南方CASS軟件在水文分析計(jì)算中的應(yīng)用技巧

李熙，劉永亮，李國(guó)棟

(江蘇省水文水資源勘測(cè)局鹽城分局，江蘇 鹽城 224002)

1 概 述

在水文情報(bào)預(yù)報(bào)、水資源管理計(jì)算分析中，常常需要用圖形方式來描述水文要素在地域面上的分布情況。例如:反映某個(gè)地區(qū)或某個(gè)流域的降雨分布、土壤墑情、水質(zhì)狀況、地下水變化情況及水資源配置等。通過繪制陰影籠罩圖、等值線圖等，使人們能夠更加直觀地了解和掌握這些水文要素在空間、平面上的分布及變化發(fā)展?fàn)顩r。如果用傳統(tǒng)的手工方法繪制這類圖形，勢(shì)必耗費(fèi)大量的時(shí)間且不美觀。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在可以借助于計(jì)算機(jī)，應(yīng)用南方CASS 7.1 專業(yè)軟件便能輕松快捷地制作出完美的各種水文要素分析圖形。

南方CASS 7.1 數(shù)字化地形地籍成圖軟件，是南方測(cè)繪儀器公司在AutoCAD 平臺(tái)上開發(fā)的新一代數(shù)字化測(cè)繪數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用于地形測(cè)量、地籍測(cè)量、工程測(cè)量的數(shù)字化圖形處理，其主要特色是面向GIS，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化成圖系統(tǒng)與GIS 的無縫銜接，充分利用CAD 的最新技術(shù)，全面采用真彩色XP 風(fēng)格界面。在電子平板、DTM 建模及等高線繪制、地籍應(yīng)用、工程應(yīng)用、數(shù)字地圖與GPS 集成等諸多方面都有突破性進(jìn)展［1］。同時(shí)南方CASS 7.1 大量使用真彩色快捷工具按鈕，全新的CELL 技術(shù)，使界面操作、數(shù)據(jù)瀏覽管理、系統(tǒng)設(shè)置更加美觀方便。

以下主要介紹應(yīng)用南方CASS 7.1 地形地籍成圖軟件，在水文、水資源分析評(píng)價(jià)中，用于繪制各種平面、渲染及含有背景圖片的等值線彩色圖形及其輸出等功能的實(shí)現(xiàn)方法。

2 背景圖的嵌入

要繪制含有背景圖的圖形，首先要根據(jù)需求獲取某個(gè)地區(qū)或某個(gè)流域的站網(wǎng)圖作為原圖，插入到南方CASS 7.1 繪圖窗口中，作為繪制水文要素圖形的背景圖，這幅圖形可以是矢量圖也可以是光柵圖。如圖1所示:

圖1 鹽城市地下水站網(wǎng)分布圖

矢量圖:可直接導(dǎo)入，導(dǎo)入時(shí)注意比例要一致。

光柵圖:利用南方CASS 7.1 光柵圖像工具可以直接對(duì)光柵圖進(jìn)行圖形糾正，并利用屏幕菜單進(jìn)行圖形數(shù)字化。操作步驟如下:通過“工具”菜單下的“光柵圖像→插入圖像”項(xiàng)插入一幅掃描好的柵格圖，這時(shí)會(huì)彈出圖像管理對(duì)話框，選擇“附著”按鈕，彈出選擇圖像文件對(duì)話框，選擇要插入的光柵圖，點(diǎn)擊“打開”按鈕，進(jìn)入圖形管理對(duì)話框，選擇好圖形后，點(diǎn)擊“確定”。命令行將提示:

輸入圖像的插入點(diǎn)坐標(biāo)＜0，0＞:

輸入圖像的插入點(diǎn)坐標(biāo)或直接在屏幕上點(diǎn)取，系統(tǒng)默認(rèn)為(0，0)

圖像的大小:Width:1．000000，Height:0．828415，Millimeters

命令行顯示圖像的大小，直接回車;

圖形縮放比例r＜1＞:

根據(jù)插入圖形的比例尺輸入后，回車確定;直接回車則系統(tǒng)默認(rèn)為1∶500。

如果柵格圖在掃描時(shí)進(jìn)行了縮放處理，則必須要進(jìn)行圖形糾正處理。方法是:先量得原圖外框線尺寸，然后根據(jù)原圖比例尺計(jì)算出它的實(shí)際長(zhǎng)度和寬度，在屏幕上以(0，0)為基點(diǎn)繪制一個(gè)圖框，將以(0，0)為基點(diǎn)插入的光柵圖像，以(0，0)為基點(diǎn)進(jìn)行縮放處理，使原圖外框線與繪制的圖框重合。

屏幕菜單進(jìn)行圖形數(shù)字化:主要是在屏幕依據(jù)底圖，描繪出各類邊界線，以便計(jì)算分析時(shí)對(duì)相關(guān)功能區(qū)面積的查詢標(biāo)注。

經(jīng)過這些處理過程后，插入的光柵圖與原圖的比例和邊界范圍基本一致。統(tǒng)一比例與邊界范圍，目的是保證在后續(xù)平面圖形上進(jìn)行數(shù)值查詢計(jì)算時(shí)的精度。

3 與計(jì)算分析相關(guān)功能的應(yīng)用

3.1 面積的查詢標(biāo)注

在繪制分析圖形時(shí)，往往需要在背景圖上對(duì)行政區(qū)、流域區(qū)、功能區(qū)的面積、名稱進(jìn)行查詢與標(biāo)注，用以展示分析對(duì)象在地理空間的位置與分布情況，或從圖上提取分析過程中所需要功能區(qū)的面積等。

(1)查詢實(shí)體面積

用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用”菜單中“查詢實(shí)體面積”;提示:(1)選取實(shí)體邊線(2)點(diǎn)取實(shí)體內(nèi)部點(diǎn)＜1＞2;

輸入?yún)^(qū)域內(nèi)一點(diǎn);提示:區(qū)域是否正確?(Y/N)＜Y＞y;提示:是否注記?(Y/N)＜N＞y。提示:實(shí)體面積為XXXX 平方米;并標(biāo)注實(shí)體區(qū)域內(nèi)部:XXXX 平方米，合XXXX 畝。

(2)計(jì)算并注記實(shí)體面積

用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用”菜單中“計(jì)算并注記實(shí)地面積”目錄下的“指定范圍內(nèi)的面積”。

提示:1、選目標(biāo)/2、選圖層/3、選指定圖層的目標(biāo)＜1＞

輸入1:即要求您用鼠標(biāo)指定需計(jì)算面積的地物，可用窗選、點(diǎn)選等方式，計(jì)算結(jié)果注記在地物重心上，且用青色陰影線標(biāo)示;

輸入2:系統(tǒng)提示您輸入圖層名，結(jié)果把該圖層的封閉復(fù)合線地物面積全部計(jì)算出來并注記在重心上，且用青色陰影線標(biāo)示;

輸入3:則先選圖層，再選擇目標(biāo)，特別采用窗選時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)過濾，只計(jì)算注記指定圖層被選中的以復(fù)合線封閉的地物。

提示:加上青色陰影線區(qū)域的總面積=XXXX 平方米

(3)統(tǒng)計(jì)指定區(qū)域的面積

該功能用來將上面注記在圖上的面積累加起來，用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用”菜單下的“統(tǒng)計(jì)指定區(qū)域的面積”。

提示:Select object 選擇面積文字注記:用鼠標(biāo)拉一個(gè)窗口即可;提示:總面積=XXXX 平方米。

(4)計(jì)算指定點(diǎn)所圍成的面積

用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用”菜單下的“指定點(diǎn)所圍成的面積”;提示:輸入點(diǎn):用鼠標(biāo)指定想要計(jì)算的區(qū)域的第一點(diǎn)，底行將一直提示輸入下一點(diǎn)，直到按鼠標(biāo)的右鍵或回車鍵確認(rèn)指定區(qū)域封閉(結(jié)束點(diǎn)和起始點(diǎn)并不是同一個(gè)點(diǎn)，系統(tǒng)將自動(dòng)地封閉結(jié)束點(diǎn)和起始點(diǎn));提示:總面積=XXXX 平方米。

3.2 等值線圖的繪制

等值線是指數(shù)值相等的點(diǎn)連成的線，用布滿一定區(qū)域內(nèi)的若干條等值線表示某地地理現(xiàn)象的數(shù)量分布的狀況，由于等值線上注有數(shù)值，而且數(shù)值間隔是相等的，因此可以根據(jù)等值線的數(shù)值大小、排列方向、形狀變化、疏密程度等，反映出該地理事物變化的急緩、遞變的方向及分布特點(diǎn)，它是表示地理事物空間分布的重要手段。由于等值線圖看起來非常直觀、形象，因此在水文預(yù)報(bào)、水資源分析評(píng)價(jià)等方面應(yīng)用非常之多，已成為水文分析評(píng)價(jià)工作中不可缺少的空間數(shù)據(jù)表達(dá)方式。如降水分布圖、土壤墑情分布圖、水質(zhì)狀況分布圖、地下水分布圖及水資源配置分布圖等等，都可以用等值線圖來描述在數(shù)據(jù)空間、平面上的分布情況。利用南方CASS 7.1 的等高線功能，可十分方便快捷地制作出各種水文要素的等值線圖。下面介南方CASS 7.1 等值線圖繪圖步驟。

(1)數(shù)據(jù)文件的加工

繪圖之前首先要根據(jù)應(yīng)用需求，分別組織各種水文要素的空間數(shù)據(jù)(GIS)文件。具體方法是:從南方CASS 7.1 的圖形編輯窗中的各站網(wǎng)圖上，用“ID”命令，獲取每個(gè)站點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)，并將這些站點(diǎn)的站名、相對(duì)坐標(biāo)、水文要素值等，按照南方CASS 7.1 等高線文件的格式，分別制作坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，通過南方CASS 7.1 展點(diǎn)功能將數(shù)據(jù)顯示出來。

在南方CASS 7.1 等值線文件中，是以高程為要素，其單位均以米為單位。實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)各水文要素的特點(diǎn)，對(duì)某些要素值進(jìn)行縮放處理，如:徑流深度、降雨量、蒸發(fā)量等均是以毫米為單位，我們把它擴(kuò)大1 000倍，即1 mm雨量相當(dāng)于圖上1 m。還有一些是小數(shù)、百分?jǐn)?shù)等要素量，都要處理成符合實(shí)際展圖需求的量級(jí)單位。

在南方CASS 7.1 軟件環(huán)境下，所有水文要素等值線數(shù)據(jù)文件，均按可以下格式加工:

坐標(biāo)文件名為:“* ．DAT”

數(shù)據(jù)格式為:

點(diǎn)序號(hào)1，站名1，X 相對(duì)坐標(biāo)，Y 相對(duì)坐標(biāo)，要素值

…

點(diǎn)序號(hào)N，站名N，X 相對(duì)坐標(biāo)，Y 相對(duì)坐標(biāo)，要素值

注意:每一行代表一個(gè)站點(diǎn);每個(gè)點(diǎn)的X、Y 坐標(biāo)均為用“ID”命令在圖形編輯窗中的各站網(wǎng)圖上，獲取的相對(duì)坐標(biāo)(與CAD 圖形編輯窗中X、Y 坐標(biāo)一致，即:笛卡兒坐標(biāo));要素值為:徑流深度、降雨量、蒸發(fā)量、水位、埋深、土壤含水量、旱情指標(biāo)、水資源量、水質(zhì)指標(biāo)等中的任一項(xiàng)水文要素;數(shù)據(jù)間用逗號(hào)分格，所有的逗號(hào)均以半角方式輸入，可以用記事本或EXCEL(先保存成* ．CSV 再改為* ．DAT)進(jìn)行編輯。

(2)等值線圖形的繪制

從“等高線(S)”菜單下的“建立DTM 文件”雙擊打開，出現(xiàn)“建立DTM”提示圖框，選擇“由數(shù)據(jù)文件生成”，在“坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件名”欄中輸入以上建好的“* ．DAT”文件，再在“結(jié)果顯示”欄中選擇“顯示建三角網(wǎng)結(jié)果”并確定。當(dāng)DTM 文件建立完成后，再?gòu)摹暗雀呔€(S)”菜單下的進(jìn)入“繪制等值線”提示圖框，輸入要素的最小、最大范圍及等高(值)距，在“擬合方式”欄中選擇“三次B 樣條擬合”或“SPLINE 擬合”并確定，這樣便完成了等值線的初步繪制。等值線繪制完成后，還需檢查等值線的走向，是否符合實(shí)際，如有不符，還需檢查等值線要素?cái)?shù)據(jù)文件。

等值線的標(biāo)注，首先畫一條直線，使其貫串需標(biāo)注的等值線，從“等高線(S)”菜單下的“等高線注記”雙擊打開，出現(xiàn)“沿直線高程注記”提示，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊它。提示:請(qǐng)選擇:(1)只處理計(jì)曲線(2)處理所有等高線＜1＞2;提示:選取輔助直線(該直線應(yīng)從低往高畫):＜回車結(jié)束＞;這時(shí)等值線的標(biāo)注完成。

4 圖形輸出

圖形的繪制完成后，可以直接在南方CASS 7.1 軟件環(huán)境下從打印機(jī)輸出，也可以通過虛擬打印機(jī)輸出到光柵文件，供其他編輯系統(tǒng)調(diào)用。虛擬打印機(jī)輸出到光柵文件的方法有以下兩種:

(1)用CAD 軟件中的Publish To Web JPG．pc3 虛擬打印機(jī)輸出圖形

①打開“文件”菜單下的“繪圖輸出”下的““打印機(jī)管理器”。

②運(yùn)行“添加繪圖儀向?qū)?打印機(jī)添加向?qū)А薄?/p>

③點(diǎn)擊“下一步”，在右邊的選項(xiàng)中選擇“我的電腦”，繼續(xù)“下一步”，進(jìn)入“打印機(jī)型號(hào)”選擇頁面。

④在左邊的“生產(chǎn)商”中選擇“光柵文件格式”，這是我們可以看到在右邊的“型號(hào)”中列出了很多種我們熟悉的圖形格式，我習(xí)慣于使用JPG 格式，選擇“獨(dú)立JPEG 編組JFIF(JPEG 壓縮)”，點(diǎn)擊“下一步”，直到完成。這樣我們以后就可以將CAD 圖形輸出位圖JPG 格式了。

⑤用CAD 做好一幅圖后，我們打開“文件”菜單下的“打印”。在打印對(duì)話框中，在打印機(jī)類型中選擇我們剛剛裝好的“獨(dú)立JPEG 編組JFIF(JPEG 壓縮)”，在下面的“打印到文件”里添上生成的文件名稱和路徑，這個(gè)文件就是一個(gè)可以再編輯的圖形了。在頁面設(shè)置中選擇一個(gè)我們需要的尺寸、像素大小，其他的就和使用真正的打印機(jī)方法是一樣的。點(diǎn)擊打印后，圖形就生成了。如圖2 所示:

(2)用Adobe Acrobat 7．0 Professional 虛擬打印機(jī)輸出圖形［2］

①安裝Adobe Acrobat 7．0 Professional，安裝完成后，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)虛擬打印機(jī)Adobe PDF。

②打開CAD，打印，選Adobe PDF 打印機(jī)，其他的打印操作跟正常打印紙張一樣，選擇圖紙大小、打印區(qū)域、是否用灰度等等。

③點(diǎn)確定，輸入文件名，打印，自動(dòng)打開Adobe Acrobat，里面就有你要打印的圖紙了。

④在Adobe Acrobat 中選擇，“文件”菜單下的:另存為→保存類型jpg(同時(shí)可以選擇JPG 質(zhì)量)，保存就可以了。

從兩種虛擬打印機(jī)輸出的圖形對(duì)比，用Adobe Acrobat 7．0 Professional 虛擬打印機(jī)輸出的圖形效果好于Publish To Web JPG．pc3 虛擬打印機(jī)輸出的圖形。

5 結(jié) 語

應(yīng)用南方CASS7.1 繪圖軟件的基本功能，方便靈活地完成水文情報(bào)預(yù)報(bào)、水資源計(jì)算分析評(píng)價(jià)中面積的查詢標(biāo)注及等值線圖的繪制工作，大大提高水文水資源分析評(píng)價(jià)工作效率。

［1］南方測(cè)繪儀器公司．CASS 7.0 數(shù)字化地形地籍成圖系統(tǒng)用戶手冊(cè)［R］．2008．

［2］陳勁松．Adobe acrobat 7.0 標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)教材［M］．人民郵電出版社，2006．6．1．

［3］柳喜軍．基于CASS 6.1 的雨量等值線圖的繪制方法［J］．珠江現(xiàn)代建設(shè)，2007(4):24～25．

［4］艾自興，龍毅．計(jì)算機(jī)地圖制圖［J］．武漢大學(xué)出版社，2007．10．1．

［5］周衛(wèi)．AutoCAD 地圖制圖與系統(tǒng)開發(fā)［J］．科學(xué)出版社，2008．12．1．

［6］魏葳．利用SURFER 繪圖軟件繪制區(qū)域降雨量的等值線圖［J］．安徽氣象，2004．6．