SURFER在地学中的应用

1、反距离权重法
反距离权重网格化方法是一种加权平均插值法， 可以进行确切的或者圆滑的方式插值。方次参数 控制着权系数如何随着离开一个格网结点距离的 增加而下降。对于一个较大的方次，较近的数据 点被给定一个较高的权重份额，对于一个较小的 方次，权重比较均匀地分配给各数据点。 反距离权重法的特征之一是要在格网区域内产生 围绕观测点位臵的“牛眼”。用距离倒数格网化 时可以指定一个圆滑参数。大于零的圆滑参数保 证，对于一个特定的结点，没有哪个观测点被赋 予全部的权值，即使观测点与该结点重合也是如 此。圆滑参数通过修匀已被插值的格网来降低 “牛眼”的影响。
等值线图属性
常规（Option） 1. Fill Contour 选择是否对等值线进行填充，若选中则可 用不同的色阶表示各个等值区，在分级菜单中的填充命令有效。 2. Color Scale 选中则在图右侧显示等值线填充色阶图例。 3. Smoothing 选择是否对等值线进行数据平滑处理，有 低、中、高三种选择，选高的则等值线比较平滑。 4. Blanked Regions 对经过Blank处理的*.GRD文件空 白区的填充和边线属性进行设臵。
等值线图的绘制（Contour Map）
等值线图属性
等级（Levels） 5. Hach 阴影线设臵。阴影线是垂直于等值线的短线群， 通常短线指向低值方向。按此设定，地形图中具向内短线的等 值线表示封闭的凹陷区，而具向外短线的等值线表示封闭的隆 起区。如果连击某阴影线的开关（Yes或No），可改变该的当 前设臵。 • 标记 • 指向 • 初始标记线 • 频率 如果连击某标记的开关（Yes或No），可改变阴影线的当 前设臵。
软件绘图方法
等值线图 粘贴图 线框图 加载底图
等值线图的绘制（Contour Map）
等值线图的生成过程
等值线图可以表现地质变量在空间上的分布规律。 已知平面区域的一系列给定位臵点，每个位臵点有一 个相连的测量值或属性值。 对平面区域网格化。 根据离散点的值，利用某种数学模型，插值确定给定 网格节点的值。 绘制等值线。
操作：
–执行菜单命令 [Grid\Data]，弹出 Open Data 对话框 –选择要使用的文件 –点击0K，弹出离散数据插值对话框，选择要使用的数据集、 网格化方法和要输出的网格数据文件名（*.grd－文本格式和 二进制格式) –Map→Contour Map→New Contour Map
等值线图的绘制（Contour Map）
7、谢别德法
谢别德法使用距离倒数加权的最小二乘方的方法。 因此，它与距离倒数乘方插值器相似，但它利用 了局部最小二乘法来消除或减少所生成等值线的 “牛眼”外观。谢别德法可以是一个准确或圆滑 插值器。 在用谢别德法作为格网化方法时要涉及到圆滑参 数的设臵。圆滑参数是使谢别德法能够象一个圆 滑插值器那样工作。当增加圆滑参数的值时，圆 滑的效果越好。
9、普通邻点法

Surfer7中新增加一种相邻点加权平均的内 插算法，权重与borrowed区成正比，不能 外推。
等值线图的绘制（Contour Map） 绘制等值线图的步骤
数据准备
—Surfer支持多种数据格式： • 文本文件格式： *.txt • Golden 软件数据文件格式 *.dat, • Excel: *.xls • Lotus工作表：*.wks —需要三列数据，前两列为x,y 坐标，第三列为变量值
张贴图(Post Map)
设臵张贴图属性
在张贴图上按右键，选择属性对其修改。 常规 • 符号类型 • 符号颜色 • 符号角度：正数为逆时针方向旋转。 • 符号频率：间隔设置为1时，工作表的所有数据点都 被粘贴在图上。 • 符号规格 标注 • 选择标注列 • 确定标注位置 • 标注角度 • 标注字体、规格、颜色
软件绘图方法
等值线图 张贴图 线框图 加载底图
张贴图(Post Map)
粘贴命令用数据点位置和标记建立一粘贴图形。粘贴图 能覆盖等值线图或线网图，由Map→Post Map→New Post Map或由工具栏 选取被粘贴的数据文件后，显示粘贴图对话 框。
创建张贴图
被粘贴的数据文件是一包含了(X,Y) 坐标以及符号或数据 标记列的数据文件。 在菜单栏中地图—张贴图。 选择工作表中张贴图的X和Y坐标。 选择Label 指定一包含标志信息的列号。标志可以是任 何数字或文本。例如, 粘贴Z值、标本编号、差值等等。标 志应与X和Y坐标在相同的行内。
2、克里金法



一种进行插值估计的方法，他提供的是地质变量 在一个区域内的平均值的最佳估计量，即最优 （估计方差最小）、无偏的（估计误差的数学期 望为零）估计。 利用变异函数模型提供的空间结构信息，通过求 解克里金方程组计算局部估计的加权因子，进行 加权线性估计。 Kringing经过插值圆滑，能够较好的体现出空间 变量的总体分布趋势。
等值线图的绘制（Contour Map）
等值线图属性
查看(view ): 用来调整等高线图的整体方向，应用于3D Surface的情况下。 比例(scale):用来设臵xyz轴的比例，可以调整其长度选项。 限制(limits): 用来裁剪等高线图。 （通过设臵x、y的最小、最大值得到所需位臵的图形） 背景(background): • 背景：花纹和颜色 • 图框：线型和颜色
等值线图的绘制（Contour Map）
Surfer中的插值方法
• 克里金 （Kriging） • 反距离权重（Inverse Distance Power) • 最小曲率 （Minimum Curvature) • 普通邻点（Natural Neighbor） • 最近邻点 (Nearest Neighbor ) • 径向基函数（Radiul Basis Function） • 多项式回归（Polynormial Regress） • 修订谢别德 (Modified Shepard) • 三角形线性插值（Triangulation with Linear Interpolation ）
4、最近邻居法
-10000
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最近邻居网格 化方法对节点 所赋的值等于 最邻近数据点 的值。
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0 2000 4000
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3000
5、多元回归法
多元回归被用来确定数据的大规模趋势和图案， 可以用几个选项来确定需要的趋势面类型。多元 回归实际上不是插值器，因为它并不试图预测未 知的 Z 值，它实际是一个趋势面分析做图程序。 使用多元回归法时要涉及到曲面定义和指定XY的 最高方次设臵，曲面定义是选择采用的数据的多 项式类型，这些类型分别是简单平面、双线性鞍、 二次曲面、三次曲面和用户定义的多项式。参数 设臵是指定多项式方程中 X 和 Y组元的最高方次 。
8、三角网插值
三角网插值是一种严密的插值，它的工作路线与 手工绘制等值线相近。这种方法是通过在数据点 之间连线以建立起若干个三角形来工作的。原始 数据点的连结方法遵循这样的规则：所有三角形 的边都不能与另外的三角形相交。其结果构成了 一张覆盖格网范围的，由三角形拼接起来的网。 每一个三角形定义了一个覆盖该三角形内格网结 点的面。三角形的倾斜和标高由定义这个三角形 的三个原始数据点确定。给定三角形内的全部结 点都要受到该三角形的表面的限制。因为原始数 据点被用来定义各个三角形，所以数据是很受到 尊重的。
Surfer在地学中的应用
Surfer软件讲授内容：
软件简介 软件绘图方法
等值线图(Contour Map) 粘贴图(Post Map) 线框图(Wireframe Map) 表面图(Surface Map) 影像图(Image Map) 渐变地形图(Shaded Relief Map) 矢量图(Vector Map) 基面图(Base Map)
等值线图的绘制（Contour Map）
等值线图属性
等级（Levels） 3. Fill填充属性设臵。在Fill对话框内，可以很方便地对 填充颜色、花纹进行设臵，以满足彩色或黑白图的不同要 求。 • 花纹样式 • 花纹颜色 • 花纹底色 在对前景或背景色进行设臵时，激活Color Spectrum窗 口，可以用内插结点的办法产生不同颜色的连续变化效果。 对于等值线条数较多的图形尤其方便。如果连击某填充色， 可直接对其进行修改。
最小曲率法
最小曲率法广泛用于地球科学。用最小曲率法生 成的插值面类似于一个通过各个数据值的，具有 最小弯曲量的长条形薄弹性片。最小曲率法，试 图在尽可能严格地尊重数据的同时，生成尽可能 圆滑的曲面。 使用最小曲率法时要涉及到两个参数：最大残差 参数和最大迭代次数参数来控制最小曲率的收敛 标准。
等值线图的绘制（Contour Map）
假设某地区每隔10年进行一次人口普查，自 1930年至1990年的统计结果如下：
年分 人口 （百万） 1930 1.23 1940 1.32 1950 1.50 1960 1.80 1970 2.03 1980 2.27 1990 2.52
什么是插值方法
通过上述数据的观察，人们希望能够估计出这六十 年间任何一年（例如1965年）的人口总数，或者预测 2000年该地区的人口数量，插值方法就可以用于解决这 类问题。插值方法常用一个较简单的数学函数逼近一个 复杂的未知函数，从而达到对位臵点函数的预测作用。
6、径向基函数法
径向基函数法是多个数据插值方法的组合。根据 适应数据和生成一个圆滑曲面的能力，其中的复 二次函数被许多人认为是最好的方法。所有径向 基函数法都是准确的插值器，它们都要为尊重数 据而努力。为了试图生成一个更圆滑的曲面，对 所有这些方法都可以引入一个圆滑系数。可以指 定的函数类似于克里金中的变异函数。当对一个 格网结点插值时，这些函数给数据点规定了一套 最佳权重。
等值线图的绘制（Contour Map）
等值线图坐标属性
（双击轴坐标，可以对图形4个方向的坐标进行修改） 常规(general): • 标题(title)：图名、位臵、字体规格、颜色、角度、 距离X和Y坐标轴的位臵，及坐标轴的线型、颜色和宽 度等。 • 标注(labels)：标注字体的大小、颜色、角度等。 刻度(ticks): 设臵轴线上刻度的长度、方向等。 比例(scaling) :设臵刻度的最小值、最大值和间距。 （通过设臵x、y的最小、最大值得到所需位臵的图形） 网格线(grid lines):设臵主网格线和副网格线。
软件简介
What is Surfer
Surfer 是由Golden Software Inc.开发的，是绘制等值线 图及地质常用图形的专门软件。 常用版本： 7.0；8.0 运行环境： Windows 98 以上
How does Surfer work
软件本身带有电子表格，它能对原始数据进行全面的处理， 比如能对原始数据进行统计、排序、数据格式调整以及对列进 行计算等等，其操作与MS Excel类似。 能对格网化后的数据进行圆滑、函数计算、转换及进行残 差分析。 能形象地以三维形式显示立体表面，并能自由旋转和进行体 积（土方）计算。
等值线图的绘制（Contour Map）
等值线图属性
等级（Levels） 1. Level等值线整体分级。双击Level键，可对其整体修改。 •等级：双击分级值，可直接对其进行修改（最大值、最 小值、间距）。 • Add按钮：是在选定的等值线与上一条等值线之间上加 一条中间值等值线。 • Delete按钮：可对选定的等值线进行删除。 2. Line等值线属性设臵。双击Line键，可对其进行整体修改。 双击某等值线，可直接对其进行修改。 • 线条样式 • 线条颜色 • 线条宽度 • 属性：统一/渐变
等值线图的绘制（Contour Map）
等值线图属性
等级（Levels） 4. Label 等值线标记设臵。 • 初始标记线 • 标记频率、方向 • 设标记的曲线曲率 • 标记与标记间的距离 • 标记与图边的距离等 • 标记字体 • 标记格式 如果连击某标记的开关（Yes或No），可改变该标记 的当前设臵。