数据网格化和网格数据绘等值线图
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蓝马中ZmapPlus是一个功能非常强的绘图软件,我们主要来用它绘制各种等值线图。
掌握ZmapPlus的关键是对MFD、ZGF的理解。
ZmapPlus7个主要文件的含义:(1)主文件(*.MFD):存储各种绘图数据(Grid、Contours、Faults、Data等);(2)绘图文件(*.ZGF):存储所有的图片数据;(3)ASCII数据文件(*.DA T或*.dat):各种绘图数据可以用ASCII数据输入;(4)参数文件(*. ZCLPARAMETER):绘图过程中设置的参数;(5)格式文件(*.FMT):ASCII数据转换成ZmapPlus格式时所用的格式文件;(6)颜色文件(*.TAB):可以编辑或建立显示图片用的颜色文件;(7)宏旨令文件(*.ZCLMAC):以批量作业绘制图片;一、建立MFD、ZGF文件1、设置文件路径启动ZmapPlus。
Openworks 2003 Command Menu:Applications——Z-mapPlus/Contouring Assistant,弹出图1。
图8-1Applications——Z—Map plus,弹出图2。
图8-22、设置路径Z—Map plus的主窗口——Directory Paths 弹出图8-3。
MFDs input path 1:/data2/lm_train_dz/mfd/;output path:/data2/lm_train_dz/mfd/。
这样所有文件的输入输出路径都要设置成相应的文件命名的文件夹。
图8-33、建立MFD、ZGF文件我们先在landmark进行构造解释,这样可以直接将解释成果输入到zmap中。
先作断层的polygon。
步骤:选择输出的层位。
单击工具栏中的Display Horizons图标,list选Top purple 层,Ok。
建一个map文件。
Maping——Maping File ——New,输入map文件名:mmmm,OK。
我们为了绘制等值线图需要网格化一个XYZ数据文件,虽然数据的Z值中并没有负值,例如某个地区的一次降水雨量值,不可能有负值,没下雨也就是雨量为0。
但是当我们做插值算法、生成网格文件后,在某些区域肯定会出现负值,对于一个插值算法而言,这非常正常。
但是到我们实际画出来的等值线以表示雨量的分布时,这显得非常不可思议:“雨量怎可出现负值?”下面的图,显示了江苏省2012年8月份双台风影响的雨量分布等值线,其中就有雨量为负值的区域。
如果强行修改最小等值线为0,则在负值区域将不会着色,呈现一片空白。
现在我们就来解决这个问题。
点击“网格|数学”菜单命令,显示网格数学对话框。
1、首先添加网格,你要选中要处理的网格.grd文件,它里面包含了负值。
我们期望消除这些负值。
2、然后修改参数,由于我们要处理的是Z值,雨量值,它位于C列,因此,在变量(Varible)一栏,将默认的A改成C。
3、数学表达式C=max(C,0)的含义是C值和0相比较,较大者存入C,这样一来,所有的负值将改为0。
这就达到了我们的目的。
4、选择好输出的文件名,点击“确认”,保存的新的.grd网格文件就是我们所需要的。
好了,在场景窗口中,点击“图形|新建|等值线图”,调入你刚才保存的.grd 文件。
看看第四张图,由于我们只是将已经生成的.grd网格文件做一些数学处理,所以还是要手工将最小等值线改成0,但是不会再出现空白区域了。
鼠标指向“数据范围”,也显示没有负值,最小值为0。
补充和更正:上面提到的变量C,我认真研究了一下,看来我有错误。
那个C,只是变量名称,和数据的C列,没有关系。
就是保留默认的A,表达式里不要写“C=”,只写“max(A,0)”,也是可以的。
但是,上面变量框里的变量名,和表达式里的变量名,却是要保持一致。
1、打开带有底图surfer11,点击Grid/Data,弹出一个Open Data的窗口,选择一个包含有成图所需数据的excel表格。
2、点击所选excel文件,会出现一个Grid Data(网格化数据)的窗口,选择所要成图的三列数据X,Y,Z(对应于excel表格中数据,Z为你需要画等值线图的参数),并选择网格化方法(Gridding Method),不同的需求可选择个的网格化方法。
3、选择存路径等,最后点击OK,就会输出一个grd文件并关闭Gridding Report, 得到插值的网格化grd.文件。
4、选择菜单栏Map/New/Contour Map,或者右击左边菜单栏里的Map/Add/Contour Layer,
5、找到上面的grd文件所在位置,点击打开,就得到所要的平面等值线图(未上色)。
如果等值线不够平滑,可以点击Contours...,在左下属性管理(Property Manager)选择General/Smoothing,进行None,Low,Medium,High四种不同程度地平滑
6、然后就是为等值线图上色;点击Contours...,在左下属性管理(Property Manager)选择Levels/Filled Contours/Fill Colors,勾选Fill Contours和Color Scale。
Mapgis成等值线图1、首先用surfer网格、白化、滤波、样条平滑所需要成图的数据,生成**.grd格式的文件。
2、用surfer打开**.grd格式文件,点击左上角“文件(F)”——另存为(A),在弹出的对话框中选择好保存的路径、文件名,在保存类型(T)项选择“GS Binary(*.grd)”保存。
3、打开Mapgis——空间分析——DTM分析——GDR模型——平面等值线绘制——在弹出的对框中选择刚刚另存为的文件打开——弹出的对话框中进行各项参数设置如下:132(1)红色框1中,根据自己需要进行选择,一般四个勾全选择,光滑度根据自己需要确定。
(2)红色框2中,一般选择原始数据范围,生成的比例尺就是1:1000的图,成图后可以根据自己需要进行调整。
(3)图框3中是最重要的,它的设置反应出做成图的美观程度,一般首先点击“等值线值”在弹出的对话框中设置,如下图右侧:(1)一般要“删除当前分段”(系统默认的等值线色阶),然后按照自己想分的色阶进行分别设置(每个起始、终止值及对应的颜色、步长都可以自己设置,设置好后点击“添加新分段”,系统就会按照设置好的步长进行颜色变化分段填充。
如果想设置多个色阶,第二个分段的起始值与第一个分段的终止值不能一样,必须要大些,应为这两个值也要对应颜色进行色阶分段填充)。
(2)如果要改变分段,可以选中分段后进行改正,但改正后必须“更新当前分段”。
(3)设置好后点距确认,推出此对话框。
4、此时可以在上图红色框3中进行“线参数”、“标记参数”的设置,还可以删除或添加等值线。
5、一切设置好后就可以点击确定,等值线图就完成了。
6、保存点、线、区文件。
7、打开Mapgis或者Section新建工程,添加刚刚保存的点、线、区文件即可。
注意:第3、4步中的设置很重要,因为到第5步后退出来就是做成的图,如果发现要改的地方,就没法再进去改参数,只能重新从第1步开始做。
(反正我没发现进入修改等值线参数的方法,如果谁知道请留言告诉我,谢谢!)。
我们为了绘制等值线图需要网格化一个XYZ数据文件,虽然数据的Z值中并没有负值,例如某个地区的一次降水雨量值,不可能有负值,没下雨也就是雨量为0。
但是当我们做插值算法、生成网格文件后,在某些区域肯定会出现负值,对于一个插值算法而言,这非常正常。
但是到我们实际画出来的等值线以表示雨量的分布时,这显得非常不可思议:“雨量怎可出现负值?”下面的图,显示了江苏省2012年8月份双台风影响的雨量分布等值线,其中就有雨量为负值的区域。
如果强行修改最小等值线为0,则在负值区域将不会着色,呈现一片空白。
现在我们就来解决这个问题。
点击“网格|数学”菜单命令,显示网格数学对话框。
1、首先添加网格,你要选中要处理的网格.grd文件,它里面包含了负值。
我们期望消除这些负值。
2、然后修改参数,由于我们要处理的是Z值,雨量值,它位于C列,因此,在变量(Varible)一栏,将默认的A改成C。
3、数学表达式C=max(C,0)的含义是C值和0相比较,较大者存入C,这样一来,所有的负值将改为0。
这就达到了我们的目的。
4、选择好输出的文件名,点击“确认”,保存的新的.grd网格文件就是我们所需要的。
好了,在场景窗口中,点击“图形|新建|等值线图”,调入你刚才保存的.grd 文件。
看看第四张图,由于我们只是将已经生成的.grd网格文件做一些数学处理,所以还是要手工将最小等值线改成0,但是不会再出现空白区域了。
鼠标指向“数据范围”,也显示没有负值,最小值为0。
补充和更正:上面提到的变量C,我认真研究了一下,看来我有错误。
那个C,只是变量名称,和数据的C列,没有关系。
就是保留默认的A,表达式里不要写“C=”,只写“max(A,0)”,也是可以的。
但是,上面变量框里的变量名,和表达式里的变量名,却是要保持一致。
Kriging一、绪论等值线是地图制图和地形分析的重要工具之一,通过等值线可以直观地展示地面高程和地形特征,为地理信息系统、遥感技术、数值地形分析等提供有效支持。
而如何准确高效地获取等值线数据是等值线可视化技术研究的关键。
本文提出了一种采用插值网格化Kriging 方法的等值线可视化技术。
该技术通过插值方法将离散的高程数据转换为连续的表面,再利用网格化技术对得到的表面进行离散化处理,最终通过Kriging 方法计算等值线数据。
该方法具有计算速度快、插值精度高等优点,在地理信息系统和地形分析中具有广泛的应用前景。
二、插值网格化Kriging 方法的原理与步骤插值是将离散数据转化为连续的表面的过程。
网格化是将得到的表面离散化处理的过程。
Kriging 方法是一种基于统计学原理的空间插值方法。
下面将详细介绍插值网格化Kriging 方法的原理和步骤。
1. 插值将离散的高程数据转化为连续的表面需要插值方法。
常见的插值方法包括最近邻法、反距离权重法、三次样条插值法、Kriging 法等。
各种插值方法有其优缺点,但都能实现离散数据到连续表面的转换。
2. 网格化得到连续表面后,需要使用网格化方法将连续表面离散化处理。
网格化通常将表面分割成小的网格单元进行处理,每个网格单元可以代表一个等值线点。
网格化处理过程中需要考虑网格大小、网格分割方式等参数的选择。
3. Kriging 方法Kriging 方法是一种基于统计学原理的空间插值方法,旨在通过样本点之间的空间相关性进行插值。
Kriging 方法包括普通克里金(OK)和泛克里金(LK)等多种形式,不同的形式适用于不同的插值场景。
插值网格化Kriging 方法的具体实现步骤如下:( 1)原始数据采集:获取离散的高程数据;( 2)插值方法选择:从最近邻法、反距离权重法、三次样条插值法和Kriging 法中选择合适的插值方法;( 3) 表面生成:采用选定的插值方法将离散数据转化为连续的表面;(4)网格化处理:将得到的表面离散化处理,分割为一定数量的网格单元;( 5) Kriging 计算:使用OK 或LK 方法计算网格单元中等值线的值;( 6)等值线生成:根据Kriging 计算结果绘制等值线,可视化高程数据信息。
Surfer8.0绘图软件的使用3.1 软件运行环境及特点Golden Software Surfer 8.0 (以下简称Surfer)是一款画三维图(等值线,image map,3d surface)的软件,是美国Golden Software公司的系列绘图软件之一。
该软件简单易学,可以在几分钟内学会主要内容,且其自带的英文帮助文件(help菜单)是相当完美且容易阅读的,对如何使用Surfer,解释的很详细,只要学过英语的人都可以很快上手。
Surfer的主要功能是绘制等值线图(contour map),是具有插值功能的绘图软件,因此,即使你的数据是不等间距的,依然可以用它作图。
此外它还可以绘制张贴图、分类张贴图、矢量图、影像图、线框图、3d surface map,等形式的图形,其功能是比较强大的。
Surfer的安装比较简单(目前,只有Windows操作系统下的版本,最为常用的是8.0版本),只要按其提示缺省安装即可。
其安装软件的大小不到30M,一般的计算机硬件基本能够顺利使用该软件。
安装好Surfer以后,其环境界面如图3-1所示。
命令菜单绘图命令目标管理窗口工作区状态栏图3-1 Surfer8.0软件界面·22·3.2 软件界面及命令菜单Surfer软件的界面非常友好,继承了Windows操作系统软件的特点。
从图3-1中可以看到,其最上方为命令菜单,在命令菜单的下方是命令菜单中的快捷工具栏(共两行),左侧的空白区域为目标管理窗口,用来更加方便的管理绘制的各个图形要素,右侧的空白区域为工作区,用来绘制图形,最右侧的一个竖条工具栏是绘图命令的快捷方式。
下面详细介绍各个命令菜单的主要内容。
3.2.1文件菜单(F)“文件菜单”如图3-2所示,主要是对文件进行操作,如文件的建立、加载、打印设置等。
图3-2 文件菜单新建—用来新建一个工作窗口,点击后即出现图3-1界面。
打开—打开一个已经存在的Surfer可以识别的文件。
632022年2月下 第04期 总第376期信息技术与应用China Science & Technology Overview在研究地理坐标时需要对大量的数据进行处理,用计算机进行网格化数据处理,需要运用编程的方法对数据进行分析。
网格点的数据处理需要一些专业的功能,执行功能的专业软件有很多,如冲浪软件、GOLDEN 软件等。
但是,在运用专业的软件进行编程时需要处理大量的数据节点,并且对其进行进一步处理,目前的专业软件在执行这些功能价格昂贵,非常不方便,使用不到位还会引起侵权等纠纷。
本文分析了网格数据轮廓处理的原理和方法,并给出了用Microsoft C++5.0编写的源程序的相应功能。
1.等值线型数据网格化方法的研究地学和地球化学勘探中的网格划分通常包括3类:研究数据网格划分、轮廓数据网格划分和离散点数据网格划分[1]。
不同类型的数据必须采用不同的网格划分方法才能取得良好的效果。
对于研究数据,三次样条插值网格化方法有效;对于离散点类型数据,可以采用平方反比加权平均grid ding 方法或二次样条插值grid ding 方法[2]。
当前,等高线数据的网格化实用方法很少。
根据轮廓数据的特点,模拟了轮廓图中手动检索网格的方法和过程。
提出了一种分块存储等高线数据的网格方法,并在8个方向上查找和插值网格点。
主要的想法和过程如下。
1.1网格图幅条块划分根据网格地图范围的δx,δy 网格线距离,计算出N×M 网格线的网格数;然后,根据正确选择的r 插值搜索半径,将网格地图表拆分到的较小数据存储区域中的网格虚线数计算为LN×LM :LN=R/ΔX IF (LN*XK.LT.RS) LN=R/ΔX+1LM=R/ΔYIF (LM*YK.LT.RS) LM=R/ΔY+1则数据存储小方块的宽度为XLN×YLM:XLN=LN×ΔX YLM=LM×ΔYMW=M/LM IF (MW*LM.LT.M) MW=M/LM+1NW=N/LNIF (NW*LN.LT.N) NW=N/LN+1注:*代表指针变量/代表注释标志1.2数据内插加密及坐标转换为了确保以下栅格点的八方位插值范围内的插值计算点和研究点的准确性,首先,必须在大约1mm 间隔(可以选择特定间隔)的数据点处沿每个轮廓插值并加密飞机轮廓的数字数据并且必须将网格地图范围内的数据点坐标转换并旋转到用户定义的网格地图坐标系,以便于后续步骤中的计算工作。
【等值线图】1.做好Excel原始数据表:第一行为属性行(Y X Au);第二行以下为野外采集数据及Au含量化验数据。
2.将Excel原始数据(文件菜单)另存为:文本文档(制表符分隔).txt。
3.利用MAPGIS投影变换模块生成点数据文件 (﹡WT)注意参数设置!①指定数据起始位置→选第2行。
②设置用户文件选项→选按指定分隔符→设置分隔符→分隔符号:选Tab 键和空格。
③属性名称所在行→选第一行(Y X Au)。
④数据类型→选5(双精度型)。
4.MAPGIS主菜单→空间分析模块→DTM分析→文件菜单→打开数据文件→点数据文件 (﹡WT)→处理点线菜单→点数据高程提取(高程属性字段选Au)→Grd模型菜单→离散数据网格化,见对话框。
设置对应参数(主要是网格化方法的选择:距离幂函数反比加权网格化,Kring泛克立格法网格化),选择网格化方法和输出网格文件(.grd)路径→Grd模型菜单→平面等值线绘制→选择上一步生成的网格文件(默认名为:TmpGrid.GRD)→设置等值线参数(可双击等值层值,线参数,进行修改)→确定即可。
注意:制图幅面一般选择原始数据范围,以方便生成的等值线与原始地图复合叠加。
或:① MAPGIS主菜单→空间分析模块→DTM分析→Grd模型→离散数据网格化→打开.TXT文件,选择数据列(X、Y、Z)—网格化方法(按不同数据选择不同网格化)—输出网格文件名F(存储数据的位置)—确定。
②文件→打开三角部分文件→选择上面保存的.grd文件打开。
③ grd模型→绘制平面等值线图(设置相关项)→确定即可!④文件→存数据于—点数据文件(.wt)、线数据文件(.wl)、区数据文件(.wp)。
5、菜单:Grd模型→平面等值线绘制。
选择上一步生成的网格文件(默认名为:TmpGrid.GRD)弹出设置等值线参数对话框,可双击等值层值,线参数,进行修改。
注记参数设置相应参数。
注意:1)制图幅面一般选择原始数据范围,以方便生成的等值线与原始地图复合叠加。
《网格序列法实现等值线生成》实验报告实验报告:网格序列法实现等值线生成1.实验目的等值线是研究地形、气象、地质等自然现象的重要工具。
本实验旨在通过网格序列法,实现对二维函数的等值线生成,并对生成的等值线进行可视化展示。
2.实验原理网格序列法是一种常用的生成等值线的方法,其基本原理如下:(1)将平面分割成网格,每个网格内部的值是常数;(2)根据相邻网格的值进行插值,得到等值线与网格的交点;(3)根据插值结果,得到等值线的轨迹,即等值线的连通路径;(4)根据等值线轨迹,绘制并展示等值线。
3.实验步骤(1)定义二维函数选择一个二维函数作为实验对象,例如 f(x, y) = sin(x) + cos(y)。
(2)划分网格在二维平面内,划分网格,确定网格的边界和内部点。
(3)计算网格点的函数值根据所选的二维函数,在每个网格点上计算其对应的函数值。
(4)插值计算通过相邻网格点的函数值,进行线性插值,得到等值线与网格的交点的坐标。
(5)等值线轨迹根据插值结果,通过追踪等值线与网格的交点,找到等值线的连通路径。
(6)绘制等值线根据等值线的轨迹,使用绘图工具将等值线绘制出来。
(7)展示结果将生成的等值线进行可视化展示,以便于观察和分析。
4.实验结果经过以上步骤,我们得到了如下的实验结果:(1)二维函数 f(x, y) = sin(x) + cos(y)(2)划分网格,每个网格内部的值是常数。
(3)计算网格点的函数值,得到每个网格点上的函数值。
(4)根据相邻网格的函数值进行插值,得到等值线与网格的交点。
(5)根据插值结果,找到等值线的轨迹,得到等值线的连通路径。
(6)绘制等值线,将等值线用不同颜色进行绘制,便于观察和分析。
(7)展示结果,通过可视化展示等值线,分析二维函数的特性和分布情况。
5.结论与讨论通过网格序列法实现了对二维函数的等值线生成,并展示了生成结果。
通过观察等值线的形状和分布情况,可以对二维函数的特性进行分析和研究。
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(){。
Surfer 可以画的各种图件等值线图1、 数据(以后的图都是用此数据画的)2、 离散数据网格化Gird\data 然后进行属性设置3、 Map\contourmap 绘制等值线图。
底图底图显示类似的道路、溪流、湖、和州县边界的地理政治方面的信息。
早surfer8中底图能用等值线图、线框图、粘贴图或者任何其他方面的图来组合。
Map\basemap粘贴图粘贴图注:做完等值线图时选择post map →new post map 出现图框里没有图案,要在属性里设置如:然后选择map →overlay map 设置属性。
粘贴图的功能是在等值线图上用标记和符号吧某些制定的点标记出来。
例如:在等值线图上标记处观测站、采样点位置、石油钻孔位置、城镇地理坐标信息等。
地貌晕渲图光线照射在凹凸不平的地面上,使曲面呈现出不同的明暗程度的影像。
Map→shaded relief map:然后进行属性设置.矢量图矢量图能描述地形学表面的局部坡度:箭头的方向表示局部斜面的陡峭程度,箭头的尺寸表明表面局部的线面大小。
在surfer里有两种作图方式。
每个箭头都和箭头所在位置和方向和大小都有关系。
然后进行属性设置。
线框图即三维立体图。
Map-wireframe 按要求输入网格文件*.grd然后进行属性设置。
曲面图表示变量的分布情况。
然后进行属性设置。
地形图空白区域空白文件数据:*.bln12,036622631.99,3893771.4636623549.94,3893774.9436623809.31,3893687.3236624519.53,3893679.7836625207.12,3893832.9636625199.58,3891774.2536624189.37,3891778.8936624186.47,3891954.1336623565.03,3891958.7736623558.06,3891800.9436622622.10,3891829.9536622631.99,3893771.466,136623135.54,3893378.5736623685.57,3893247.8436623706.30,3892774.3336623408.16,3892573.4536622988.87,3892724.9136623135.54,3893378.57生成网格文件*.grd - grid – blank – map – contour map ,然后map – base map 根据提示输入空白文件,按F2全选图案对象,选择map – overlay map 然后修改属性。
15 SURFER使用方法简介Golden Software Surfer是美国Golden软件公司推出的三维绘图软件,其主要功能是绘制等值线图,其功能较强,是地学领域广泛使用的制图软件,本章主要介绍用SURFER 7.0绘制等值线图的方法。
SURFER7.0启动后,其操作界面如图15.1.1所示。
主要包括菜单、工具栏、状态栏、工作区等。
另外,根据用户需要,查通过View(视图)菜单下的Object Manager来设置是否显示对象管理器。
图15.1.1 SURFER7.0操作界面15.1 SURFER绘制等值线图的基本步骤SURFER绘制等值线图的基本步骤如下:(1)数据准备用SURFER绘制等值线图的数据最少应包括3列数据,X坐标,Y坐标,Z坐标(特征值),为了便于标注数据,一般应有数据点名称列。
假如某区研究对象厚度数据如表15.1.1 204所示。
表15.1.1 某区研究对象厚度数据X坐标Y坐标地层厚度钻孔编号X坐标Y坐标地层厚度钻孔编号36623151.7 3893852.8 45.98 ZH01 36624318.5 3893844.8 22.12 ZH02 36625171.5 3893852.8 29.12 ZH03 36625199.6 3893237.2 12.80 ZH04 36624145.5 3893156.8 15.60 ZH05 36623369.0 3893285.5 20.22 ZH06 36622705.2 3893329.8 65.00 ZH07 36623896.1 3893575.2 34.00 ZH08 36624749.0 3893217.1 26.00 ZH09 36624897.9 3892613.6 5.90 ZH10 36623385.1 3892782.6 45.00 ZH11 36622572.4 3892665.9 76.77 ZH12 36622717.2 3892038.3 34.00 ZH13 36623381.1 3891764.7 14.00 ZH14 36623344.9 3892150.9 43.78 ZH15 36624869.7 3892368.2 40.54 ZH16 36625223.8 3891808.9 8.90 ZH17 36623815.6 3892094.6 18.00 ZH18 36624370.8 3892307.8 28.92 ZH19 36624938.1 3891736.5 21.00 ZH21首先将上述实测数据输入计算机存为绘图数据文件。
MAPGIS--DTM空间分析1、GRD模型电子表格(.XLS)→另存为CSV(逗号分隔)格式文件/逗号分隔的文本文件.TXT(无表头)→用于DTM空间分析→GRD模型→离散数据网格化(注意:输出网格数据文件“*.Grd”换名保存)→平面等值线图绘制→存数据于---点、线、区数据文件。
(1)数据准备:形成CSV(逗号分隔)(*.CSV)格式文件。
或:生成逗号分隔的文本文件(*.TXT)(无表头)。
(2)打开MAPGIS——空间分析——DTM分析,选择“GRD 模型”—“离散数据网格化…”。
按下图步骤分别设定好参数后,确定。
(3)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,按下图步骤进行等值线图绘制参数设置。
(4)各参数设置好后,按确定,系统自动生成等值线图。
在确认无误后,将其点、线、区数据文件分别另名保存下来。
(5)套标准图框新建一个工程文件,工程地图参数“从文件导入…”标准图框的投影参数。
先将标准图框添加进来,然后把等值线图也添加进来,有时系统提示地图参数不配,不理会直接按确定添加进来,1:1刷新显示。
另名保存工程。
2、TIN模型(1)电子表格(.XLS)→另存为文本文件(制表符分隔)→添加表头“NOTGRID”→将“空格”替换成“逗号”,成为逗号分隔的文本文件→改后缀名保存为“.DET”格式文件(保存类型:文本文档;编码:ANSI)→用于DTM空间分析→TIN模型。
(2)选择“文件”→“打开/装入三角剖分文件…”,打开“.DET”格式数据文件;选择“Tin模型”→“快速生成三角剖分网”/{“生成高程初始三角剖分”(三角网构造Tin判别系数-0.001);选择“Tin 模型”→“优化高程初始三角剖分”};选择“Tin模型”→“整理三角剖分网…”,设置相关参数。
(3)选择“文件”→“另存剖分于…”另名保存三角剖分文件(*.TIN);选择“Tin模型”→“追踪剖分等值线…”,进行等值线图绘制参数设置。
不规则分布数据网格化和网格数据绘等值线图程序
严惠
芬
李长
法
(国家地震局地球物理勘探大队)提要
本丈介绍了用电子计算机绘制平面不规则分布教据的等值线图的数学方法私程序程序中采
用了
按距离加权平均法按方位取点加仪法趋势面残差叠加法及局部加权最小二乘法等多种
曲面
拟合
的方法将不规则分布的数据规则网化程序同时具有绘制居氏点和剖面线的功能文中着重讨论了为
提高计算速度和解的稳定性程序在实现这些计算过程中的一些具休处理方法如采用按条带搜索局
部进行拟合等手段最后结合应用实例甘各种方法的使用情况进行了讨论
等值线法广泛应用于表示各种自然现象如用于表示地形的等高线表示地下水位
深浅的等水位线表示降雨的等雨量线……这些等值线图一般是由实验观测或实地测
量获得的离散数据绘制的由于受各种条件的限制数据点的分布往往是不规则的密
度有时也不能满足制图的需要手工直接根据这些数据绘图或经过插道后绘图是一项繁
重的工作使用计算机绘制等值线图不仅能节约大量人力也缩短了成图周期目前数
据处理经常需要从等值线图上获取平面网格数据而数字化仪从图上得到的数据的分布是不规则的无法直接进行其他计算为满足数据处理和成图的要求我们编制了不规则分布数据网格化和网格数据绘等值线图程序下面分别讨论网格化和绘等值线图程序的数
学方法和
程序
一、网格化方法
专门介绍用曲面拟合的方法将不规则分布的离散数据化为规则数据的书及文
章
很
多,该方法的数学原理及公式的推导这里不多赘述仅给出程序中使用的计算公式及实
现过程中的一些具体处理方法1近点按距离加权平均法和按方位取点加权平均法
由这二种方法得到的曲面是通过数据点的前者仅考虑距网格点最近的N个数据点中原地理研完第四卷98年第期对其的影响即距网格点越近的数据点的值对网格点的值贡献越大后者弥补了前者参加计算的点有可能集中到网格点一侧的不足之处考虑了取点的方向性使得在网格点的不同方向上都有距离最近的点参加计算
。
A近点按距离加权平均法
:
设:网格点(XoYo)的值为2
0
数据点(XiYi)的值为iz数据点(XiiY)到网格点(X。Y。)的距离
d=亿(Xi一Xo)2
+
(Yi一Yo)
“i之z2……
N
权函数:
Wi
或.W
i
N习W121
则:Z。
二
N
习W
i
当di今
。
时
当id“。
时
B按方位取点加权平均法
:
如图A示:设网格点(i」)的值为Z(ij)以(i」)点为原点将平面分为四
个象限再将每个象限分成n等分这样整个平面划分为4n等分然后在每个等分角内
寻找一个距(i」)最近的点其值为iZ;它到i(j)的距离为rilo
则:Z(ij)=艺CilZi:11二1
4n梦*rj
’
其中:Ci
l二
K二4nnrL
Z
L二1
L年K
些4n
叉
2加权.小二乘拟合法图A按照方位取点加权法的方位示意图
该方法与通常的最小二乘拟合法的不同之处是增加了与距离有关的权函数使靠近
网格点(x。y。)的数据点的权比远离(X。Y。)的数据点的权大设拟合函数为二次多项式
f(Xy)=e:+e,x+eay+e一x,+e
。
了:严忍芬李长法不规.Nl分布数据网格化和网格数据绘哥位线图程
序69
一~一...............
拟合值f(xiiy)与实测值iZ的误差
NQ=习
(
f(xiyi)一21)
“
Wi
i=1
其中:N为数据点的总个
数
Wi为权函数是数据点到网格点距离的函数
N兄记为习Wi记为
W
。
i二1
要使Q
=
M
I
N
、二*
。。Q
_
。
,`沙砚才网月匕.下几二r
二v
口、l
即求方程组,
二123、456
。
rC:兄W+C:公xiw+C。公Yiw+c.名X1Yiw+c。名Xi’W+c.名Yi`
w
{”习Z
`
W
{c,乙X`W+C,公X*’W+c:兄X`Y,W+C.习x`’Y,W十c。公x`’W
)+C。艺X`Y`’W”公X`z`
W
…C:习Y`W+C,公X`Y二W+C:公Y`’W+C`名x`Y`’W+c`乏x`’YW
}+C。£Y,`W二习Y;z*W
}C1EX`Y`W+c,习x`’Y`W+c。习x`Y`’W十c`云x`’Y`’W十c.名x“Y
`
{W+C。云X1Yi吕W=习XIYIZIW
…el名xi:w+e,习x、.w+e,习xi,Y、w+e`公x;`Y、w+e。£x*`w
{+C犯X;ZY;ZW=它X;22
;
W
…C,乙Y、ZW+C:习XY’W+C:公Y;’W+C一£X;Y;`W+C。习X`’Y`’W
}+C。£Yi`W=习Ys
名
2i
w
娜臼产.
权函数W在程序中有4种方式供选用.令:di=(X三一X
。)’+(Yi一Y
.
)
则:W=
1
/(d
i+
“
)
W=1
/
(d
i
+
“)
’
W=
1/
(d
i
+
`
)
`
W=EXp(一。di)/(di+.)
其中`是为防止滋出而
设的小
母甲n.中爪地理研完
…
第四冬1”5年第2期
a为权函数参量
解出C,C:C,C;
C
:
C。
则网
格
点值Z。二C、+CZX
。+C3Y。+C4X。Y。+C。X。、C。Y。
从权函数的表达式可以看出当d一。时尽管加了一个小量。防止溢出但舍入
截断误差仍然很大而且当d态程度大大增加解的稳定性差所以在程序中安排了当d<0lmm就直接取数据点的
值为网格值从计算过程上可以看出该方法兼有趋势面拟合和按距离加权方法的优点既考虑了
全部数据点的趋势变化又反映了局部特征但是每计算一个网格点的值要求解一个法
方程当数据点很多时计算量相当大所以程序在处理中可以将整个平面划分成几个大区在每个区内使用这种方法进行局部拟合在不影响计算精度的情况下减少了形
成法方程的计算时间但该方法仍未减少解方程组的次数在实际的数据处理中大多数情况下是采用下面的方法3趋势面拟合一残差加权叠加法
该方法首先使用全部数据点拟合一张趋势面计算出由该曲而得到的网格值再将趁势面与羚井改值灼残差用距离加权的方法求出网才各值二者之和为所求的网格值
越分面拟合的计算公式见加权最小二乘拟合法令权函数Wi二1即可。残差的分配
采用按距离加权平均法或按方位取点加权平均法从计算过程上分析可知该方法同样兼有趋势分析和按距离加权方法的优点而且仅需解一次方程组由于没有引进权函数该方程组的解比较稳定将残差按距离加权分配弥补了趋势分析造成的局部特征平滑的不足因而应用中该方法的效果比较理想!二面的讨论有一个共同的问题无论采用那种曲面拟合方法从拟合的精度和计
算
量两个方面考虑计算网格点的值时仅使用该点附近半径为R范围内的数据点但由于这些数据汽的分布是不规则的为搜寻这些附近点需要将全部数据点扫描一遍如果ii算球一个网洛点的值都将数据点扫描一遍那将浪费大量的机时程序中安排了先
将不规则分布的数据点进行单方向(如X方向)从小到大排序分段然后再按条带来搜百这些附近点的过程使得搜寻时间大大减少如果在R范围内参加计算的数据点
的点数少于规定值(如在第1种方法少于4第2种方法少于6)时程序能自动逐步地扩
大半径直到参加计算的点大于规定值为止
正如前而所述采用不同的拟合方法得到的结果是有差异的使用中要根据数据
点的分布精度数值的变化等情况杀顾计算精度和计算时间合理地选用拟合方法如对分布较卜勺匀数据精度较高的数据类型采用插值的方法计算效果比较好计算量也小对分布不均匀或数据的精度较低的数据类型采用拟合的方法得到的结果更合理对数据认的依梯度变化较大的数据类型采用趋势面一残差叠加法比较好这是因为参川加权平均分配的值是数据点的值减去拟合值后的残差值解比较稳定应该指
出由于各专业的要求不同数据的类型也各有特点不能仅从数学方法上来确定那一
种方法最合适只有在大量的数据处理过程中不断积累经验才能有效地应用这一数学