Surfer软件图形的比例设置

chengxf

Surfer软件图形的比例设置

图形的比例设置用来控制图形及曲面图的尺寸及X、Y、Z 方向每个页面单位的图形单位数。图形的比例设置可用于设置图形、曲面图或合并图，可对 X、Y、Z三个方向分别设置比例。Map图形的Scale比例属性用于在绘图窗口中相对于页面单位来设置图形的单位比例。

图形比例设置是图幅范围的函数，图幅范围由创建图形的文件来确定。在等值线图或曲面图上，图幅范围由生成图形或曲面图的网格[.GRD]文件的范围确定；对于散点图或分类散点图，图形范围由生成图形的数据文件的XY范围控制；对于底图，图幅范围由生成底图的文件的XY范围确定；对于合并图，图幅范围由组成合并图的所有图的综合范围确定。

默认情况下，图形在X、Y方向上等比例设置，最长的边为6英寸。对于一幅在X方向长为60个单位、Y方向长为40个单位的图形，由于X方向较长，按6英寸绘制，则在该例中比例被设置为每英寸10个图形单位；Y方向也相应设置为每英寸10个图形单位，因此按4英寸绘制。

曲面图按上述X、Y方向设置比例，沿Z方向的设置比例为水平范围的1/4，而不考虑 Z 方向上的数据单位数。若想使层面沿Z方向的显示更加突出，则相应调整Z方向的比例因子。

我们看一下著名的China.GSB底图，用Surfer11打开以后，可以看到，X方向长于Y方向，因此软件按照绘图的默认原则，在X方向按照长度6英寸绘制，计算下来每英寸具有10.19507107个图形单位，在Y方向，也要保持每英寸具有10.19507107个图形单位，因而计算下来，Y方向只需要3.472 英寸长度就可以了。这是在XY方向保持相同比例的默认情况下绘制的，当然，也可以设置不同的比例来分别确定XY方向的绘图图形单位。

上面的图中，页面单位是英寸(in)，如果换算成我们常用的单位厘米(cm)，那么X方向的长度就是15.240cm，每厘米的图形单位是4.013807509[(10.19507107x6)/15.24]，Y方向的长度算下来是8.820cm。见下图：

坐标轴是所绘图形的一部分，因此当用Scale命令设置图形比例时，坐标轴也相应地重设比例。由于Surfer基于图形的长度和范围来计算合理的刻度间距，因此，重设图形比例可导致沿坐标轴刻度间距发生变化。

图形比例(Scale)属性的设置使用：

在对象管理器中选中“图形(map)”,点击属性管理器中的“比例尺(Scale)”选项卡，就可以看到上面图中所示的各个XY方向选项，如果是3D曲面图、线框图，则还有Z方向的比例属性供设置。

X 比例尺(Scale)、Y 比例尺(Scale)和Z 比例尺(Scale)属性用来设置沿所选坐标轴的比例尺，可对每个坐标轴设置不同的比例尺。当选中“XY按比例缩放(Proportional XY Scaling)”复选框时，对X方向所作的比例尺改变会影响到Y轴，反之亦然。Z比例尺则与X、Y轴比例尺无关。

“每英寸图形单位”或者“每厘米图形单位”属性，用来设置指定轴上每页面单元上1.0英寸代表图象上的多少个图象单元。例如，要使图形以每英寸1000个单元的比例尺绘制，则在编辑框中键入数字1000，“长度”属性值会自动更新来反映所作的改变。例如，如果图形在设定方向为4000个单元，则该图形在该方向的长度为4英寸。

“长度(Length)”属性用来设置特定方向上的图形长度。当改变长度值时，则“每英寸图形单位(1.0 in =_Map Units)”编辑框中数值自动更新，来反映所作的改变。

“XY按比例缩放(Proportional XY Scaling)”复选框用来使X、Y方向同比例设置，当该复选框被选中时，改变X、Y方向的任一方向数值，另一方向则按同比例缩放， X、Y轴均被赋予了每英寸相同的单位数。要对坐标轴分别设置比例尺，则关闭该复选框。

对X、Y方向应用不同的比例尺：

如果基于经纬度坐标的图形面积过大，在显示时图象会显得有点扭曲，这是由于1经度与1纬度不相等。例如，我们还是从China.GSB底图文件中分离出一幅江苏省的底图，当创建该底图时，省边界看起来垂向压缩，这是由于X、Y方向（经向与纬向）等比例设置所致，见下图。而对于地球上的该区，更合适的比例应设置为1纬度约等于1.192经度(或者0.8387纬度约等于1经度)。这里我们是取江苏省的平均纬度33度来计算的。Cos33°=0.83867056794542402963759094180455，1/cos33°=1.1923632928359474559873181829162。至于为什么这样计算，可以参考我以前发表过的关于闪电统计的帖子。

从上图的“范围”属性可以得到江苏省的经度范围是5.51862955761(x极大值-x极小值)，纬度范围是4.348881836328(y极大值-y极小值)。按规则，长边绘图长度是6英寸，就是15.24厘米，那么X方向每厘米的图形单位是5.51862955761/15.24 = 0.36211480037，拿这个每厘米图形单位计算得到Y方向的长度是4.348881836328 / 0.36211480037 = 12.0096。看一看图形的“比例尺”属性，果然不错。见下图。

现在我们要对于上述例子设置不同的比例尺：

1. 关闭“XY按比例缩放(Proportional XY Scaling)”复选框，就是不要选中它。

2. 在该例中，要增大Y(纬度) 方向比例，以使Y单位是X单位的1.192倍。要将Y方向长度增加1.192倍（1.192*6=7.152英寸），则在Y比例尺的长度编辑框中键入7.152英寸(18.16608厘米)，X刻度长度保持6英寸(15.240厘米)。

输入回车，图形将改变比例。点击    图标，使图形适应屏幕来显示。

读者可以比较一下前后两张江苏省图。

有些情况下，可能会对X、Y使用不同的单位。例如，对于一幅土壤温度作为深度和时间函数的等值线图，如果深度单位为英尺，时间的单位是天，显然一天不等于1英尺。由于两个坐标轴使用不同类型单位，因此采用的比例尺也不同。深度数据可能会在0～4英尺范围内，按0.5英尺间隔采集；时间数据按30天一周期，每天采集一次；深度轴向延伸4个单位，时间轴向延伸30个单位。按默认比例将生成一幅时间方向长6英寸、深度方向长0.8英寸的图形，可设置时间轴的30个单位等于深度轴的4个单位，从而按两个方向均为6英寸绘制图形。

上述例子也可引用于网格化，对该例来说，需在网格化时应用一个各向异性比率，以便网格化过程不偏重某个方向。对等值线图或曲面图在网格化过程使用各向异性比率时，应使用相同的各向异性比率，否则，图形比例会沿一个方向上扭曲。

在图形中添加比例尺：

在对象管理器中选中“图形(Map)”,用“图形 | 添加 | 比例尺(Map|Add|Scale Bar)”命令来在图上添加长度比例尺，比例尺由四个等间距的段组成，每段以图形单位为基础标注，可以灵活设置每段的间距和每段所代表的图形单位。默认情况下比例尺根据X方向图形比例绘制。

任何图中都可以加入比例尺。比例尺中的单位可与图中的单位不同。在本图中使用了经纬度坐标，而比例尺的单位可以是米，或千米。

在图形中添加比例尺的步骤是很容易的：在对象管理器中选中“图形(Map)”，选择菜单或者右键菜单，“添加|比例尺(Add|Scale Bar)”，一个默认的比例尺就添加成功了。

下面要说明一下比例尺的有关属性。

比例刻度分段数(Number of Cycles)，这是比例尺黑白段的总段数，默认值为4，两黑两白，黑白交替，与地图上传统的比例尺一致。

刻度尺指定轴(Scale tracks)，默认值是定为X轴方向，可以选择下拉列表框中的一个值用来确定设置比例尺所基于的方向。如果XY方向等比例设置，则X、Y轴选项产生相同结果，Z轴选项只适用于曲面图、合并的曲面图及带3D标签线的倾斜散点图。

每段间隔长度(Cycle Spacing)，注意这里的“长度”就是上面我们说到的图形比例的“长度”，但是这里长度不是英寸，也不是厘米，而是多少个图形单位。例如，Cycle Spacing设置为5，则比例尺上每段代表5个图件单位长度，比例尺总计为20个图单位长度。

标注增量(Label Increment)，确定标注如何增加，而不考虑段间距(Cycle Spacing)值。虽然可设置不同于每段间隔长度(Cycle Spacing)的标注增量(Label Increment)，但通常情况下标注增量(Label Increment)等于每段间隔长度(Cycle Spacing)。例如可用英尺表示轴比例，而比例尺则用公里表示。

其他线条、标注的属性大家都很熟悉，就不必要多说了。

下面还是要来推算一下，我们该如何设置比例尺的每段间隔长度(Cycle Spacing)。这一属性，应该是比例尺的核心属性。

首先我们将“XY按比例缩放(Proportional XY Scaling)”复选框选中，还是回到XY方向等比例的江苏省底图中，它的每厘米图形单位是0.3621148004，我们就将这个数值作为比例尺的每段间隔长度，这就是说，比例尺的每一段，白色一段或者是黑色的一段，它的长度就是1厘米，而这一厘米，就代表了0.3621148004个图形单位。不要忘了上面我们说到，这个0.3621148004是如何计算得来的，它是X的极大值减去X的极小值，就是江苏省最大的经度值减去最小的经度值的结果：5.51862955761，用它除以15.24厘米得到的。

那么它0.3621148004又等于多少千米呢？我们还是粗略一点，确定江苏省的平均纬度为北纬33度。江苏省的最东处到最西处，经度横跨5.51862955761度，假定赤道周长为40008.522千米，那么，0.3621148004图形单位就等于(40008.522/360)x(cos33°)x0.3621148004=33.751千米。现在，我们将标注增量(Label Increment)由1改成33.751千米，比例尺就成了下图那样了。

这样的比例尺，那个33.751公里的间隔不是个整数，所以还不是我们平时看到的那样的传统的比例尺。那么我们可以反推计算一下，每段的间隔长度应该是多少个图形单位，比例尺上的一段就代表50公里呢。很简单啊，50/(40008.522/360)x(cos33°)= 0.5364492，将这个数值填入“每段间隔长度”属性中，试试看，噢，比例尺变长了，每个间隔代表50公里了。

有人说，既然有经纬度，还要什么比例尺呢。这个是不一样的概念，需要用比例尺测距离的时候，经纬度就没有那么直观了。好了，我们现在学会画比例尺了。我是这样来理解Surfer软件中的比例尺的，也不知道对不对。上述的文字，参考了Surfer的帮助文件，也参考了李成立翻译的Surfer用户手册，在此表示感谢。

最后，请你拿这样的比例尺去量一下江苏省某两个城市间的距离，看看与中国地图上量出来的结果差别大不大。注意我们一直是说“大约”的，并不是精确的。很多数字使我们无法精确的：地球半径不精确；Π值不精确；江苏省33度纬度是平均值也不精确；计算过程中四舍五入也会产生误差，不过，这些误差在允许范围之内，还是可以容忍的。

2015/6/1  程贤辅

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2015-6-1 18:26 上传

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kongfeng0824

谢谢程老师分享！

CDH

跟进学习一下程老师的大作，谢谢分享。

浮云

程老师真有耐心，学习了

fanp6908

支持程老师！

kiwilee

精细化设置还不是很清楚

精卫

感谢程老师！

精卫

程老师，您关于surfer软件的许多讲些非常精细和精辟，真是的 受益匪浅，但我还有一个困惑自己很久的问题，想弱弱的问问您，surfer可以计算面积么？我不懂gis，但较熟悉surfer，希望能用这款软件实现这个目的，我绘制降雨分布图，能够用不同范围内降雨的面积近似求出总共降了多少T水么？版块内有一个帖子的回答说可以用grid下拉菜单中的volume，但没有尝试成功，不知道程老师是否接触过这个问题。诚惶诚恐，还请老师不吝赐教！

chengxf

精卫 发表于 2015-6-6 08:07
程老师，您关于surfer软件的许多讲些非常精细和精辟，真是的 受益匪浅，但我还有一个困惑自己很久的问题， ...

我看到别人已经回复你了，就没有多说。可以的，可以求面积。运用菜单的Volume功能，也没错。但是你不会用，所以不得要领。但是这也是一两句话很难讲清楚的。先简单说一下面积(体积暂时不提)，你若急着要用，就自己捉摸。如果不急的话，我会写一篇关于面积、体积的文章供大家参考。
面积分平面面积和曲面面积，每一种面积里面又分正(裁切)面积和负(填充)面积。Surfer 求面积是需要两个面，称为上表面和下表面，这两个表面其中一个一定是曲面，另一个可以是曲面也可以是平面。例如你有了降水的分布等值线图，这就是一个曲面，然后你确定一个平面的值，就是 Z 值，假定你需要求大于30mm降水的面积，这个平面的 Z 值就是30mm那根等值线的值(30)。然后求这个平面和曲面之间的正(裁切)面积。就用那个菜单，选择第一个上表面为你的降水等值线.grd文件，第二个选中 Z = 30，就会出来报告。
报告是英文的，不知道你用的是Surfer11还是12，32位还是64位。

精卫

chengxf 发表于 2015-6-6 08:29
我看到别人已经回复你了，就没有多说。可以的，可以求面积。运用菜单的Volume功能，也没错。但是你不会用 ...

哦，这是long long ago的问题了，可能有一些帖子漏掉了，但是这个问题始终没能解决，一直饮恨到现在，所以看到大师级的操作手就忍不住旧事重提了一下，这个问题只是对以前未实现工作的一种追讨，当时并没有继续深入研究，现在也没有什么现实迫切需求，所以压力不大。只记得当年找到了一种叫泰森多边形的算法，由于计算复杂，也没有将其代码化，算是一种遗恨，主要是今天看到了程老师的帖子，忍不住又把很久以前的提出来了。我surfer入门是很久以前由深深帮主带入的，很多实现是在深深老板最初的入门教程后自己摸索的，现在用的是程老师汉化版的surfer12 32位，忘记了是本论坛还是地信网下得了，这两个论坛都见程老师。

最后感谢程老师的热情和耐心，谢谢您！