Разработка топоосновы карты участка местности

 

     Карта-основа позволяет изобразить в окне Plot Document информацию, которая не может быть представлена в виде сеточной карты. Чаще всего карта-основа представляет собой растровый рисунок, импортированный из внешнего графического файла. В подобном случае координаты этой карты – номер пикселя, считая от левого нижнего угла изображения.

     Карта-основа может быть скомбинирована с любым  другим видом карт.

     Для создания карты-основы требуется:

1. Создать новый Plot Document. Сохранить его под именем «карта основа.srf».
2. Выполнить команду Base Map из меню Map появится диалоговое окно Open. Выбрать графический файл (квадрат.jpg).
3. Если выбрать ОК , то в середине страницы, изображённой в окне Plot Document, возникнет вновь созданная карта-основа, изображающая фрагмент карты участка местности.

     Оцифровка карты-основы позволяет перевести  её в электронную форму. Для этого потребуется:

1. Выделить карту (квадрат.jpg) с помощью однократного щелчка мыши.
2. Выполнить команду Digitize из меню Map. При этом указатель мыши поменяет вид на тонкий крестик. При перемещении указателя над картой в строке состояния будут показываться текущие координаты X и Y карты.
3. Щёлкнуть левой кнопкой мыши по карте. Появится окно дигитайзера. В этом окне автоматически будет добавлена строка со значениями координат X и Y. Кроме того, на карте в месте, где был произведён щелчок, возникнет маленький, временный крестик красного цвета (рис.2.2). Таким образом надо отследить всю оцифровываемую изолинию.

 

Рис.2.2. Оцифровка карты 

     

4. Сохранить результаты оцифровки каждой изолинии по отдельности. В окне дигитайзера  выполнить команду Save As из меню File. Появится диалоговое окно Save As (Сохранить как). В выпадающем списке Save as Type выбрать пункт Data Files (*.dat). Ввести имя файла в соответствии со значением (учитывая знак) оцифровываемой изолинии (рис.2.3).

 

Рис.2.3. Сохранение результатов оцифровки 

     

5. Закрыть окно дигитайзера и приступить к оцифровке  следующей изолинии.
6. Для окончания процесса оцифровки выбрать клавишу Esc.
7. После прохождения очередной изолинии произвести построение точечной карты на основе только что созданных файлов с результатами оцифровки. В менеджере объектов дать имя каждой получившейся точечной карте в соответствии со значением оцифровываемой изолинии (в нашем случае – высота точки над уровнем моря). Точечные карты необходимо включать в оверлей с картой-основой (рис.2.4).
8. Произвести сборку в режиме рабочего листа всех результатов оцифровки в едином файле с добавлением третьего столбца – значения высота точки над уровнем моря для каждой изолинии. Сохранить в файле «оцифровка.dat».

Рис.2.4. Точечные карты, включенные в оверлей с картой-основой 

     

9. Создать сеточный файл оцифровка.grd по данным файла оцифровка.dat (рис.2.4).

     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).

     Эти карты и графики строятся не по нерегулярным экспериментальным данным, вводимым пользователем и содержащимися  во входном XYZ файле, а на основе регулярного  прямоугольного массива сеточных значений, который создается пакетом Surfer в результате интерполяции исходных данных и сохраняется в так называемом сеточном файле в формате [.grd].

     Сеть  – это прямоугольный массив значений Z–координат точек данных, организованный в строки и столбцы, подобно блоку  ячеек в Рабочем листе. Строка соответствует значениям данных с заданной координатой X; столбец  соответствует значениям данных с заданной координатой Y. Пересечение  строки и столбца сеточного файла  определяет узел сети. Узел сети содержит проинтерполированное значение координаты Z для соответствующих значений X – и Y – координат. 

Рис.2.4. Сеточный файл 

     Команда Data (Данные) из меню Grid выполняет интерполяцию Z–значений для всех узлов сети. Если входной файл представляет собой набор значений какой-то величины Z для неравномерной сети X,Y – координат, то команда Data строит сеточный файл, содержащий значения Z для узлов регулярной двумерной сети.

     Файлы сетки создаются, используя меню Grid, команда Data. Чтобы создать файл сетки от XYZ – файла [*.dat] необходимо:

1. В случае если открыто окно рабочего листа, необходимо выбрать Plot1 из меню Window.
2. Команда Data. Из меню Grid вызывает диалоговое окно Open, что позволит выбрать XYZ файл данных для создания файла сетки.
3. После файла данных появляется диалоговое окно Grid Data рисунок 2.4, которое позволяет управлять сеточными (gridding) параметрами:

• группа Data Columns определяет столбцы, содержащие X и координаты Y, и значения Z в файле данных, именно здесь можно задать порядок следования столбцов данных.

• группа Grid Line Geometry определяет координатные пределы сетки, интервал сетки, и номера линий координатной сетки, включенные в файл сетки.
• группа Gridding Method определяет метод интерполяции и параметры, управляющие интерполяцией.
• группа Output Grid File определяет путь и имя файла для созданного файла сетки.
• опция Generate Report определяет, создать ли статистическое сообщение о данных.
• группа Advenced Opctions определяет параметры метода интерполяции, выбранного для построения сети.

10. Построить контурную карту на основе сеточного файла оцифровка.grd (рис.2.5).

Рис.2.6. Контурная карта на основе сеточного  файла оцифровка.grd 

     Таким образом, для построения сеточного  файла был выбран метод Криге (Kriging), так как это геостатистический метод построения сети, который оказался очень полезным и в других областях. Данный метод пытается выразить тренды, которые предполагаются в Ваших данных. Например, точки высокого уровня предпочтительнее соединять вдоль гребня, а не изолировать с помощью замкнутых горизонталей типа "бычий глаз".

     Метод Криге включает три составляющих: модель вариаграммы (Variagram Model), тип дрейфа (Drift Type) и “эффекта самородка” (Nugget Effect).

     После создания сеточного файла, на его  основе была построена контурная карта. 

3. Создание  карты изолиний

 

     Карта изолиний – это двумерное представление  трехмерной области. Surfer строит карты изолиний по сеточным [.grd] файлам. Степень гладкости контуров на карте изолиний определяется, в значительной степени, плотностью сети, то есть числом сеточных линий в X и Y направлениях. Чем выше плотность сети, тем более гладкими становятся контуры изолиний. Для того, чтобы увеличить плотность сети, можно воспользоваться командой Spline Smooth (Сплайновое сглаживание) из меню Grid (рис.2.7).

     Чтобы построить карту изолиний необходимо выбрать команду Contour (Изолиния) из меню Map. Задать имя сеточного [.grd] файла в открывшейся панели диалога Open Grid (рис.2.6).

     Двойной щелчок по карте изолиний вызывает панель диалога Map: Contour Properties (рис.2.8.), где возможно задать или поменять параметры изолиний.

     Изолиния  – это линия равного значения координаты Z или, иначе, плоская линия, получаемая при сечении трехмерной области горизонтальной плоскостью уровня Z.  

Рис.2.7. Сеточный файл после сглаживания 

Рис. 2.8. Панель диалога Map Contour Properties

        Когда открывается  панель диалога Contour Map Properties, уровни изолиний, используемые при построении карты, отображаются в списке окна Contour Levels. Эти уровни можно задавать либо вручную для индивидуальных изолиний, либо автоматически по всему диапазону изолиний (рис.2.9).

        Панель диалога  Contour Levels (Уровни изолиний) позволяет задать минимальный и максимальный уровни изолиний, выводимых на карту, интервал между соседними уровнями, тип линий и свойства меток изолиний.

        Пример карты изолиний с заданными индивидуальными  параметрами представлен на рисунке 2.10. 

Рис.2.9. Панель диалога Contour Levels 

     Если  построена карта, с заданными  определенными уровнями и цветами изолиний, то информацию об этих уровнях и цветах можно сохранить в файле уровней формата [.lvl].

     Файлы уровней (level [.lvl] files) содержат значения уровней изолиний, которые должны быть выведены на карту, а также информацию об атрибутах этих изолиний. Этот файл может быть впоследствии использован при построении других карт изолиний или графиков поверхности. 

Рис. 2.10. Контуры изолиний с заданными индивидуальными параметрами уровней 

     Минимальное количество информации, содержащееся в [.lvl] файле, это список значений уровней; Surfer будет размещать изолинии на карте в соответствии с заданными значениями. Кроме того, файлы уровней могут содержать информацию об атрибутах изолиний, выводимых на карту или график поверхности. Если файл уровней используется для построения карт изолиний, то в нем могут также сохраняться атрибуты закрасок областей между изолиниями, атрибуты меток изолиний и информация о штриховке.

     Самый простой способ создать файл уровней, содержащий всю возможную информацию, - это сохранить файл из панели диалога Contour Map.

     В панели диалога Contour Map (Карта изолиний) можно задать всю информацию, необходимую для построения карты изолиний, включая список значений уровней, атрибуты изолиний, закрасок, меток и т.д. После завершения ввода параметров можно с использованием функции Save (Сохранить), создать файл уровней формата [.lvl] (рс.2.11).

     Если  необходимо создать файл уровней  из панели диалога Surface Plot (График поверхности), то надо активизировать опции Levels (Уровни) или Color Levels (Цветовые уровни), а затем опцию Save в открывшейся панели диалога. Единственная информация, которая будет записана в файл, - это список значений уровней и атрибуты линий. Если при построении графика поверхности загружается файл уровней, первоначально созданный в панели диалога Contour Map, то атрибуты закрасок, меток и штриховки останутся без изменения при последующем сохранении файла из панели диалога Surface Plot.

Рис.2.11. Создание файла уровней 

     Для того, чтобы использовать созданный файл в другой панели диалога Contour Map (Карта изолиний), выбрать Load (Загрузить). Информация об уровнях будет загружена.

     Surfer так же позволяет создавать карты изолиний, в которых области между изолиниями заполнены цветными закрасками. Цвета этих закрасок могут быть как одинаковыми, так и различными для разных уровней изолиний.

     Автоматическое  определение атрибутов закрасок выполняется в панели диалога  Fill Spectrum (Спектр закрасок). Здесь необходимо задать цвета закрасок для минимального и максимального уровней изолиний, отображаемых на карте. Остальным изолиниям автоматически назначаются градационные оттенки между цветами минимального и максимального уровней. Например, назначить черный цвет минимальному уровню и белый цвет максимальному уровню изолиний. Тогда цвета закрасок для остальных изолиний будут постепенно меняться от черного к белому (рис.2.12).

Рис. 2.12. Карта изолиний с автоматически  назначенными атрибутами закрасок 

     Для того чтобы задать вывод закрасок на карту изолиний, необходимо активизировать переключатель Fill Contours в панели диалога Contour Map.

     Если  выбираются различные шаблоны закрасок для областей изолиний минимального и максимального уровней, то никакого градационного перехода от одного шаблона к другому не выполняется. Нижняя половина уровней изолиний (с меньшими значениями) использует шаблон, присвоенный минимальному уровню, а верхняя половина (с большими значениями) использует шаблон, присвоенный максимальному уровню.

     Когда необходимо сделать невидимыми изолинии в какой-то области карты, заданной пользователем, используется маскирование изолиний. Маскирование не удаляет изолинии с карты, но только закрывает их каким-нибудь объектом.