Surfer 8.0在病蟲監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化中的應(yīng)用

陳將贊，丁靈偉，戴以太，龐嬌霞，鄭海飛

(浙江省天臺縣植物保護(hù)站，浙江天臺317200)

農(nóng)作物病蟲監(jiān)測預(yù)報(bào)為各級政府制定防控決策和開展指導(dǎo)防治工作提供重要信息支撐。利用Surfer 8.0軟件等值線圖繪制功能，實(shí)現(xiàn)病蟲監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化，將病蟲發(fā)生數(shù)量和發(fā)生區(qū)域以更加直觀和形象生動(dòng)的方式展現(xiàn)出來，有利于管理部門及廣大農(nóng)戶全面掌握病蟲害發(fā)生動(dòng)態(tài)，對指導(dǎo)病蟲害防控工作具有重要作用。

1 Surfer簡介

Surfer軟件是美國Golden Software公司編制的一款繪制三維圖和等值線圖的軟件。具有強(qiáng)大的插值功能和繪制圖件能力，已成為用來處理XYZ數(shù)據(jù)的首選軟件?？梢暂p松制作基面圖、數(shù)據(jù)點(diǎn)位圖、分類數(shù)據(jù)圖、等值線圖、線框圖、地形地貌圖、趨勢圖、矢量圖以及三維表面圖等;提供12種數(shù)據(jù)網(wǎng)格化方法，包含幾乎所有流行的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法;提供各種流行圖形圖像文件格式的輸入輸出接口以及各大GIS軟件文件格式的輸入輸出接口，大大方便了文件和數(shù)據(jù)的交流和交換[1]。本文主要介紹使用Surfer8.0中文版進(jìn)行天臺縣數(shù)字地圖制作及等值線圖的繪制，以直觀圖形反映區(qū)域病蟲要素的分布。

2 地圖制作

Surfer支持多種類型的數(shù)字地圖格式，其中常用的有區(qū)域基圖bna和遮蓋圖bln。數(shù)字地圖繪制可以通過Surfer制作，還可以調(diào)用AutoCAD的dxf、ESRI的shp、e00等多種圖形制作數(shù)字地圖。由于目前縣域數(shù)字地圖在病蟲監(jiān)測預(yù)報(bào)中很少使用，本文主要采用以手工繪制應(yīng)用Surfer制作數(shù)字地圖的方法。

2.1 區(qū)域基圖制作

基圖即相應(yīng)的行政區(qū)劃地圖，是與等值線圖疊加產(chǎn)生合成圖的基礎(chǔ)。制作方法:準(zhǔn)備1張高分辯率的當(dāng)?shù)匦姓^(qū)劃圖輸入電腦，圖片存為bmp位圖格式。打開Surfer程序，執(zhí)行文件輸入命令，調(diào)入行政區(qū)劃圖，使用放大工具，使行政區(qū)劃圖最大化，使用多邊形工具對照行政區(qū)劃圖繪制區(qū)域輪廓圖，再使用多段線工具繪制各鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界，再經(jīng)過整形，將整個(gè)文件保存為srf文件備用，最后執(zhí)行文件輸出命令，保存為bna格式邊界地圖，即完成區(qū)域基圖制作(圖1)。

圖1 Surfer生成的區(qū)域基圖

2.2 遮蓋圖制作

遮蓋圖是將基圖與等值線圖疊加產(chǎn)生的無效區(qū)域進(jìn)行遮蓋處理。制作方法:打開在制作邊界圖時(shí)保存的srf文件，取消左視框中繪制各鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界時(shí)的多段線，只保留使用多邊形工具繪制的區(qū)域輪廓圖，執(zhí)行文件輸出命令，保存為bln格式。轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)工作表模式，打開剛才保存的bln文件，按照置空文文件的要求進(jìn)行編輯，最后仍保存為bln文件格式，即完成遮蓋圖制作[2](圖2)。

圖2 Surfer生成的遮蓋圖

3 圖形制作

由于受耕作制作、本地蟲源、防治差異及施肥量水平等多重因素影響，病蟲發(fā)生分布呈明顯區(qū)域性特征，根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)調(diào)查數(shù)據(jù)值與實(shí)際地理坐標(biāo)制作等值線圖，是實(shí)現(xiàn)病蟲監(jiān)測數(shù)據(jù)圖形可視化的重要方式。

3.1 數(shù)據(jù)編輯

監(jiān)測點(diǎn)的地理坐標(biāo)(經(jīng)度X，緯度Y)與調(diào)查數(shù)據(jù)值(Z)組成一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，一組數(shù)據(jù)由多處監(jiān)測點(diǎn)組成。地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以通過GPS儀器取得準(zhǔn)確坐標(biāo)數(shù)據(jù)，也可以使用Surfer軟件功能，準(zhǔn)確疊加基圖與行政區(qū)劃圖，使用放大工具最大化圖形后，執(zhí)行地圖數(shù)字化命令，取得監(jiān)測點(diǎn)的相對坐標(biāo)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表編制可以使用Excel進(jìn)行編輯，分別在A、B、C 3列表格中輸入X、Y、Z數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Surfer軟件可識別的ASCII碼格式TXT文件進(jìn)行保存。

3.2 數(shù)據(jù)網(wǎng)格化插值

Excel編輯保存的TXT文不能直接利用Surfer進(jìn)行等值線圖的繪制，Surfer在將外部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為內(nèi)部識別的grd數(shù)據(jù)格式之前，只接受X、Y、Z型數(shù)據(jù)格式，其中屬性項(xiàng)可以有多項(xiàng)，但信息點(diǎn)的坐標(biāo)卻是惟一的[3]。數(shù)據(jù)網(wǎng)格化插值，在Surfer圖形編輯狀態(tài)，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)命令，打開Excel編輯保存的TXT文件，數(shù)據(jù)列坐標(biāo)選擇對應(yīng)的X、Y、Z數(shù)據(jù)，網(wǎng)格化方法選擇克里金法能夠較實(shí)際地反映病蟲害趨勢分布[4]，保存為grd格式網(wǎng)格文件。經(jīng)過插值后的網(wǎng)格文件，可以制作等值線圖、影像圖、漸變地形圖、矢量圖、線框圖、表面圖等多種圖形。

3.3 制作等值線圖

等值線圖一般經(jīng)過等值線圖生成、圖形填充、圖形疊加、圖形輸出4個(gè)過程。在Surfer圖形編輯狀態(tài)，執(zhí)行地圖等值線圖新建等值線圖命令，打開轉(zhuǎn)換為grd格式的病蟲監(jiān)測數(shù)據(jù)文件，即生成了等值線圖。雙擊等值線圖，在彈出的對話框中設(shè)置等值線間隔、是否填充、比例尺大小等屬性。在病蟲分布圖形制作上，可設(shè)置無線條，填充顏色的方法，以病蟲發(fā)生的5個(gè)等級，由輕到重依次填充綠色、黃色、橙色、紅色、灰色，設(shè)置完成后，可保存為不同種類病蟲的lvl等級文件，以利于以后圖形填充載入(圖3)。等值線圖形填充設(shè)置完成后，執(zhí)行地圖基面圖命令，分別打開基圖和遮蓋圖，調(diào)整相應(yīng)圖層順序，按Shift鍵同時(shí)選取3張圖層，執(zhí)行地圖覆蓋地圖命令，完成圖形疊加。雙擊遮蓋圖圖層屬性，進(jìn)行填充設(shè)置，對無效區(qū)域進(jìn)行白色填充遮蓋。為增加對圖片的說明，使用文本工具進(jìn)行標(biāo)題輸入，也可以編制鄉(xiāng)鎮(zhèn)名稱表，進(jìn)行組合對象后，存為mif格式，以后可執(zhí)行地圖基面圖命令打開使用。完成等值線圖制作，執(zhí)行文件輸出命令，可以輸出bmp，jp f等多種圖形格式。

圖3 利用等值線圖繪制的害蟲分布圖

4 小結(jié)

Surfer軟件對計(jì)算機(jī)硬件配置要求不高，操作界面簡潔，圖形繪制功能強(qiáng)大，數(shù)字地圖制圖簡單，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換便捷，生成的病蟲發(fā)生區(qū)域分布圖圖形美觀，對病蟲防治工作指導(dǎo)性強(qiáng)，是實(shí)現(xiàn)病蟲監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化的一個(gè)理想選擇。

[1]馬天勤.Surfer軟件在開采沉陷可視化中的應(yīng)用[J].礦業(yè)工程，2008，6(3):48－50.

[2]劉艷瓊，趙登寬.利用Surfer進(jìn)行病蟲可視化預(yù)報(bào)初探[J].農(nóng)村科技，2006(3):12－13.

[3]王健，白世彪，陳曄.Surfer 8地理信息制圖[M].北京:測繪出版社，2004.

[4]湯金儀，王建強(qiáng)，翟保平.等值線制圖工具Surfer在病蟲測報(bào)上的應(yīng)用研究[J].植保技術(shù)與推廣，2002，22(3):3－5.