Геоинформационная система Golden Software Surfer - Дипломная работа

Особенно часто с помощью Surfer создаются карты в изолиниях (контурные карты). Окно плот-документа является тем рабочим пространством, внутри которого можно создавать сеточные файлы и карты, сопровождать их подписями и простыми графическими объектами (полигонами, прямоугольниками, эллипсами, символами и т. п.). Главное меню этого окна содержит следующие пункты: File (Файл) - команды для открытия и сохранения файлов, печати карт, изменения параметров печати и создания новых документов; К таким картам относятся: контурные карты (contour maps), образные карты (image maps), карты с теневым рельефом (shaded relief maps), векторные карты (vector maps), каркасные карты (wireframe maps) и карты-поверхности (surface maps). Сеточными картами называются такие карты, для построения которых требуется предварительное создание сеточного файла: контурные, образные, векторные, каркасные карты, карты с теневым рельефом и карты поверхности.В данной работе мы ознакомились с программами для построения топографических планов и карт, а именно рассмотрели приложение AUTOCAD Autodesk Lend Desktop, которая позволяет спроектировать цифровую модель местности и Геоинформационную систему Golden Software Surfer 8 которая позволяет с помощью измеренных (по площади) данных различного рода (например температура или любая физическая характеристика горной породы) строить плоские или объемные картографические модели.* t - температура в °С, Р - давление в мм. рт. ст., Н - относительная влажность в % (по данным сайта www.gismeteo.ru ).

Геоинформационная система Golden Software Surfer 8 в настоящее время является отраслевым стандартом построения графических изображений функций двух переменных. Мало найдется предприятий в геофизической отрасли, которые не использовали бы Surfer в своей повседневной практике при построении карт. Особенно часто с помощью Surfer создаются карты в изолиниях (контурные карты).

Непревзойденным достоинством программы являются заложенные в нее алгоритмы интерполяции, которые позволяют с высочайшим качеством создавать цифровые модели поверхности по неравномерно распределенным в пространстве данным. Наиболее часто используемый при этом метод - Криге - идеально подходит для представления данных во всех науках о Земле.

Информационная система - это средство для ввода информации, ее хранения, модификации, поиска необходимых данных и представления их в нужном виде.

Геоинформационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно организованных (географических) данных и ориентирование на возможность принятия научно обоснованных управленческих решений.

Существует множество различных программных продуктов, которые работают с разными типами ГИС. Одним из таких продуктов является Autodesk Map или Autodesk Lend Desktop - программные пакеты фирмы Autodesk, которые базируются на графическом ядре AUTOCAD.

1. Геоинформационная система Golden Software Surfer

Небольшая американская фирма Golden Software, названная так по имени города Голден в штате Колорадо, где она находится, существует с 1983 года и занимается разработкой пакетов научной графики. Ее первый программный продукт Golden Graphics System, выпущенный в том же году, предназначался для обработки и вывода изображений наборов данных, описываемых двухмерной функцией типа z = f(y,x). Впоследствии этот пакет получил название Surfer. Автором Surfer и основателем компании был аспирант-гидрогеолог одного из американских университетов.

Несмотря на достаточно острую конкуренцию, программы фирмы Golden Software (в первую очередь Surfer) продолжают оставаться очень популярными как в США, так и в других странах. Ссылки на них имеются почти в каждом научном издании или программном продукте, связанном с численным моделированием и обработкой экспериментальных данных.

Логику работы с пакетом можно представить в виде трех основных функциональных блоков: 1) построение цифровой модели поверхности;

2) вспомогательные операции с цифровыми моделями поверхности;

3) визуализация поверхности.

Цифровая модель поверхности традиционно представляется в виде значений в узлах прямоугольной регулярной сетки, дискретность которой определяется в зависимости от конкретной решаемой задачи. Для хранения таких значений Surfer использует собственные файлы типа GRD (двоичного или текстового формата), которые уже давно стали стандартом для пакетов математического моделирования. Возможно три варианта получения значений в узлах сетки: 1) по исходным данным, заданным в произвольных точках области

(в узлах нерегулярной сетки), с использованием алгоритмов интерполяции двухмерных функций;

2) вычисление значений функции, заданной пользователем в явном виде. В состав программы Surfer входит достаточно широкий набор функций - тригонометрических, Бесселя, экспоненциальных, статистических и некоторых других;

3) переход от одной регулярной сетки к другой, например при изменении дискретности сетки (здесь, как правило, используются достаточно простые алгоритмы интерполяции и сглаживания, так как считается, что переход выполняется от одной гладкой поверхности к другой).

Кроме того, разумеется, можно использовать готовую цифровую модель поверхности, полученную пользователем, к примеру, в результате численного моделирования.

Пакет Surfer предлагает своим пользователям несколько алгоритмов интерполяции: Криге (Kriging), Степень обратного расстояния (Inverse 7 Distance to a Power), Минимизация кривизны (Minimum Curvature), Радиальные базовые функции (Radial Basis Functions), Полиномиальная регрессия (Polynomial Regression), Модифицированный метод Шепарда (Modified Shepard’s Method), Триангуляция (Triangulation) и др. Расчет регулярной сетки может выполняться для файлов наборов данных X, Y, Z любого размера, а сама сетка может иметь размеры 10 000 на 10 000 узлов. При этом обеспечены широкие возможности по управлению методами интерполяции со стороны пользователя. В частности, наиболее популярный в обработке экспериментальных данных геостатистический метод Криге включает возможность применения различных моделей вариограмм, использования разновидности алгоритма со сносом, а также учета анизотропии. При расчете поверхности и ее изображения можно также задавать границу территории произвольной конфигурации.

В Surfer реализован большой набор дополнительных средств преобразования поверхностей и различных операций с ними: - вычисление объема между двумя поверхностями;

- переход от одной регулярной сетки к другой;

- преобразование поверхности с помощью математических операций с матрицами;

- рассечение поверхности (расчет профиля);

- вычисление площади поверхности;

- сглаживание поверхностей с использованием матричных или сплайн-методов;

- преобразование форматов файлов;

- целый ряд других функций.

Оценку качества интерполяции можно произвести с помощью статистической оценки отклонений исходных точечных значений от результирующей поверхности. Кроме того, для любого подмножества данных можно произвести статистические расчеты или математические преобразования, в том числе с использованием функциональных выражений, задаваемых пользователем.

При построении поверхности в основе работы Surfer лежат следующие принципы: 1) получение изображения путем наложения нескольких прозрачных и непрозрачных графических слоев;

2) импорт готовых изображений, в том числе полученных в других приложениях;

3) использование специальных инструментов рисования, а также нанесение текстовой информации и формул для создания новых и редактирования старых изображений.

В Surfer в качестве основных элементов изображения используются следующие типы карт.

1. Контурная карта (Contour Map). В дополнение к обычным средствам управления режимами вывода изолиний, осей, рамок, разметки, легенды и пр. есть возможность создания карт с помощью заливки цветом или различными узорами отдельных зон. Кроме того, изображение плоской карты можно вращать и наклонять, использовать независимое масштабирование по осям X и Y.

2. Трехмерное изображение поверхности: Wireframe Map (каркасная карта), Surface Map (трехмерная поверхность). Для таких карт используются различные типы проекции, при этом изображение можно поворачивать и наклонять, используя простой графический интерфейс. На них можно также наносить линии разрезов, изолиний, устанавливать независимое масштабирование по осям X, Y, Z, заполнять цветом или узором отдельные сеточные элементы поверхности.

3. Карта исходных данных (Post Map). Эти карты используются для изображения точечных данных в виде специальных символов и текстовых подписей к ним. При этом для отображения числового значения в точке можно управлять размером символа (линейная или квадратичная зависимость) или применять различные символы в соответствии с диапазоном данных. Построение одной карты может выполняться с помощью нескольких файлов.

4. Карта-основа (Base Map). Это может быть практически любое плоское изображение, полученное с помощью импорта файлов различных графических форматов: AUTOCAD [.DXF], Windows Metafile [.WMF], Bitmap Graphics [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF], [.JPG] и некоторых других. Эти карты могут быть использованы не только для простого вывода изображения, но также, например, для вывода некоторых областей пустыми. С помощью разнообразных вариантов наложения этих основных видов карт, их различного размещения на одной странице можно получить самые различные варианты представления сложных объектов и процессов.

В частности, очень просто получить разнообразные варианты комплексных карт с совмещенным изображением распределения сразу нескольких параметров. Все типы карт пользователь может отредактировать с помощью встроенных инструментов рисования самого Surfer.

Все эти возможности представления изображений могут быть очень полезны при сравнительном анализе влияния различных методов интерполяции или их отдельных параметров на вид результирующей поверхности. Полученные графические изображения можно вывести на любое печатающее устройство, поддерживаемое Windows. Двухсторонний обмен данными и графикой с другими Windows-приложениями может выполняться также через буфер обмена Windows.

2. Основы работы с Surfer

2.1 Первый запуск Surfer

После первого запуска Surfer следует убедиться, что в качестве единиц измерения расстояний и размеров внутри Surfer установлены привычные сантиметры, а не задаваемые по умолчанию дюймы. Для этого надо выполнить команду File/Preferences. При этом появится диалоговое окно Preferences (Предпочтения). Это окно имеет 4 вкладки. Следует перейти на вкладку Drawing (Рисование) (рис 1). В группе Page Units (Единицы измерения на странице) надо пометить пункт Centimeters (Сантиметры). Для применения выбранного параметра щелкнуть по кнопке

.

2.2 Режим плот-документа

Главное окно Surfer показано на рис. 2. При первом запуске Surfer автоматически создается новое пустое окно плот-документа Plot1. Окно плот-документа является тем рабочим пространством, внутри которого можно создавать сеточные файлы и карты, сопровождать их подписями и простыми графическими объектами (полигонами, прямоугольниками, эллипсами, символами и т. п.).

Рис.1. Диалоговое окно Preferences (Рисование). Вкладка Drawing (Рисование)

Главное меню этого окна содержит следующие пункты: File (Файл) - команды для открытия и сохранения файлов, печати карт, изменения параметров печати и создания новых документов;

Edit (Правка) - команды для работы с буфером обмена и вспомогательные команды редактирования объектов;

View (Вид) - команды, контролирующие внешний вид текущего окна документа;

Draw (Рисование) - команды для создания текстовых блоков, полигонов, полилиний символов и фигур;

Arrange (Выравнивание)- команды, контролирующие порядок и ориентацию объектов;

Grid (Сетка) - команды для создания и модификации сеточных файлов;

Map (Карта) - команды для создания и модификации карт;

Window (Окно) - команды для управления дочерними окнами;

Help (Справка) - обеспечивает доступ к справочной службе.

Рис.2. Вид окна Surfer при первом запуске в режиме плот-документа: 1 - заголовок с именем плот-документа; 2 - главное меню; панели инструментов: 3 - «главная» (Main), 4-«рисование» (Drawing), 5 - «карта» (Map); управляющие линейки (Rulers): 6 -горизонтальная, 7 - вертикальная; 8 - печатная страница; 9 - непечатаемое рабочее пространство; полоски прокрутки: 10 - вертикальная, 11 - горизонтальная; 12 - строка состояния (Status Bar); 13 - менеджер объектов (Object Manager)

Когда активно окно плот-документа, в главном окне Surfer имеется три панели инструментов: Главная (Main) (рис. 3), Рисование (Drawing) (рис. 4) и Карта (Map) (рис 5).

Рис.3. Панель инструментов Main (Главная)

Рис. 4. Панель инструментов Drawing (Рисование)

Рис. 5. Панель инструментов Map (Карта)

Бульшую часть окна плот-документа занимает печатная страница (рис. 2). При отправке на принтер создаваемых в Surfer изображений обычно печатается только то, что помещается внутри этой страницы. Слева от печатной страницы находится менеджер объектов (рис. 2). Если при первом запуске Surfer менеджер объектов отсутствует, то следует выполнить команду View/Object Manager или нажать на кнопку на панели инструментов Main. Менеджер объектов - это важный инструмент управления создаваемыми в окне плот-документа изображениями. Без него нельзя обойтись в том случае, когда создается оверлей (т. е. наложение одной на другую) нескольких карт.

2.3 Создание XYZ-данных

Построение любой карты в Surfer обычно начинается с подготовки файла, содержащего XYZ-данные. XYZ-данные - это, как правило, числовая информация, состоящая из не менее, чем трех столбцов, первые два из которых чаще всего рассматриваются как аргументы X и Y, а третий (или остальные) - как функция (функции) Z этих аргументов.

Не допускается делать пропусков при вводе таких данных, т. е. для каждой пары значений X и Y обязательно должны присутствовать значения всех функций Z. В первой строке для каждого столбца можно задавать короткие текстовые комментарии.

Рис.6. Вид окна Surfer в режиме рабочего листа: 1 - заголовок с именем файла с данными; 2 - главное меню; 3 - панель инструментов «главная» (Main); 4 - строка адреса ячейки; 5 - строка редактирования содержимого ячейки; 6 - кнопка выделения всей таблицы; заголовки: 7 - столбцов, 8 - строк; 9 - активная ячейка;

2.3.1 Открытие существующего файла с XYZ-данными

Для того чтобы открыть готовый файл Tutorws2.dat (это один из примеров, поставляемых в комплекте Surfer) с XYZ-данными в отдельное окно рабочего листа необходимо: 1. Выполнить команду File/Open или использовать кнопку на панели инструментов Main.

Появится стандартное диалоговое окно Open (Открыть).

2. В списке файлов выбрать Tutorws2.dat и щелкнуть по кнопке . Имя этого файла появится в заголовке окна рабочего листа (рис. 6).

3. Можно видеть, что в столбце A находятся значения координат X (Easting, Восточное положение), в столбце B - значения координат Y (Northing, Северное положение), а столбце C - значения Z (Elevation, Высота). Текст заголовков столбцов (текст в строке 1) не является обязательным, но помогает идентифицировать тип данных в столбцах. Кроме того, эта информация используется в разных диалоговых окнах, где требуется выбирать столбцы рабочего листа.

Рис.7. Окно New (Создать) предоставляет выбор для создания плот-документа или рабочего листа

Главное меню окна рабочего листа содержит следующие пункты: File (Файл) - команды для открытия и сохранения файлов, печати;

Edit (Правка) - работа с буфером обмена и другие вспомогательные команды;

Format (Формат) - установка формата ячеек, ширины столбцов и высоты строк;

Data (Данные) - команды для сортировки данных, вычисления статистических характеристик и выполнения математических трансформаций;

Window (Окно) - команды для управления дочерними окнами;

Help (Справка) - обеспечивает доступ к справочной службе.

2.3.2. Создание нового файла с XYZ-данными

Surfer позволяет также создавать новые файлы с данными. Для этого потребуется: 1. Выполнить команду File/New или использовать кнопку на панели инструментов Main. Появится диалоговое окно New (Создать) (рис. 7). Если выбрать пункт Worksheet (Рабочий лист) и щелкнуть по кнопке

, то появится новое пустое окно рабочего листа.

2. Выделить активную ячейку можно щелкнув по ней мышью или с помощью клавиш <, ^, > и v. Активная ячейка отмечается в таблице толстой рамкой (рис. 6-9), кроме того, содержимое активной ячейки показывается в строке редактирования (рис. 6-5).

3. Когда ячейка активна, можно ввести значение или текст. Тогда информация будет показана как в активной ячейке, так и в строке редактирования.

4. Для редактирования набранных данных можно использовать клавиши <Backspace и Delete.

5. После нажатия клавиши Enter данные будут введены в ячейку.

6. Для сохранения набранных данных в активной ячейке надо переместиться к следующей ячейке. Перемещение к следующей ячейке производится щелчком указателем мыши, с помощью клавиш <, ^, > и v или клавиши Enter.

Рис.8. Окно Save As (Сохранить как) при сохранении XYZ-данных

Рис.9. Окно параметров экспорта данных при сохранении их в формате «Golden Software Data (*.DAT)»

2.3.3 Сохранение файла с XYZ-данными

После окончания ввода всех данных необходимо сделать следующее: 1. Выполнить команду File/Save или использовать кнопку на панели инструментов Main. Если файл с данными до этого еще не сохранялся, то появится диалоговое окно Save As (Сохранить как) (рис. 8).

2. В выпадающем списке Save File as Type (Тип файла) выбрать пункт Golden Software Data (*.DAT).

3. Ввести имя файла в строке File name (Имя файла).

4. Щелкнуть по кнопке

. Появится диалоговое окно GSI Data Export Options (Параметры экспорта данных) (рис. 9.), которое позволяется выбрать, каким образом будет отформатирован сохраняемый файл. Те параметры, которые стоят по умолчанию, вполне подходят для большинства случаев, поэтому менять их следует, только если в этом есть конкретная необходимость.

5. После щелчка по кнопке файл будет сохранен в формате Golden Software Data (*.DAT) с указанным именем. Это имя появится наверху окна рабочего листа.

2.4 Создание сеточного файла

Сеточные файлы требуются для создания сеточных карт. К таким картам относятся: контурные карты (contour maps), образные карты (image maps), карты с теневым рельефом (shaded relief maps), векторные карты (vector maps), каркасные карты (wireframe maps) и карты-поверхности (surface maps). Сеточные файлы создаются с помощью команды Grid/Data в режиме плот-документа. Для перехода в этот режим необходимо переключиться в окно плот-документа. При этом, возможно, потребуется открыть ранее созданный или создать новый плот-документ. Это делается также как и открытие или создание нового рабочего листа. Только при создании плот-документа в окне New (Создать) (рис. 7.) надо выбрать пункт Plot Document (Плот-документ).

Команда Grid/Data требует наличия XYZ-данных. Для создания сетки по данным фала «Погода.dat» требуется следующее.

Рис.10. Окно Open (Открыть) при выборе файла с XYZ-данными для создания сеточного файла

Рис.11. Окно Grid Data (Данные сетки) при выборе файла с XYZ-данными для создания сеточного файла

Рис.12. Сообщение об окончании процесса создания сеточного файла

Рис.13. Окно статистического отчета о процессе создания сеточного файла

1. Выполнить команду Grid/Data. Появится диалоговое окно Open (Открыть) (рис.10.). Это позволит выбрать файл с XYZ-данными, который будет использоваться для создания сеточного файла.

2. В списке файлов надо выбрать «Погода.dat». Это имя будет продублировано в строке File name (Имя файла). Если щелкнуть по кнопке, то появится диалоговое окно Grid Data (Данные сетки) (рис.11.).

3. Это диалоговое окно позволяет управлять параметрами создания сетки. Окно содержит большое число органов управления разнообразными параметрами: - группа Data Columns (Столбцы данных) определяет столбцы, содержащие координаты X и Y, а также значения Z из файла с данными;

- группа Grid Line Geometry (Геометрия линий сетки) определяет пределы сетки по X и Y, шаг между линиями (строками и столбцами) сетки и количество этих линий;

- группа Gridding Method (Метод создания сетки) определяет метод интерполяции, используемый при создании сеточного файла и параметры, контролирующие этот процесс.

- группа Output Grid File (Выходной сеточный файл) определяет путь и имя сеточного файла, который будет создан после выполнения команды;

- переключатель Grid Report (Отчет о сетке) определяет, следует ли генерировать статистический отчет об использованных данных. Чаще всего этот параметр отключается, так как просматривать отчет требуется только в случае возникновения каких-либо проблем или для выбора оптимального метода создания сеточного файла.

4. После щелчка по кнопке в строке состояния внизу главного окна Surfer появится индикатор прогресса процедуры создания сетки. Когда этот процесс завершится, создастся файл «Погода.grd» (смотри приложения), подтверждением чего будет короткое сообщение (рис.12) или короткий сигнал (в зависимости от настроек Surfer). По умолчанию сеточный файл появляется в той же папке и с тем же именем, что и файл исходных данных, но расширение заменяется на [.GRD].

5. Если параметр Grid Report (Отчет о сетке) был включен, то в отдельном окне появится Gridding Report (Отчет о создании сеточного файла) (рис.13).

3. Создание сеточных карт

Сеточными картами называются такие карты, для построения которых требуется предварительное создание сеточного файла: контурные, образные, векторные, каркасные карты, карты с теневым рельефом и карты поверхности. Построение карт, также как и создание сеточного файла производится в режиме плот-документа. Поэтому, прежде чем приступать к созданию какой-либо карты, надо переключиться в этот режим.

3.1 Контурная карта

Контурная карта - это наиболее часто используемый в науках о Земле способ изображения информации вида z = f(x, y). Примером этого могут быть карты электрических, магнитных и гравитационных аномалий, построенные на основе данных соответствующих съемок, проведенных по сети профилей. Иначе контурная карта может называться «карта в изолиниях».

3.1.1 Создание контурной карты

Создание контурной карты начинается с выполнения команды Map/Contour Map/New Contour Map. Для создания контурной карты на основе сеточного файла «Погода.grd» необходимо: 1. Выполнить команду Map/Contour Map/New Contour. Появится диалоговое окно Open Grid (Открыть сеточный файл, рис. II.1.). В строке File name (Имя файла) автоматически будет проставлено имя последнего создававшегося сеточного файла (например, «смотри приложение»).

2. Если щелкнуть по кнопке

, то в середине страницы, изображенной в окне плот-документа, возникнет вновь созданная карта с установленными по умолчанию параметрами оформления (рис. 14).

3. Можно сделать так, чтобы карта заполняла все доступное пространство окна плот-документа. Для этого предназначена команда View/Fit to Windo

Рис.14. Диалоговое окно Open Grid (Открыть сеточный файл)

Рис.15. Окно плот-документа после создания контурной карты

3.1.2 Сохранение карты

После выполнения всех работ по созданию и редактированию карты или на любом промежуточном этапе можно сохранить карту в файле плот-документа Surfer (он получит расширение [.SRF]). Этот файл будет содержать всю информацию, необходимую для продолжения работы с построенной картой в дальнейшем. При сохранении карты параметры масштабирования и форматирования будут запомнены. Для сохранения карты необходимо проделать нижеследующее.

1. Выполнить команду File/Save или щелкнуть по кнопке на панели инструментов Main. В том случае, если карта ранее не сохранялась, появится стандартное диалоговое окно Save As. Это окно соответствует тому, что появлялось при сохранении XYZ-данных (рис. 8) за исключением того, что в строке Save as type будет автоматически выбран тип Surfer Files.

2. В строке File name ввести «Погода».

3. Щелкнуть по кнопке .

Подобные действия потребуется производить только один раз при первом сохранении карты. В дальнейшем при нажатии на кнопку никаких диалоговых окон не возникнет.

3.2 Каркасная карта

Каркасная карта - это трехмерное представление сеточного файла. Каркасная карта - это блок-диаграмма, создаваемая путем рисования линий, соответствующих столбцам и строкам сетки. В каждой точки пересечения столбца и строки (т. е. в каждом узле сетки) высота поверхности пропорциональна значению Z в этой точке. Количество линий X и Y, рисующих каркасную карту, определяется числом столбцов и строк сетки.

Создание каркасной карты: 1. Выполнить команду Map/Wireframe Map или щелкнуть по кнопке на панели инструментов Map. Появится диалоговое окно Open Grid (Открыть сеточный файл, рис.14). Выбрать сеточный файл «Погода.grd».

2. Если щелкнуть по кнопке

, то в середине страницы, изображенной в окне плот-документа возникнет вновь созданная каркасная карта с установленными по умолчанию параметрами оформления (рис.16).

Рис.16. Каркасная карта «Погода». Все параметры заданы по умолчанию

3.3 Образная карта

Образная карта - это растровая карта, основанная на сеточном файле. Эта карта представляет значения Z с помощью специфических цветов. Бланкированные области показываются отдельным цветом. Для определения палитры используется диалоговое окно Color Spectrum. Палитра образной карты (также, как и контурной) может быть сохранена в Color Spectrum files [.CLR] (Файлы цветового спектра) (рис. 12, кнопка). В этом файле положение узловых точек сохраняется в виде процентного соотношения диапазона значений Z. Впоследствии файл цветового спектра может быть использован для любой другой карты.

Создание образной карты: 1. Выполнить команду Map/Image Map или щелкнуть по кнопке на панели инструментов Map. Появится диалоговое окно Open Grid (рис. 14). Выбрать сеточный файл «Погода.grd».

2. Если щелкнуть по кнопке

, то в середине страницы, изображенной в окне плот-документа, возникнет вновь созданная образная карта с установленными по умолчанию параметрами оформления (рис.17).

Рис.17. Образная карта «Погода»

3.4 Карта с теневым рельефом

Карта с теневым рельефом - это растровая карта, основанная на сеточном файле. Такая карта использует цвета для обозначения локальной ориентации поверхности относительно заданного направления источника света. Surfer определяет ориентацию каждой ячейки сетки и вычисляет ее отражательную способность. Те части поверхности, которые повернуты в сторону от источника света, будут отражать меньше света в сторону наблюдателя и будут выглядеть более темными. Источник света может рассматриваться как солнечный свет над топографической поверхностью. Сетки с небольшими размерами плохо изображаются с помощью теневой карты, так как выглядят размытыми. Для карты с теневым рельефом можно использовать различные цветовые схемы (как, например, для образной карты).

Создание карты с теневым рельефом: 1. Выполнить команду Map/Shaded Relief Map или щелкнуть по кнопке на панели инструментов Map. Появится диалоговое окно Open Grid (рис. 14). Выбрать сеточный файл «Погода.grd»(смотри приложения).

2. Если щелкнуть по кнопке

, то в середине страницы, изображенной в окне плот-документа, возникнет вновь созданная образная карта с установленными по умолчанию параметрами оформления (рис.18).

Рис. 18. Карта с теневым рельефом «Погода».

Рис. 19. Векторная карта «Погода».

3.5 Векторная карта

Векторная карта изображает направление и скорость уменьшения значения Z. С помощью стрелок на векторной карте показывается направление вниз. Причем длина стрелок соответствует величине (крутизне) наклона.

Создание 1-сеточной векторной карты: 1. Выполнить команду Map/Vector Map/New 1-Grid Vector Map или щелкнуть по кнопке на панели инструментов Map. Появится диалоговое окно Open Grid (рис. 14). Выбрать сеточный файл «Погода.grd»(смотри приложения).

2. Если щелкнуть по кнопке

, то в середине страницы, изображенной в окне плот-документа, возникнет вновь созданная образная карта с установленными по умолчанию параметрами оформления (рис. 19).

3.6 Трехмерная поверхность

Трехмерная поверхность - это объемное теневое представление сеточного файла. Высота поверхности определяется значением Z соответствующего узла сетки. В виде трехмерной поверхности хорошо смотрятся только довольно плотные сетки.

Создание трехмерной поверхности: 1. Выполнить команду Map/Surface или щелкнуть по кнопке на панели инструментов Map. Появится диалоговое окно Open Grid (рис. 14). Выбрать сеточный файл «Погода.grd»(смотри приложение).

2. Если щелкнуть по кнопке

, то в середине страницы, изображенной в окне плот-документа, возникнет вновь созданная образная карта с установленными по умолчанию параметрами оформления (рис. 27). Параметры оформления - как у контурной карты; параметры ориентации - как у каркасной.

Рис. 20. Трехмерная поверхность «Погода»

4. Построение структурных карт

Построение структурных карт возможно с использованием различных прикладных программ. Среди последних наибольшей популярностью пользуется программа SURFER", разработанная компанией "Golden Software Inc.".

Принцип построения. Для построения структурной карты с помощью компьютера необходимо иметь таблицу, где отражены следующие данные: а) координаты положения используемых скважин (в прямоугольной или относительной системе координат);

б) название или номера скважин;

в) глубинные абсолютные отметки интересуемого пласта;

Все эти данные заносятся в электронную таблицу программы "SURFER" (раздел GRID), которая может иметь следующий вид (Таблица 1): Таблица 1.

Координата по оси X Координата по оси Y Название скважины Абсолютная отметка пласта

48 22 Удачная 5 - 380

27 63 Удачная 1 - 620

68 74 Северная 3 - 540

82 57 Сопочная 4 - 480

114 30 Кшукская 8 - 730

Далее эта таблица подвергается специальной обработке в разделе GRID, которая заключается в создании равномерной сети точек, их привязке по абсолютным глубинам, выборе метода осреднения используемых данных, радиуса поиска и т.п. В результате обработки мы получаем подготовленный для структурных построений файл с расширением [.GRD].

Собственно структурные построения в программе "SURFER" выполняются в разделе под названием TOPO. В этом разделе используются только файлы с расширением [.GRD]. Построение структурной карты начинается с ее первоначального просмотра при помощи специально встроенной функции. Просмотр осуществляется после загрузки файла нажатием клавиши F-2. На экране монитора компьютера появится рамка карты с нанесенными внутри изолиниями. Нажав клавишу ESC, можно вернуться в режим редактирования вашей структурной карты. И в последующем, при любом изменении вашей карты (замена цвета изолиний, подписи и т.п.) на любом этапе редактирования можно просмотреть вашу карту при помощи клавиши F-2.

При редактировании наиболее часто используются следующие опции: а) изменение сечения и подпись изолиний структурной карты;

б) выбор необходимого масштаба и нанесение его на карту;

в) подпись названия карты;

г) нанесение скважин на структурную карту;

Изменение сечения и подпись изолиний. Изменение сечения изолиний производится в подразделе Level. Здесь мы задаем максимальную и минимальную изогипсы на карте и устанавливаем необходимое сечение для карты. В рассмотренном примере (таблица 1) минимальное значение - 730 м, а максимальное - 380 м. Сечение можно взять 50 м. Подпись изолиний осуществляется в подразделе Conline. Здесь в подменю Labeled можно установить частоту следования подписанных изогипс, их цвет и размер цифр.

Выбор необходимого масштаба. Все операции с масштабированием выполняются в подразделе Scale. При выборе масштаба необходимо установить правильное (первоначальное) соотношение осей X и Y для того, чтобы не исказить истинное положение скважин. Как правило, соотношение по осям X и Y устанавливается 1: 1. В зависимости от размера бумаги и необходимости масштаб определяется размером длинной стороны карты. Масштабная линейка вызывается в подменю Legend (подраздел Text).

Подпись названия карты. Все подписи к карте производятся в разделе Text. Расположение заголовка к карте, размер букв и цифр, их цвет и наклон определяется в подразделе Maptitle. Необходимый редакторский или другой пояснительный текст можно набрать в подразделе Edittext.

Нанесение скважин на структурную карту. Эта операция осуществляется в разделе Post подразделе Editblock. Для этого необходимо установить в графу данных название файла первоначальной электронной таблицы. Затем в графе координаты (X,Y), колонки и маркировка установить номера соответствующих колонок. В описываемом примере необходимо расставить номера следующим образом: для X - 1, для Y - 2, для названия скважин - 3 (см. таблицу 1).

В окончательном виде карта может быть подготовлена и сохранена для печати в подразделе Output. В этом подразделе присваивается новое расширение вашему файлу. Готовый для печати файл имеет расширение [.PLT]. На этом работа в разделе TOPO заканчивается.

Окончательный вариант карты может быть просмотрен в разделе VIEW или распечатан в разделе PLOT. Для работы и в том и другом разделе файл должен иметь расширение [.PLT].система плот документ команда

Раздел VIEW программы "SURFER" предназначен для просмотра уже готовых карт. Для просмотра необходимо загрузить в программу файл с расширением [.PLT], и тогда на экране монитора появится изображение карты. В разделе VIEW имеется возможность перемещать карту по экрану, изменять ее масштаб, перемещать отдельные части, определять экранные координаты положения объектов.

В разделе PLOT программы "SURFER" осуществляется печать изображений, созданных в разделах TOPO и SURF. В командную строку раздела PLOT вводится файл с расширением [.PLT]. При этом здесь предусмотрены две функции: а) печать без изменений; б) печать рисунка с внесенными изменениями. Первая функция будет выполняться при двойном нажатии клавиши Enter. Сначала будет создан дополнительный рабочий файл с расширением [.OPT] и затем будет распечатано изображение. При печати с изменениями можно произвести редакцию масштаба рисунка и величину сдвига изображения по листу (вправо, влево, и вверх, вниз). После внесения изменений также будет создан дополнительный файл с расширением [.OPT], который далее будет распечатан. Пример полученной структурной карты показан на рисунке 21.

Рис 21. Структурная карта

5. Построение объемных моделей при помощи компьютера

Плоская модель структурной карты, построенная с помощью программы "SURFER", может быть преобразована в объемное изображение, т.е. построена блок-диаграмма. Для построения объемной модели используется также электронная таблица. На первом этапе построения необходимо вновь выбрать колонки с координатами скважин (X,Y), колонку с абсолютными отметками глубин залегания пласта, метод осреднения и характер поиска точек, размеры координатной сети и т.п. Можно воспользоваться и уже готовым файлом (плоской модели структурной карты) с расширением [.GRD]. В любом случае для создания объемной модели должен существовать файл с расширением [.GRD].

Подготовленный файл вводится в раздел SURF программы "SURFER". Далее, как и в случае при построении плоской структурной карты, можно воспользоваться функциональной клавишей F-2 для просмотра объемной модели карты.

Для создания лучшего восприятия этой модели можно выполнить следующие операции: а) поворот модели вокруг своей оси, изменение угла обзора, интервала изолиний;

б) подпись названия модели, осей, масштабных линеек, легенды и их размер и цвет;

в) размер модели и привязка скважин.

Поворот модели вокруг своей оси. Эта функция выполняется в подразделе View, где мы можем вращать объемное изображение на 3600 вокруг своей оси, изменять угол обзора от 0 до 900 . В подразделе Linetyp устанавливаются минимальные и максимальные значения абсолютных глубин залегания пласта и наиболее приемлемое сечение изогипс. Каждое изменение легко можно просмотреть на экране дисплея, нажав клавишу F-2

Подписи на объемных построениях. Все возможные подписи, их размер, цвет, наклон, положение на рисунке создаются в подразделе Text. Этот подраздел в свою очередь состоит из 5 подменю. В подменю Plottitle можно написать заголовок к объемной модели, установив размер и цвет букв. Подменю Axistitles ответственно за подписи к осям блок-диаграммы, а в подменю Edittext можно составить любой редакторский текст.

Размер модели и привязка скважин. Размер созданной объемной карты, выбирается в подразделе Size. В зависимости от типа принтера или плоттера можно распечатать рисунок на формате бумаги А3 или А4, как в цветном, так и в черно-белом виде. Привязка скважин к изображению осуществляется в подразделе Post. Порядок и выполнение операций полностью аналогичны описанным при построении плоской модели структурной карты. Окончательный вариант объемной модели сохраняется с расширением [.PLT] в подразделе Output.

Готовый файл с расширением [.PLT] может быть просмотрен в разделе VIEW или распечатан в разделе PLOT. Последовательность выполнения операций при просмотре и печати объемного изображения изложены в главе "Построение структурных карт".

6. Программный пакет Autodesk Lend Desktop на графическом ядре AUTOCAD

6.1 Историческая справка

Первые упоминания о программном продукте Civil/Survey S8, приложении к AUTOCAD R14 для проектирования в гражданском строительстве, появились в России еще в прошлом веке - правда, ближе к концу. Продукт заинтересовал, но широкого распространения поначалу не получил. Причина, видимо, заключалась в том, что пользователи искали программу, которая решит их конкретные задачи, а здесь предлагался набор инструментов, владея которым можно было самостоятельно решать ключевые проблемы. Впрочем, через какое-то время всем стали очевидны главные преимущества Civil/Survey S8: предоставленная специалистам разных подразделений возможность работать в единой информационной среде (то есть без проблем обмениваться информацией) и широкий круг решаемых задач.

Происходили изменения и в самом Civil/Survey S8. Компания-разработчик вошла в состав Autodesk, а на базе Civil/Survey S8 появилась линейка программ для автоматизации проектирования в гражданском строительстве: Autodesk LANDDESKTOP Autodesk Civil Design Autodesk Survey. Продукт динамично развивается, повышается эффективность его работы, появляются новые возможности. Уже вышла третья версия Autodesk Land Desktop - на базе AUTOCAD 2002. Land Desktop, CIVILDESIGN и Survey шагают по планете.

В России интерес к этим программам огромен, тем более что версия LDDT R2 была локализована, а сейчас идет локализация новой версии.

6.2 Для чего нужен Autodesk Land Desktop

Итак, что можно делать, владея Autodesk Land Desktop и Civil Design? Что касается Autodesk Survey, то его основное назначение - обработ

В данной работе мы ознакомились с программами для построения топографических планов и карт, а именно рассмотрели приложение AUTOCAD Autodesk Lend Desktop, которая позволяет спроектировать цифровую модель местности и Геоинформационную систему Golden Software Surfer 8 которая позволяет с помощью измеренных (по площади) данных различного рода (например температура или любая физическая характеристика горной породы) строить плоские или объемные картографические модели. Этот пакет практически незаменим для построения карт по данным геофизических измерений.

1. Силкин, К.Ю.Уучебно-методическое пособие для вузов «Геоинформационная система Golden Software Surfer 8»/К.Ю.Силкин.- Издательско-полиграфический центр Воронежского университета, 2008. 5-33с.

2. Информация сервера компании “ГИС ассоциация”

3. Информация сервера компании “Golden Software Inc.”

4. Собственная информация Центра Информационных Технологий (ЧП Иващенко И. И.) 2001 - 2004 г.г.

5. Лифердова О. статья «Autodesk Land Desktop Autodesk Civil Design» -журнал «CADMASTER», (июль-сентябрь) 2002 г.