用surfer和mapinfo繪制降水量等值線圖

王瀟瀟

（山西省水文水資源勘測局 山西太原030001）

0 引言

降水量等值線圖的繪制對山西省每年的資料整編作用很大，通過勾繪合理的降水量等值線圖可發(fā)現(xiàn)各雨量站間的降水量是漸變的，是有一定規(guī)律可循的，若某雨量站的降水量特大或特小，與四周各站不是漸變關(guān)系者，則要進行檢查。傳統(tǒng)的繪制降水量等值線圖需要經(jīng)驗豐富的人員根據(jù)地形等多種因素，人工判斷描繪，不僅耗時長，而且容易出錯。筆者針對這一問題，研究發(fā)現(xiàn)Surfer和Mapinfo的結(jié)合可以快速實現(xiàn)降水量等值線圖的繪制，與傳統(tǒng)手工繪圖對照后，誤差極小，適合于日常工作。

1 基本概念

雨量等值線表示一定時段降水總量在面上的分布，即某一給定時間內(nèi)（如年、季、月）的雨量相等各點的連線，可以直觀顯示雨量的地理分布狀況。完成一副降水量等值線圖的繪制，需要一張1：500000的底圖，在這張底圖中包括行政區(qū)域劃分、流域水系、等高線、雨量站點及其降水量值等信息，這樣大的地圖利用Mapinfo可以快速繪制，但Mapinfo的缺點是無法自動插值生成等值線，Surfer是一款繪制等值線圖的小軟件，兩者結(jié)合即可制作出完美的降水量等值線圖。Surfer所讀取的是文本文件，而Mapinfo讀取的是矢量文件，二者要想結(jié)合，必須通過中間轉(zhuǎn)化為mif文件。

2 基本思路

建立一個數(shù)據(jù)文件（包括雨量站名、經(jīng)度、緯度、降水量值），在Mapinfo中創(chuàng)建點生成雨量站點圖。在Mapinfo中打開行政區(qū)域圖層，將所需邊界轉(zhuǎn)出為mif文件，再轉(zhuǎn)入到Surfer中成為可識別的邊界bln文件。將數(shù)據(jù)文件再在Surfer中打開，轉(zhuǎn)為網(wǎng)格文件grd，與邊界文件進行白化，便得到邊界內(nèi)的等值線圖。將此等值線圖轉(zhuǎn)入Mapinfo中進行修改，但最為關(guān)鍵的是Surfer不具有坐標(biāo)投影功能，等值線圖轉(zhuǎn)入時必須進行坐標(biāo)修改，否則無法找到圖層，不能實現(xiàn)和底圖的疊加。

3 實現(xiàn)方法

本文以2012年太原市45個雨量站降水量為例，對該年的年降水量進行繪制，具體步驟如下：

3.1 在Mapinfo中生成雨量站點圖

（1）建立數(shù)據(jù)文件。用excel新建數(shù)據(jù)文件，共分為四列，分別為站名、經(jīng)度x、緯度y、以及（x,y）處降雨量值，命名此文件為太原市降水量.xls。

（2）創(chuàng)建點。運行Mapinfo,打開太原市降水量.xls數(shù)據(jù)文件，選擇表→創(chuàng)建點，選擇經(jīng)度為x坐標(biāo)，緯度為y坐標(biāo)，點“投影”，選擇類別non-earth(非地球坐標(biāo))，單位為meters（m），設(shè)置合適的x,y軸最小、最大值。即可生成雨量站點圖，如圖1所示：

圖1 太原市雨量站點示意圖

3.2 在Surfer中繪制等值線

（1）生成邊界文件。在Mapinfo中打開太原市邊界地圖.tab，選擇表→轉(zhuǎn)出，將矢量文件轉(zhuǎn)出為mif格式，Mapinfo導(dǎo)出的該文件內(nèi)容與Surfer所能識別的內(nèi)容不同，需用記事本打開對該文件進行修改，節(jié)點數(shù)據(jù)保持不變，只去掉文件頭及其他格式代碼，并在該文件第一行增加節(jié)點數(shù)n,flag。flag在這里有兩種取值，當(dāng)flag=0時，白化網(wǎng)格文件時，外部區(qū)域被擦除；當(dāng)flag=1時，內(nèi)部區(qū)域被擦除，命名為太原邊界.bln。

（2）繪制等值線。啟動Surfer，選擇網(wǎng)格→數(shù)據(jù)，打開太原市降水量.xls，選擇合適的網(wǎng)格化模型方法進行參數(shù)設(shè)置，共有9種方法，經(jīng)比較，選擇徑向基本函數(shù)模型繪制的等值線圖與手工繪制的圖型最接近，再選擇地圖→生成等值線圖，即可生成降水量等值線圖如圖2。

圖2 降水量等值線示意圖

（3）白化。使用Surfer的網(wǎng)格白化功能，可獲得區(qū)域內(nèi)部的等值線圖。打開網(wǎng)格文件（太原市降水量等值線圖.grd），選擇邊界文件（太原邊界.bln）,白化后效果圖如圖3。為了下一步配準(zhǔn)，需在Surfer中打開網(wǎng)格和坐標(biāo)軸，將圖的左下角坐標(biāo)移動到前述坐標(biāo)頂點（x,y）處，再選擇轉(zhuǎn)出為mif文件，便于導(dǎo)入Mapinfo中可以找到該圖。

3.3 圖形疊加

圖3 使用白化后的降水量等值線示意圖

實現(xiàn)等值線圖與底圖的疊加，需要在同一坐標(biāo)系下，上述提到Surfer沒有坐標(biāo)投影功能，需在Mapinfo中進行坐標(biāo)修改，由于把經(jīng)度、緯度看成長度單位，在Mapinfo中選擇non-earth（非地球）坐標(biāo)系，單位為米。

（1）制作底圖。打開Mapinfo的幾個圖層，分別為市級政區(qū).tab，縣級政區(qū).tab，山西河流.tab，在此基礎(chǔ)上按照前述創(chuàng)建點的步驟，即可生成如下底圖（圖4）：

圖4 太原市流域底圖

（2）配準(zhǔn)底圖。將太原市流域底圖導(dǎo)出為jpg格式，再次運行Mapinfo，選擇配準(zhǔn)，在底圖中選擇四個角坐標(biāo)，將前述創(chuàng)建點時建立的坐標(biāo)軸最大、最小值輸入。

（3）等值線圖與底圖疊加。打開白化后的等值線圖，即可發(fā)現(xiàn)兩張圖完全疊加。如圖5所示：

圖5 2012年太原市降水量等值線圖

經(jīng)分析比較，計算機繪圖與傳統(tǒng)人工繪圖差異很小，證明此方法可行，僅需10幾分鐘即可出圖，效率高、誤差小。2012年太原市各雨量站降水量呈漸變關(guān)系，沒有出現(xiàn)特大或特小的情況，降水資料真實可靠。

4 結(jié)語

掌握Surfer和Mapinfo這兩個圖形軟件，不僅可用于資料整編中降水量等值線圖的繪制，而且適用于水情工作中幾日暴雨分析，決策者可以根據(jù)圖示清楚看到區(qū)域內(nèi)暴雨中心及降水強度，以及周邊覆蓋程度，因此利用先進的計算機軟件用于解決水文工作中的實際問題，是水文事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。