余國(guó)河+吳蘇+李鵬+闕艷紅

摘要：Surfer軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)插值和繪圖功能，可用于氣象研究領(lǐng)域各種氣象要素的數(shù)據(jù)資料處理與分析?；赟urfer軟件提供的Surfer ActiveX Automation技術(shù)，通過在.NET環(huán)境中使用C#語言對(duì)Automation相關(guān)對(duì)象的屬性設(shè)置與方法調(diào)用，完成不同氣象要素等值線圖的自動(dòng)繪制。利用此原理并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了兩套氣象領(lǐng)域業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，業(yè)務(wù)運(yùn)行表明系統(tǒng)界面友好、操作簡(jiǎn)單、功能完備并且專業(yè)有效，極大地提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：Surfer；數(shù)據(jù)插值；氣象繪圖；等值線圖；C#

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）34-8174-03

在氣象研究領(lǐng)域，常常要處理和分析大批量的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，其中必然涉及各種圖件的繪制工作。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，各種專業(yè)繪圖軟件迅速面市，并且伴隨業(yè)務(wù)應(yīng)用的不斷深入，繪圖軟件的性能和功能也在不斷地提高和完善。傳統(tǒng)手工繪制圖件的過程不僅速度慢、效率低、而且繪圖質(zhì)量在很大程度上由業(yè)務(wù)人員的技術(shù)水平所決定。通過利用計(jì)算機(jī)繪制氣象圖件，不僅可以大大減輕工作量，提高工作效率，而且可以對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理與分析，從而能夠保證圖件繪制的精度與準(zhǔn)確性。在眾多的繪圖軟件中，美國(guó)Golden Software公司編制的Surfer軟件，以其直觀易學(xué)、操作簡(jiǎn)單、功能完善、對(duì)系統(tǒng)要求低等優(yōu)點(diǎn)得到廣大用戶的青睞，成為應(yīng)用最廣泛的繪圖軟件之一。

Surfer具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)插值功能和繪制圖件能力，包括克里金法、距離倒數(shù)加權(quán)法、多元回歸以及移動(dòng)平均法等十二種插值方法都有提供，以便用來滿足不同應(yīng)用的插值需求，而且利用Surfer能夠輕松制作基底圖、等值線圖、分類數(shù)據(jù)圖、剖面圖、3D曲面圖等，已成為氣象、地質(zhì)、水文水利、土地管理工作者必備的專業(yè)成圖軟件[1]。Surfer軟件還提供各種GIS軟件文件格式的轉(zhuǎn)換接口以及不同圖形圖像文件格式的輸入輸出接口，極大方便了數(shù)據(jù)的共享與轉(zhuǎn)換，而且提供了Surfer ActiveX Automation技術(shù)，有效支持了基于Surfer軟件的二次開發(fā)。論文結(jié)合Surfer軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)插值與繪圖功能，提出通過C#調(diào)用Surfer自動(dòng)繪制氣象要素等值線圖的自適應(yīng)方法，針對(duì)土壤墑情監(jiān)測(cè)和凍土深度監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域，以相關(guān)領(lǐng)域氣象整編資料為數(shù)據(jù)源，制作具有氣象數(shù)據(jù)資料瀏覽與分析功能的業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件。

1 Surfer軟件

Surfer是在Windows操作環(huán)境下運(yùn)行的二維和三維圖形繪制軟件，能夠迅速地將離散的數(shù)據(jù)通過插值算法轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，從而繪制等值線圖、3D立體圖、陰影地貌圖、矢量圖等。軟件采用Automation技術(shù)公開其接口，提供了近60種不同種類的ActiveX Automation對(duì)象，它們幾乎覆蓋了Surfer的所有功能[2]。在安裝Surfer軟件之后，開發(fā)人員就可以在其他開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建、調(diào)用它所提供的Automation對(duì)象，用以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)可視化功能。

1.1 原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

在使用Surfer軟件進(jìn)行圖形繪制時(shí)，首先需要根據(jù)不同的作圖目的，提供滿足一定條件數(shù)據(jù)文件格式的原始數(shù)據(jù)。其中， ASCII碼形式的XYZ數(shù)據(jù)格式是比較基本的格式?；谠紨?shù)據(jù)，就可以利用Surfer軟件的網(wǎng)格化功能，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為基于網(wǎng)格圖形的必須文件，然后再利用網(wǎng)格化的數(shù)據(jù)使用Surfer軟件的繪圖功能繪制各種圖形，而使用Surfer軟件最常見的應(yīng)用就是從XYZ數(shù)據(jù)文件創(chuàng)建一個(gè)基于網(wǎng)格的各類圖形。

1.2 離散數(shù)據(jù)插值

繪制等值線圖時(shí)，關(guān)鍵的工作之一便是將離散點(diǎn)資料插值成規(guī)則的網(wǎng)格點(diǎn)資料。氣象觀測(cè)資料通常是離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，通常包含有臺(tái)站編號(hào)、臺(tái)站名稱、臺(tái)站位置坐標(biāo)（通常是經(jīng)緯度）以及屬性項(xiàng)（如降雨量、氣溫、土壤含水量等）等數(shù)據(jù)項(xiàng)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析前需要根據(jù)具體情況讀取數(shù)據(jù)并生成離散點(diǎn)文本數(shù)據(jù)格式。Surfer軟件提供了許多數(shù)學(xué)插值模型，如反距離加權(quán)插值法、最小曲率法、線性插值三角網(wǎng)法、克里金插值法、局部多項(xiàng)式法等，利用這些數(shù)學(xué)模型，可以很方便地進(jìn)行插值。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)Surfer軟件中不同插值方法的基本原理，針對(duì)各類數(shù)據(jù)不同的特點(diǎn)，以及要進(jìn)行的各種不同的應(yīng)用分析，科學(xué)地選擇正確的插值方法[3]，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置生成網(wǎng)格文件，從而最終繪制出正確、有意義的等值線圖。

1.3 繪圖功能

Surfer軟件的主要功能是繪制等值線圖（Contour Map），此外還可以繪制post map， classed post map， vector map， image map， wireframe map，3d surface map 等形式的圖形。在氣象工作中，總是可以得到大量研究對(duì)象各方面特性或特征數(shù)據(jù)，在對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)，往往借助于等值線來對(duì)其進(jìn)行一些必要的分析[4]。在將氣象領(lǐng)域離散點(diǎn)資料處理成GRD文件格式以后，利用Surfer軟件的Contour功能便可進(jìn)行等線圖的繪制。在應(yīng)用中，可能為了更好結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)以及美觀的要求，需要進(jìn)行一些額外的設(shè)置[5-7]，例如等值線顏色填充與否、等值線間隔、數(shù)據(jù)軸修改、散點(diǎn)圖數(shù)據(jù)點(diǎn)和圖形圖層的使用、透明度、色階和標(biāo)題、網(wǎng)格文件的白化、地理信息的疊加等。

1.4 Surfer ActiveX Automation技術(shù)

Surfer軟件具有獨(dú)特的繪圖功能和開放的接口技術(shù)，它提供了開放的對(duì)象調(diào)用，通過屬性和方法實(shí)現(xiàn)對(duì)Surfer相關(guān)功能的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)Surfer應(yīng)用的二次開發(fā)功能。一方面Surfer軟件的Scripter程序能夠適用于任何ActiveX自動(dòng)化兼容的客戶端，從而很容易使用各種ActiveX客戶端編程語言來定制Surfer功能。另一方面Surfer軟件采用Automation技術(shù)來公開其接口[8]，Automation接口是指具有Automation功能的服務(wù)器系統(tǒng)提供的允許其它外部程序訪問其對(duì)象的編程接口，即一個(gè)應(yīng)用程序通過某個(gè)對(duì)象去“操縱”另一個(gè)應(yīng)用程序的機(jī)制。通過Surfer提供的ActiveX Automation編程接口，允許Scripter腳本工具或其他高級(jí)編程語言（如VB、C#、C++等）編程調(diào)用Surfer的繪圖功能[9]，從而可以靈活采用各種編程語言進(jìn)一步開發(fā)，快速、批量地進(jìn)行圖形繪制，極大地提高工作效率。endprint

2 C#與Surfer自動(dòng)化接口

C#是微軟公司發(fā)布的一種運(yùn)行于.NET Framework框架之上的、面向?qū)ο蟮母呒?jí)程序設(shè)計(jì)語言。C#由C語言和C++派生而來，在繼承了其強(qiáng)大性能的同時(shí)，又依靠.NET框架類庫，具有類似Visual Basic的快速開發(fā)能力。當(dāng)前，C#以其強(qiáng)大的操作能力、優(yōu)雅的語法風(fēng)格、創(chuàng)新的語言特性和便捷的面向組件編程的支持成為.NET開發(fā)的首選語言[10，11]。實(shí)現(xiàn)氣象專題圖的繪制功能，主要是在.NET平臺(tái)下，利用C#語言通過對(duì)Surfer Automation接口提供的系列對(duì)象的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)。Surfer Automation對(duì)象模型層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 Surfer Automation對(duì)象介紹

Surfer Automation對(duì)象模型由一系列的對(duì)象構(gòu)成，每個(gè)對(duì)象又有若干方法和屬性構(gòu)成，通過訪問具體的方法和屬性能夠調(diào)用Surfer對(duì)應(yīng)的功能。其中，常用的自動(dòng)化對(duì)象有：Application、Documents、Shapes、MapFrame、ContourMap等。Application對(duì)象表示Surfer程序，在所有的Surfer自動(dòng)化對(duì)象中Application對(duì)象是最基本的，在調(diào)用Surfer進(jìn)行繪圖前需要先對(duì)其進(jìn)行實(shí)例化。Documents對(duì)象是文檔類對(duì)象的基類，它派生出的類有PlotDocument、WksDocument等，其中PlotDocument對(duì)象對(duì)應(yīng)Surfer軟件中的工作場(chǎng)景，而WksDocument對(duì)象對(duì)應(yīng)的是工作表。Shapes是所有繪圖對(duì)象的集合。利用Surfer進(jìn)行二次開發(fā)時(shí)，借助通過對(duì)各個(gè)對(duì)象賦予不同的參數(shù)值和調(diào)用對(duì)象具體的方法，就可以實(shí)現(xiàn)Surfer的自動(dòng)化技術(shù)。

2.2 核心代碼實(shí)現(xiàn)

按照Surfer軟件中基于網(wǎng)格的圖形類型的繪制流程，.NET環(huán)境中利用C#語言調(diào)用Surfer軟件進(jìn)行等值線的自動(dòng)繪制與輸出主要可以分為如下4個(gè)步驟：（1） 實(shí)例化Application對(duì)象并進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，從而啟動(dòng)Surfer程序；（2） 讀取XYZ數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)列信息、網(wǎng)格化方法、網(wǎng)格線幾何特征等網(wǎng)格化相關(guān)參數(shù)設(shè)置后生成GRD文件；（3） 讀取GRD文件，進(jìn)行等值線相關(guān)參數(shù)設(shè)置后生成疊加基底圖的等值線圖；（4） 設(shè)置輸出參數(shù)，并導(dǎo)出等值線圖。其中部分關(guān)鍵代碼如下：

3 應(yīng)用

在氣象科研中，通過使用儀器設(shè)備對(duì)氣象要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的資料數(shù)據(jù)，如果使用傳統(tǒng)手段對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析將會(huì)面臨工作量大、效率低、易出錯(cuò)的問題，在繪制不同氣象要素的等值線圖時(shí)尤為明顯。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，利用Surfer強(qiáng)大的數(shù)據(jù)插值與繪圖功能，根據(jù)不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的特點(diǎn)，在.NET環(huán)境中利用C#語言實(shí)現(xiàn)了不同氣象要素?cái)?shù)據(jù)的瀏覽與分析功能。

3.1 基于GStar-II觀測(cè)儀的土壤墑情瀏覽系統(tǒng)

該軟件用于土壤水分的分析、研究，目前實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤重量含水率、體積含水量、土壤相對(duì)濕度和有效水分貯存量四種土壤水分要素的區(qū)域水分分布圖、多層逐時(shí)曲線圖和多站逐時(shí)曲線圖三種顯示方式的瀏覽和查詢，軟件的“水分分布圖”功能則是利用上文所述的原理實(shí)現(xiàn)的。針對(duì)河南省各個(gè)縣市安裝的125套土壤水分自動(dòng)觀測(cè)站，自動(dòng)收集2013年10月22日且土壤深度為10CM的重量含水率觀測(cè)數(shù)值并進(jìn)行平均值計(jì)算，利用軟件的“水分分布圖”功能自動(dòng)分析得出河南省土壤水分（重量含水率）分布圖，具體實(shí)現(xiàn)效果如圖2所示。

3.2 基于GStar-IV觀測(cè)儀的凍土監(jiān)測(cè)瀏覽系統(tǒng)

該軟件用于土壤凍融的分析、研究，目前實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤重量含水率、體積含水量、土壤相對(duì)濕度和有效水分貯存量、地溫、凍土深度和干土層厚度七種土壤水分要素的區(qū)域水分分布圖、多層逐時(shí)曲線圖和多站逐時(shí)曲線圖三種顯示方式的瀏覽和查詢，其中，凍土深度數(shù)值是結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境特征，并根據(jù)各層次土壤溫度與土壤水分含量，利用一定的算法計(jì)算得出的。針對(duì)全國(guó)試點(diǎn)安裝的11套凍土深度與干土層厚度自動(dòng)觀測(cè)儀，自動(dòng)收集2013年1月22日凍土深度觀測(cè)數(shù)值，利用該軟件的“凍土與干土層分布”功能自動(dòng)分析得出中國(guó)凍土分布圖，具體實(shí)現(xiàn)效果如圖3所示。

4 結(jié)論

基于Surfer軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)插值與繪圖功能，能夠?qū)庀筚Y料數(shù)據(jù)進(jìn)行有效且深入的分析。論文通過對(duì)Surfer ActiveX Automation技術(shù)進(jìn)行深入研究，利用Surfer Application編程接口，在.NET環(huán)境中利用C#語言實(shí)現(xiàn)了等值線圖的自動(dòng)繪制。利用上述原理并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了“基于GStar-II觀測(cè)儀的土壤墑情瀏覽系統(tǒng)”與“基于GStar-IV觀測(cè)儀的凍土監(jiān)測(cè)瀏覽系統(tǒng)”兩套業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)界面友好、操作簡(jiǎn)單、功能完備且專業(yè)有效，極大地提高了工作效率。隨著今后工作的深入，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更為專業(yè)復(fù)雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)。

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[11] 劉四方，尹曉旭，郭亞坤.基于C#的船載測(cè)控設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012（3）：298-300.endprint

2 C#與Surfer自動(dòng)化接口

C#是微軟公司發(fā)布的一種運(yùn)行于.NET Framework框架之上的、面向?qū)ο蟮母呒?jí)程序設(shè)計(jì)語言。C#由C語言和C++派生而來，在繼承了其強(qiáng)大性能的同時(shí)，又依靠.NET框架類庫，具有類似Visual Basic的快速開發(fā)能力。當(dāng)前，C#以其強(qiáng)大的操作能力、優(yōu)雅的語法風(fēng)格、創(chuàng)新的語言特性和便捷的面向組件編程的支持成為.NET開發(fā)的首選語言[10，11]。實(shí)現(xiàn)氣象專題圖的繪制功能，主要是在.NET平臺(tái)下，利用C#語言通過對(duì)Surfer Automation接口提供的系列對(duì)象的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)。Surfer Automation對(duì)象模型層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 Surfer Automation對(duì)象介紹

Surfer Automation對(duì)象模型由一系列的對(duì)象構(gòu)成，每個(gè)對(duì)象又有若干方法和屬性構(gòu)成，通過訪問具體的方法和屬性能夠調(diào)用Surfer對(duì)應(yīng)的功能。其中，常用的自動(dòng)化對(duì)象有：Application、Documents、Shapes、MapFrame、ContourMap等。Application對(duì)象表示Surfer程序，在所有的Surfer自動(dòng)化對(duì)象中Application對(duì)象是最基本的，在調(diào)用Surfer進(jìn)行繪圖前需要先對(duì)其進(jìn)行實(shí)例化。Documents對(duì)象是文檔類對(duì)象的基類，它派生出的類有PlotDocument、WksDocument等，其中PlotDocument對(duì)象對(duì)應(yīng)Surfer軟件中的工作場(chǎng)景，而WksDocument對(duì)象對(duì)應(yīng)的是工作表。Shapes是所有繪圖對(duì)象的集合。利用Surfer進(jìn)行二次開發(fā)時(shí)，借助通過對(duì)各個(gè)對(duì)象賦予不同的參數(shù)值和調(diào)用對(duì)象具體的方法，就可以實(shí)現(xiàn)Surfer的自動(dòng)化技術(shù)。

2.2 核心代碼實(shí)現(xiàn)

按照Surfer軟件中基于網(wǎng)格的圖形類型的繪制流程，.NET環(huán)境中利用C#語言調(diào)用Surfer軟件進(jìn)行等值線的自動(dòng)繪制與輸出主要可以分為如下4個(gè)步驟：（1） 實(shí)例化Application對(duì)象并進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，從而啟動(dòng)Surfer程序；（2） 讀取XYZ數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)列信息、網(wǎng)格化方法、網(wǎng)格線幾何特征等網(wǎng)格化相關(guān)參數(shù)設(shè)置后生成GRD文件；（3） 讀取GRD文件，進(jìn)行等值線相關(guān)參數(shù)設(shè)置后生成疊加基底圖的等值線圖；（4） 設(shè)置輸出參數(shù)，并導(dǎo)出等值線圖。其中部分關(guān)鍵代碼如下：

3 應(yīng)用

在氣象科研中，通過使用儀器設(shè)備對(duì)氣象要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的資料數(shù)據(jù)，如果使用傳統(tǒng)手段對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析將會(huì)面臨工作量大、效率低、易出錯(cuò)的問題，在繪制不同氣象要素的等值線圖時(shí)尤為明顯。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，利用Surfer強(qiáng)大的數(shù)據(jù)插值與繪圖功能，根據(jù)不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的特點(diǎn)，在.NET環(huán)境中利用C#語言實(shí)現(xiàn)了不同氣象要素?cái)?shù)據(jù)的瀏覽與分析功能。

3.1 基于GStar-II觀測(cè)儀的土壤墑情瀏覽系統(tǒng)

該軟件用于土壤水分的分析、研究，目前實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤重量含水率、體積含水量、土壤相對(duì)濕度和有效水分貯存量四種土壤水分要素的區(qū)域水分分布圖、多層逐時(shí)曲線圖和多站逐時(shí)曲線圖三種顯示方式的瀏覽和查詢，軟件的“水分分布圖”功能則是利用上文所述的原理實(shí)現(xiàn)的。針對(duì)河南省各個(gè)縣市安裝的125套土壤水分自動(dòng)觀測(cè)站，自動(dòng)收集2013年10月22日且土壤深度為10CM的重量含水率觀測(cè)數(shù)值并進(jìn)行平均值計(jì)算，利用軟件的“水分分布圖”功能自動(dòng)分析得出河南省土壤水分（重量含水率）分布圖，具體實(shí)現(xiàn)效果如圖2所示。

3.2 基于GStar-IV觀測(cè)儀的凍土監(jiān)測(cè)瀏覽系統(tǒng)

該軟件用于土壤凍融的分析、研究，目前實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤重量含水率、體積含水量、土壤相對(duì)濕度和有效水分貯存量、地溫、凍土深度和干土層厚度七種土壤水分要素的區(qū)域水分分布圖、多層逐時(shí)曲線圖和多站逐時(shí)曲線圖三種顯示方式的瀏覽和查詢，其中，凍土深度數(shù)值是結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境特征，并根據(jù)各層次土壤溫度與土壤水分含量，利用一定的算法計(jì)算得出的。針對(duì)全國(guó)試點(diǎn)安裝的11套凍土深度與干土層厚度自動(dòng)觀測(cè)儀，自動(dòng)收集2013年1月22日凍土深度觀測(cè)數(shù)值，利用該軟件的“凍土與干土層分布”功能自動(dòng)分析得出中國(guó)凍土分布圖，具體實(shí)現(xiàn)效果如圖3所示。

4 結(jié)論

基于Surfer軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)插值與繪圖功能，能夠?qū)庀筚Y料數(shù)據(jù)進(jìn)行有效且深入的分析。論文通過對(duì)Surfer ActiveX Automation技術(shù)進(jìn)行深入研究，利用Surfer Application編程接口，在.NET環(huán)境中利用C#語言實(shí)現(xiàn)了等值線圖的自動(dòng)繪制。利用上述原理并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了“基于GStar-II觀測(cè)儀的土壤墑情瀏覽系統(tǒng)”與“基于GStar-IV觀測(cè)儀的凍土監(jiān)測(cè)瀏覽系統(tǒng)”兩套業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)界面友好、操作簡(jiǎn)單、功能完備且專業(yè)有效，極大地提高了工作效率。隨著今后工作的深入，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更為專業(yè)復(fù)雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

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2 C#與Surfer自動(dòng)化接口

C#是微軟公司發(fā)布的一種運(yùn)行于.NET Framework框架之上的、面向?qū)ο蟮母呒?jí)程序設(shè)計(jì)語言。C#由C語言和C++派生而來，在繼承了其強(qiáng)大性能的同時(shí)，又依靠.NET框架類庫，具有類似Visual Basic的快速開發(fā)能力。當(dāng)前，C#以其強(qiáng)大的操作能力、優(yōu)雅的語法風(fēng)格、創(chuàng)新的語言特性和便捷的面向組件編程的支持成為.NET開發(fā)的首選語言[10，11]。實(shí)現(xiàn)氣象專題圖的繪制功能，主要是在.NET平臺(tái)下，利用C#語言通過對(duì)Surfer Automation接口提供的系列對(duì)象的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)。Surfer Automation對(duì)象模型層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 Surfer Automation對(duì)象介紹

Surfer Automation對(duì)象模型由一系列的對(duì)象構(gòu)成，每個(gè)對(duì)象又有若干方法和屬性構(gòu)成，通過訪問具體的方法和屬性能夠調(diào)用Surfer對(duì)應(yīng)的功能。其中，常用的自動(dòng)化對(duì)象有：Application、Documents、Shapes、MapFrame、ContourMap等。Application對(duì)象表示Surfer程序，在所有的Surfer自動(dòng)化對(duì)象中Application對(duì)象是最基本的，在調(diào)用Surfer進(jìn)行繪圖前需要先對(duì)其進(jìn)行實(shí)例化。Documents對(duì)象是文檔類對(duì)象的基類，它派生出的類有PlotDocument、WksDocument等，其中PlotDocument對(duì)象對(duì)應(yīng)Surfer軟件中的工作場(chǎng)景，而WksDocument對(duì)象對(duì)應(yīng)的是工作表。Shapes是所有繪圖對(duì)象的集合。利用Surfer進(jìn)行二次開發(fā)時(shí)，借助通過對(duì)各個(gè)對(duì)象賦予不同的參數(shù)值和調(diào)用對(duì)象具體的方法，就可以實(shí)現(xiàn)Surfer的自動(dòng)化技術(shù)。

2.2 核心代碼實(shí)現(xiàn)

按照Surfer軟件中基于網(wǎng)格的圖形類型的繪制流程，.NET環(huán)境中利用C#語言調(diào)用Surfer軟件進(jìn)行等值線的自動(dòng)繪制與輸出主要可以分為如下4個(gè)步驟：（1） 實(shí)例化Application對(duì)象并進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，從而啟動(dòng)Surfer程序；（2） 讀取XYZ數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)列信息、網(wǎng)格化方法、網(wǎng)格線幾何特征等網(wǎng)格化相關(guān)參數(shù)設(shè)置后生成GRD文件；（3） 讀取GRD文件，進(jìn)行等值線相關(guān)參數(shù)設(shè)置后生成疊加基底圖的等值線圖；（4） 設(shè)置輸出參數(shù)，并導(dǎo)出等值線圖。其中部分關(guān)鍵代碼如下：

3 應(yīng)用

在氣象科研中，通過使用儀器設(shè)備對(duì)氣象要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的資料數(shù)據(jù)，如果使用傳統(tǒng)手段對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析將會(huì)面臨工作量大、效率低、易出錯(cuò)的問題，在繪制不同氣象要素的等值線圖時(shí)尤為明顯。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，利用Surfer強(qiáng)大的數(shù)據(jù)插值與繪圖功能，根據(jù)不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的特點(diǎn)，在.NET環(huán)境中利用C#語言實(shí)現(xiàn)了不同氣象要素?cái)?shù)據(jù)的瀏覽與分析功能。

3.1 基于GStar-II觀測(cè)儀的土壤墑情瀏覽系統(tǒng)

該軟件用于土壤水分的分析、研究，目前實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤重量含水率、體積含水量、土壤相對(duì)濕度和有效水分貯存量四種土壤水分要素的區(qū)域水分分布圖、多層逐時(shí)曲線圖和多站逐時(shí)曲線圖三種顯示方式的瀏覽和查詢，軟件的“水分分布圖”功能則是利用上文所述的原理實(shí)現(xiàn)的。針對(duì)河南省各個(gè)縣市安裝的125套土壤水分自動(dòng)觀測(cè)站，自動(dòng)收集2013年10月22日且土壤深度為10CM的重量含水率觀測(cè)數(shù)值并進(jìn)行平均值計(jì)算，利用軟件的“水分分布圖”功能自動(dòng)分析得出河南省土壤水分（重量含水率）分布圖，具體實(shí)現(xiàn)效果如圖2所示。

3.2 基于GStar-IV觀測(cè)儀的凍土監(jiān)測(cè)瀏覽系統(tǒng)

該軟件用于土壤凍融的分析、研究，目前實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤重量含水率、體積含水量、土壤相對(duì)濕度和有效水分貯存量、地溫、凍土深度和干土層厚度七種土壤水分要素的區(qū)域水分分布圖、多層逐時(shí)曲線圖和多站逐時(shí)曲線圖三種顯示方式的瀏覽和查詢，其中，凍土深度數(shù)值是結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境特征，并根據(jù)各層次土壤溫度與土壤水分含量，利用一定的算法計(jì)算得出的。針對(duì)全國(guó)試點(diǎn)安裝的11套凍土深度與干土層厚度自動(dòng)觀測(cè)儀，自動(dòng)收集2013年1月22日凍土深度觀測(cè)數(shù)值，利用該軟件的“凍土與干土層分布”功能自動(dòng)分析得出中國(guó)凍土分布圖，具體實(shí)現(xiàn)效果如圖3所示。

4 結(jié)論

基于Surfer軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)插值與繪圖功能，能夠?qū)庀筚Y料數(shù)據(jù)進(jìn)行有效且深入的分析。論文通過對(duì)Surfer ActiveX Automation技術(shù)進(jìn)行深入研究，利用Surfer Application編程接口，在.NET環(huán)境中利用C#語言實(shí)現(xiàn)了等值線圖的自動(dòng)繪制。利用上述原理并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了“基于GStar-II觀測(cè)儀的土壤墑情瀏覽系統(tǒng)”與“基于GStar-IV觀測(cè)儀的凍土監(jiān)測(cè)瀏覽系統(tǒng)”兩套業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)界面友好、操作簡(jiǎn)單、功能完備且專業(yè)有效，極大地提高了工作效率。隨著今后工作的深入，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更為專業(yè)復(fù)雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)。

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