计算机在构造地质学中的应用(共19页).doc

精选优质文档-----倾情为你奉上实习十三 两个计算机软件在构造地质学中的应用（保留原实习十三中的前三小节文字本次实习仅包括Surfer和StereoNNet两个软件的应用原来十三章中的一、二、三、四、五全部去掉）一 Surfer软件在构造地质学中的应用【目的要求】1）使用Surfer软件获取和处理地质数据2）使用Surfer软件进行图形绘制，实现地质数据可视化1 软件简介Golden Software Surfer 8.0是美国GOLDEN软件公司一套在Windows 操作环境下运行的二维和三维图形绘制软件软件具有强大的绘图能力，能将离散数据经过插值生成规则的格网数据，绘制丰富多彩的等值线图、3D立体图、矢量图、影像图、阴影地貌图、地貌晕渲图等，而且能很方便标注、修改绘制好的图件具有简单的数学运算、数据统计、平滑、滤波、微分、积分、傅立叶和谱分析等多种数据分析功能也具有趋势面分析、体积、面积计算、地形分析、剖面计算等三维空间分析功能用户包括测绘、矿业、工程、医药、地学、生物等领域的研究人员、工程师和科学家，是科技工作者特别是地学研究人员必备的软件软件对中、小离散数据进行插值处理具有绝对的优势。

正是因为其强大的插值功能，已经使它成为用来处理数据首选的软件，能迅速地将离散点的测量数据通过插值转换为连续的数据曲面软件提供了12种插值方法：反距离加权插值法、克里金插值法、最小曲率法、改进谢别德法、自然邻点插值法、最近邻点插值法、多元回归法、径向基函数法、线性插值三角网法、移动平均法、局部多项式法和数据度量法图1-1 使用Surfer软件进行数据处理和绘图的基本流程2 软件应用2.1软件界面Surfer软件具有两种工作界面：Worksheet界面 数据文件的建立、打开、保存、统计等plot界面 网格文件处理和图形绘制软件运行后进入默认的Plot界面（图1-2）图1-2 Surfer软件Plot界面2.2建立XYZ数据文件一个XYZ数据文件至少包含三列数据：其中两列数据为数据点的X坐标和Y坐标值，第三列数据为对应数据点的Z值Z值一般代表具有特定意义的数值，为我们分析处理和绘制可视化图形的数据列，例如数据点的高程值，或者降水量、温度、化学元素浓度等建立XYZ数据文件通常有两种方法：1）使用Surfer软件中Worksheet电子表单建立点击菜单File>New，弹出对话框中选择Worksheet，进入Worksheet电子表单。

在Worksheet电子表单中，可以输入数据，建立XYZ（.DAT）数据文件，也打开、编辑和保存数据文件2）使用其他办公软件（如Office Excel）在Office Excel软件中，导入和编辑数据将编辑后的数据保存为ASCII文本文件格式即可注意】数据文件中每一行数据为一个数据点数据，其中第一行为文本标识同一行数据间可用逗号或空格间隔2.3建立GRID网格文件Surfer由GRID网格数据文件绘制等高线图和三维曲面图我们获取的原始数据通常为非均匀网格分布的离散数据Surfer重要的一个功能就是处理原始XYZ数据文件，通过插值算法，生成绘图所需的GRID网格数据文件点击菜单Grid>Data，打开XYZ数据文件（.DAT或者.TXT文件），打开Grid Data对话框Data Columns” 选择要进行网格化插值的数据列X和Y选择框中分别选择x坐标和Y坐标数据列；Z选择框中选择需要网格化插值和绘制图形的数据列Griding Method” 选择插值方法可用选择距离平方反比法（inverse distance to a power）或Kriging等12种插值方法通过插值计算，生成均匀网格化的数据。

Output Grid File” 生成的GRID网格数据文件的保存路径及文件名Grid Line Geometry” 设置生成网格数据的数据范围及网格间距通过调整“Spacing”，可用获得更加密的网格数据通过设置“X Direction”和“Y Direction”的最小值和最大值，可以获得我们所需要的范围内的网格数据例如，将图中的数据范围设置为0~50的范围Filter Data” 通过设置过滤条件，可用过滤掉原始XYZ数据文件中我们不需要的异常数据View Data” 查看原始XYZ数据Statistics” 查看原始XYZ数据的统计信息例如每一列数据的最大、最小值，平均值及方差等2.4绘制等高线创建等高线图点击菜单Map >Contour Map > New Contour Map， 在文件框中选择先前创建的GRID网格数据文件（.GRD）点击“OK”创建等高线图在Plot软件界面左侧的对象管理器中，鼠标双击等高线图或坐标轴名，则弹出相应的属性对话框，设置绘图属性勾选选择框则改变该对象显示或隐藏属性设置等高线圆滑度鼠标双击等高线对象，弹出“Contours Properties”属性设置对话框。

General”选项卡中勾选“Smooth Contours”，“Amount”选项框中选择“High”，点击“Apply”设置等高线填充属性打开“Contours Properties”属性对话框“General”选项卡勾选“Fill Contours”，“Color Scale”，点击“Apply”，则绘制填充色彩的等高线点击“Levels”选项卡，设置等高线绘制间距、线条属性、填充色彩和等高线标注点击“Levels”选项卡中“Level”标签，设置等高线数值范围和等高线间距点击“Levels”选项卡中“Line”标签，设置等高线线条属性点击“Levels”选项卡中“Label”标签，设置等高线需要标注数值的间隔及字体属性在“Label”列中，双击“Yes”或“No”，设置该数值的等高线是否标注点击“Fill”标签，在弹出的“Fill”属性框中，点击“Foreground Color”色彩框，弹出等值线填充色彩属性对话框色彩条默认色彩为“黑色”至“白色”过度的灰度色填充自定义等高线填充色彩：步骤一：点击色彩条左上角滑动块，然后点击下方颜色选择框中的“绿色”步骤二：点击色彩条右上角滑动块，点击颜色选择框中的“红色”，则色彩条显示为由“绿色”至“红色”的渐变色。

步骤三：按住“Ctrl”键，鼠标点击色彩条的中间部位，则在点击处增加一颜色滑动块，点击颜色选择框中的“蓝色”，则色彩条显示为由“黄”—“蓝”—“红”的渐变色可以尝试利用鼠标拖动中间的颜色滑块，改变各色调范围可以根据需要增加多处颜色滑块并设置渐变色鼠标点击选中某一颜色滑动块，按“Del”键，可删除该滑动块步骤四：返回“Contours Properties”属性对话框“Levels”选项卡, 点击“Apply”，更新等高线绘图设置坐标轴属性在Plot软件界面左侧的对象管理器中，鼠标双击相应坐标轴名，或在图形绘制区双击等高线图侧边，则弹出相应坐标轴的属性对话框，设置各坐标轴的属性2.5绘制数据点张贴图创建张贴图有时候，我们需要将数据点的分布位置绘制出来，并叠加在等高线或三维图形上，便于直观的显示点击菜单Map >Post Map >New Post Map， 在文件框中选择先前创建的GRID网格数据文件（.GRD）点击“OK”创建三维网格图双击张贴图，弹出的“Post Properties”对话框，在“General”选项卡中，点击“Default Symbol”，选择标识数据点的符号及符号颜色、大小。

点击“Labels”选项卡，在“Worksheet Column for Labels”中选择需要标注的列例如，选择数据中高程值数据列，点击“Apply”，则在张贴图中数据点标识上方显示数据点的高程值与等高线图叠加将数据点张贴图与等高线图叠加，生成更为直观的叠加图件步骤一：鼠标同时选择张贴图和先前绘制的等高线图（鼠标框选或使用“Shift”键）步骤一：选择菜单Map >Overlay Maps，则所选择的张贴图和等高线图自动叠加2.6绘制三维网格图点击菜单Map >Wireframe， 在文件框中选择先前创建的GRID网格数据文件（.GRD）点击“OK”创建三维网格图鼠标双击坐标轴，则弹出相应坐标轴的属性对话框，设置各坐标轴的属性双击所绘制的三维网格，在弹出的“Wireframe Properties”对话框中设置三维网格绘制属性其中，在“View”选项卡中，通过调整滑块位置，设置三维视角2.7绘制三维渲染曲面图（三维地貌图）点击菜单Map >Surface， 在文件框中选择先前创建的GRID网格数据文件（.GRD）点击“OK”创建三维渲染曲面图双击曲面图，在弹出的“3D Surface Properties”对话框中设置属性，编辑“Material Color”色彩条，通过设置不同高程的表现色彩，绘制更加生动的三维地貌渲染图。

利用示例网格文件HELENS2.GRD，绘制三维地貌渲染图2.8绘制矢量图矢量图一般表示为等高线的坡向及陡缓程度矢量图可以与等高线图、三维曲面图叠加点击菜单Map >Vector Map >New 1-Grid Vector Map， 在文件框中选择先前创建的GRID网格数据文件（.GRD）点击“OK”创建矢量图同时选取创建的矢量图和先前绘制的三维曲面图，选择菜单Map >Overlay Maps，将矢量图和三维曲面图叠加3 作业根据凉风垭地区地面高程和灰岩顶面深度数据，使用Surfer软件建立数据文件，绘制灰岩顶面构造等值线图及三维曲面图并根据计算机成图，分析构造形态1）读取钻孔坐标步骤一：启动Surfer软件Plot界面，点击菜单Map >Base Map，文件对话框中选取“凉风垭地区地形图.bmp”，建立基面图步骤二：鼠标双击基面图，打开“Base Properties”对话框，在“Base Map”选项卡 “Image Coordinates”中设置坐标范围默认地形图左下角为坐标原点根据地形图比例尺计算地形图实际地理范围，xMax和yMax为地形图右上角地理坐标坐标单位为米步骤三：鼠标选取基面图，点击菜单Map >Digitize，使用鼠标点击钻孔位置，弹出对话框中数值为该钻孔坐标值。

依次读取各钻孔位置的坐标值2）建立原始XYZ数据文件使用Surfer软件Worksheet或Office Excel建立灰岩顶面高程数据文件数据列包含钻孔编号，X坐标，Y坐标，灰岩顶面高程Z文件格式为：第1行 id x y z第2行 1 163.4 1108.8 70.0…数据列之间使用逗号或空格间隔将数据保存为原始XYZ数据文件（.DAT或.TXT文件）3）生成GRID网格数据文件选取钻孔坐标数据列x，y和灰岩顶面高程数据列z，设置网格数据范围为地形图坐标范围，选取Kriging方法进行插值，生成网格数据文件4）绘制等高线图以生成的网格数据文件，绘制等高线图设置等高线属性，填充色彩，及坐标轴属性5）绘制三维网格图以生成的网格数据文件，绘制三维网格图设置相应图形属性6）绘制三维曲面图以生成的网。