关于surfer投影变换的一些思考

言深深

试了一个晚上，终于搞定了，请大家指导指导！上面的是一般的投影方式，下面的是从北极观察得到的投影结果

今天晚上先回去睡觉咯，改天详细和大家说说咋整的
!*********************************【以下是正文，比较长,,打算学习思考的可以阅读以下，否则请跳到最后一段直接看结果】

关于变换surfer投影方式的一个思考

整天对着数据，确实比较头大，枯燥无聊之余想起来前些日子思考的一个问题，如何用surfer绘制类似grads那样从北极/南极看的图呢？

很多软件诸如MeteoInfo、MapGIS等都提供多种方式的投影变换，为嘛surfer木有呢？查了很多资料也都在为这一问题而【遗憾和惋惜】。于是决定自己来整一整，看看能不能将数据进行一定的变换然后再利用surfer绘制。

首先从手头用的资料里面，简单提取了一层某一时刻的数据资料，放在 plot.txt (171.2 KB, 下载次数: 19)

2012-11-2 12:09 上传

点击文件名下载附件 文件里面。先用surfer绘制一幅等值线图出来：

其中用到的底图文件是 world360.bln (134.29 KB, 下载次数: 46)

2012-11-2 12:08 上传

点击文件名下载附件 ,这个文件以前在论坛传过一次，希望大家最好下载【http://bbs.06climate.com/forum.php?mod=viewthread&tid=4579 】备用，因为在下面变换投影方式的时候底图文件就是根据这一份资料做的。

在开始变换之前，需要对surfer绘图基本原理简单介绍一下：

1、对给定点资料进行多次插值；

2、根据“数值相近”点连线构建等值线；

3、填充。

明白这些就好办了，我们需要做的就是通过函数变换(x’,y’)=f(x,y)将数据从我们熟知的Mercator投影方式(以下简称M-投影)，【即上图的投影方式：http://baike.baidu.com/view/301981.htm / http://baike.baidu.com/view/990105.htm 参考文献本来打算用维基百科的，一般维基的比较准确，无奈这边的维基打不开啊5555555】可以将plot的格点资料进行一次投影变换，变换到我们希望看到的平面【正(北极/南极)投影？以下简称Z-point-投影？http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%AD%A3%E6%8A%95%E5%BD%B1 关于这一点还请熟悉的朋友指导一下】。于是有了下面的变换思路：

图中红色点P是地球表面的点，初始分析的时候我认为，P的实际坐标是（b，a）（参考经纬度），那么在Z-point-投影中P坐标是（R*cos(a)*sin(b)，R*sin(a)），于是经过这样的变换可以得到下面的等值线分布：

可以发现，极地区域看起来非常的大，带着这样的怀疑绘制了30/60/90纬向线（图中黑色线部分），可以看出来赤道/外圈是非常的紧密，极地/内圈是非常的稀疏的，这对数据的表现【http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%AD%A3%E6%8A%95%E5%BD%B1 】显然是非常的糟糕的。参考M-投影的等距离做法，重新做如下的一些思考：

其中，粉色面是我们常见的M-投影，黑色是Z投影，则，P点坐标经过变换之后到P’，注意一点：图中红色线段是此时是线性变换，这样就避免了上例中出现的外密内疏的情形，函数如下：

x’=r*(1-y/90)*sin(x),y’=r*(1-y/90)*sin(x)

到这里，整个坐标变换理论上就完成了，可以通过附录程序输出数据 plot.txt_南半球.txt (156.09 KB, 下载次数: 8)

2012-11-2 12:08 上传

点击文件名下载附件 plot.txt_北半球.txt (156.09 KB, 下载次数: 9)

2012-11-2 12:09 上传

点击文件名下载附件

得到如下结果：

看起来还不错吧~~~~

Happy一下下O(∩_∩)O~

细心的你或许注意到图中的底图了吧？底图文件哪里来的呢？

没错，就是我上面说的让下载备用的底图文件，用过的朋友都知道，它的原始形态是这样的：

或许你觉得像上面变换数据的方式进行一次变换就ok？

No！！！！

BLN文件尤其自身的特殊性，我在帖子http://bbs.06climate.com/forum.php?mod=viewthread&tid=6371 里面讲过一些，阅读过的应该知道，bln文件实际上也是基于点连线，来个例子：

复制下面的文件到记事本里面，保存为.bln文件：

4,1

0,1

0,0

1,0

1,1

5,1

0.2,0.2

0.5,0.2

0.5,0.5

0.2,0.5

0.2,0.2

4,1

0.6,0.6

0.6,0.7

0.7,0.7

0.7,0.6

其中第1、6、12行称为头文件，将所有数据分割成三个模块块，头文件中包括当前模块【格点数】和【标记值】，每一个模块是一个单独文件，顺次连接模块中的点就构成一个图形，需要注意的是，第一个和第三个模块图形是不封闭的，如图中的外框和那个小方框，外框由于surfer基面图给定外边框将最大的（0-1）正方形盖住了，小方框（0.6-0.7）就是四点三线的情况。

通过surfer绘制地图可以得到下面的基面图像：

Ok，说了这么多就是需要告诉大家，world360.bln中有若干个【我统计了一下，一共包括804个】这样的模块，由于进行变换的时候涉及到南极和北极必须分开来，如果是跨赤道的木块就比较麻烦，因此先进行模块分割，程序比较繁琐，直接给图：

数据在这 half world up.bln (136.29 KB, 下载次数: 26)

2012-11-2 12:08 上传

点击文件名下载附件 half world down.bln (55.25 KB, 下载次数: 14)

2012-11-2 12:08 上传

点击文件名下载附件

好了，大家现在看到的就是分割好了之后的bln底图，下面进行的类似于plot数据转换的过程，不再一一赘述，给出两个半球的转换bln文件 world up.bln (130.37 KB, 下载次数: 40)

2012-11-2 12:08 上传

点击文件名下载附件 world down.bln (52.85 KB, 下载次数: 18)

2012-11-2 12:08 上传

点击文件名下载附件 吧：

十字交叉bln文件 crossing_line.bln (32.56 KB, 下载次数: 21)

2012-11-2 12:08 上传

点击文件名下载附件 不会的可以用这个程序生成 crossing.f90 (474 Bytes, 下载次数: 16)

2012-11-2 12:15 上传

点击文件名下载附件

图中还有一些细节部分懒的改了感兴趣的朋友自己修正一下吧！

【重要说明】

对底图的修改，完全来自非官方，请大家使用的过程中无比注意，此贴仅是个人消遣，不承担任何法律责任！

赶紧继续干活，唉···这一天天日子过的

深深·兰州

2012年11月2日

深秋

附录：以上全文pdf格式 关于变换surfer投影方式的一个思考.pdf (227.53 KB, 下载次数: 64)

2012-11-2 12:07 上传

点击文件名下载附件 以及转换程序 转换程序.exe (440.06 KB, 下载次数: 57)

2012-11-2 12:08 上传

点击文件名下载附件 【程序小心使用哦，里面有彩蛋，哈哈，不知道大家能不能发现O(∩_∩)O~】

important note：

u'd better do not downlord all files

最后：感谢@尽头的尽头提供Z投影下0刻度的位置，哈哈····程序里面的旋转变量就是根据这个定的，that's very important
!*****************
最后的最后，送上一张失败的结果【只是其中的一小部分哦，还有很多失败s体已经木有了·····】，与大家共勉：

water_star

师兄犀利啊

mofangbao

你不给佩佩致谢一下么，哈哈

言深深

mofangbao 发表于 2012-11-1 22:52

                               
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你不给佩佩致谢一下么，哈哈

正式上贴的时候再说，哈哈···

topmad

言深深 发表于 2012-11-2 08:02

                               
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正式上贴的时候再说，哈哈···

快上贴...等着呢

开心果386

颜帅哥很给力啊，我也想学习学习！

言深深

开心果386 发表于 2012-11-2 10:02

                               
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颜帅哥很给力啊，我也想学习学习！

低调啊亲

言深深

water_star 发表于 2012-11-1 22:52

                               
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师兄犀利啊

亲，低调低调些

mofangbao

最后的深秋让你遐想...

chengxf

一些网友问我关于投影变换的问题，我说不清楚。这下好了，你给解决了。