3DMesh_deformation.dat数据文件(可以根据自己的需要更改文件名)。
3.在计算机命令文件所在的文件夹里找到该数据文件.打开Tecplot程序。
执行【File】/【Load Data Files(s)】命令打开FLAC3DMesh_deformation。
dat数据文件。
第二步:画等值线的步骤1.在左侧【plot】中选择需要的参数模型。
2.首先选择三维图形选择3D Cartesian、二维选择2D Cartesian。
3.在边栏左上方Show Zone Layers栏目中,去掉Mesh前的√选中Contour前的√。
然后按下detail按钮在右上方选择自己需要显示的量。
例如X、Y、DISP、SYY ……4.选择切片工具在左侧【plot】/【show derived objects】/【slices】并打开下面的ToolDetails可以设置切片的方向和位置等。
5.将切片截面上的数据读出形成整体zone外的另一个zone【Date】\【Extract】\【Current slices】6.点击【plot】\【zone style】编辑zone7.点击surfaces发现有两个zone,在zoneshow中激活Slice x=20关掉Flac3D.date8.点击contour contour type选取lines9.然后再等值线上显示标注【plot】/【Show Zone Layers】/【contour】/【detail】点击[Lables],在[show lables]可以选着contour number或者contour value。
等值线图及其计算机绘制
摘要:本文介绍了等值线图的概念,网格化处理,并且给出了二维、三维等值线的计算机算法四维等值曲面绘制的基本思想。
关键词:等值线等值线图网格填充曲面绘制
在各种工程及船体、汽车车身设计中大量使用等值线和等值线图。
等值线是平面区域内某些物理量数值相同的点构成的曲线,等值线图呈现平面区域内标量参数的分布状况。
等值线图是一种十分有用的图形,常常用来表示连续分布逐渐变化的绘图现象的数量特征,反映绘图对象的差异变化及其某些现象的分布规律,它能在形态和数值两个方面给人以完整概念。
计算机绘制等值线图快速、高效、图形简洁、清楚,因此得到了广泛的应用。
网格化处理是等值线图计算机绘制的基础并且等值线图可分为二维等值线、三维等值线及四维空间等值曲面,其计算机算法也不尽相同。
1、计算机绘制等值线图的基础——网格化
平面区域可以由任意多边形网格构成,即可以是纯三角形网格,纯四边形网格等各种边数相同的多边形网格构成的区域,或者由各种边数不相同的多边形网格混合构成的区域。
三角形网格主要用于散乱数据的曲面拟合,可通过三角剖分及其优化后得到。
在三角形网格上,等值线在每个三角形上都是从一条边进入后到另一边出来。
对于四边形(矩形)网格,若原始数据点是散乱分布,可利用shepard 方法或最小二乘法等方法来求出网格点上的值。
网格可进行细分,具体作法是将网格横向和纵向间距缩小为原来的一半,用原来的网格值通过按距离加权平均法(局部化)等方法,求出新网格点的值。
这样,得到的网格值误差可能较大,在实际情况中,我们可利用原始数据或其他附加条件对网格值进行修改。
2、二维等值线图
二维等值线图包括:平面区域的填充,颜色标尺及区域内的二维等值线。
2.1 平面区域的填充及颜色标尺
用连续变化的颜色填充平面区域,根据区域内各网格的物理量数值大小确定该网格填充的颜色。
我们建立一个颜色标尺来确定它们之间的对应关系。
(颜色的RGB值与物理量数值之间为线性关系)。
这样,可以很方便地从图中颜色的变化来识别区域内物理量数值的变化。
2.2 绘制二维等值线
绘制一个等值线数值以后,对于一个已填充的网格,根据它各顶点的坐标及物理量数值作线性插值,得到这条等值线与这个网格边的交点,两个交点的连线
便是这条等值线在这个网格内的那一部分。
因此,在一个网格填充后位于这个网络内的那一部分等值线也紧接着在屏幕上生成,待全部网格处理完毕后,整个二维等值线图也就生成了。
3、三维等值线图
三维等值线图包括:平面区域内物理量分布构成的曲面,以及在曲面上绘制三维等值线。
3.1平面区域内物理量分布构成的曲面
用区域内各网格顶点的坐标(X,Y)及相应物理量数值(变换成Z坐标)构成一个物理量分布曲面,每个网格对应面上的一个曲面片。
每个曲面片的颜色与亮度按phong光照模型计算并填充,隐面的消除可采用优先级表算法。
所谓优先级表算法,是按各多边形网格距视点的远近来建立一张优先级表,距视点近优先级高。
排定各多边形网格的优先级顺序,依次填充各多边形网格,如果某些多边形网格重选,后填充的必然覆盖先填充的多边形网格。
这样消去隐藏性和隐藏面的问题就迎刃而解了。
3.2绘制三维等值线
给定一个等值线数值,对每一个曲面片,根据曲面片顶点的坐标及相应的物理量作线性插值,得到这条曲线与这个曲面片边的交点,两个交点的连线,便是这条等值线在这个曲面片上的一部分,待曲面片填充后,等值线紧跟着在屏幕上生成。
采用优先级表算法,同时对曲面片及等值线进行隐面及隐线的消除。
4、四维空间等值曲面
4.1四维空间等值曲面的表示
给定四维空间数据点集(xi,yi,zi,Ti) i=l,2,…,n。
其中x,y,z是通常三维空间点的坐标,T表示三维空间点位置(x,y,z)所对应的数值,可以把T 作为某种函数表达式即T=T(x,y,z),也可看作给三维空间点位置赋予某一特征或某一数值,则三维空间具有该定数值点的分布形成四维空间等值曲面,它是等值线图的拓广。
4.2四维等值曲面绘制的基本思想
四维等值曲面绘制的基本思想是,将定义域为立方体的实体剖分为一个个剖面,然后在面的情况下绘制等值线,并使用等轴测投影变换到计算机屏幕上或绘图仪上,经过这几个步骤处理,就把立方体里的等值曲面轮廓形状绘制出来,达到预期目的。
即首先定义域为立方体,其中a≤x≤b,c≤v≤d,e≤z≤f,对z轴进行剖分:Tz:e=zl<z2<…<zn=f然后在每个剖平面z=zk(k=l,2,…,n)上绘制等值线,并将该等值线利用等轴测变换投影到计算机屏幕或绘图仪上,这一过程进行
到底便得到等值曲面图。
参考文献:
[1]周于仁、谭建,等编著.计算机辅助设计及绘图[M].宁夏教育出版社.
[2]齐东旭著.分形及其计算机生成[M].科学出版社.
[3]金廷赞著.计算机图形学[M].浙江大学出版社.。