巧用Surfer軟件繪制三維立體地形圖進(jìn)行等高線輔助教學(xué)

江蘇省常州市第一中學(xué)（213003） 孫 旭

巧用Surfer軟件繪制三維立體地形圖進(jìn)行等高線輔助教學(xué)

江蘇省常州市第一中學(xué)（213003） 孫 旭

Surfer是一很好的的二維數(shù)據(jù)處理和顯示軟件，并具有一定的三維顯示功能。該軟件可處理離散點(diǎn)資料、格點(diǎn)資料，能夠把離散的點(diǎn)數(shù)據(jù)繪制成等值線圖、三維立體圖等，也可添加研究區(qū)域的部分地理信息、在資料點(diǎn)上顯示標(biāo)注等。Surfer的最主要的功能是繪制等值線圖，如等深圖、等高線圖、等溫圖、等壓圖和三維表面圖等均可在Surfer下繪制。在地理學(xué)的各個(gè)分支中有著廣泛的應(yīng)用，但是在地理教學(xué)中的應(yīng)用還較少。

下面以一道等值線題目為例來進(jìn)行Surfer軟件的輔助運(yùn)用。

例題：根據(jù)圖1所示的地形海拔數(shù)據(jù)完成以下問題：

（1）過各點(diǎn)作出等高線

（2）A點(diǎn)的地貌

（3）畫出山脈的走勢(shì)

（4）畫出BC兩點(diǎn)間的剖面圖

這是一道給出數(shù)值的判斷等高線題目。為了讓學(xué)生更能清晰明白地認(rèn)識(shí)這里的地形，我對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)化，然后使用Surfer軟件生成了三維地圖。

首先對(duì)此圖進(jìn)網(wǎng)格覆蓋（如圖2）確定坐標(biāo)及海拔高程，獲得所需要的數(shù)據(jù)，在Surfer工作表中輸入（如圖3），生成DAT格式文件。由于DAT格式數(shù)據(jù)不可以用來直接畫等高線，先要將數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成Surfer認(rèn)識(shí)

的grd文件格式，才能畫出等高線。

打開菜單“網(wǎng)格” 點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)”。（如圖4）

在打開的對(duì)話框中選擇剛剛生成DAT格式數(shù)據(jù)文件，便會(huì)彈出“網(wǎng)格化數(shù)據(jù)”對(duì)話框（如圖5）。進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置后點(diǎn)“ok”，畫圖所需要的grd文件test．grd就生成了。

現(xiàn)在我們就可以進(jìn)行繪制等高線地圖了。打開菜單“地圖”/“等值線圖”/“新建等值線圖”，在對(duì)話框中選擇剛才輸出的grd文件，如test．grd，點(diǎn)“ok”，則一副等高線圖就繪制完畢了，如圖6。若有對(duì)于等高線密度、等高距、線條粗細(xì)、標(biāo)注等有要求，雙擊圖中等高線在彈出的對(duì)話框中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置即可得到需要的等值線圖（圖7）。

這時(shí)我們完成了例題中問題1的教學(xué)輔助，用計(jì)算機(jī)繪制出了該區(qū)域的等高線地圖。應(yīng)該說用計(jì)算機(jī)繪制，避免了人工繪圖的隨意性，在保證坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和詳細(xì)的前提下，精確度較高。

現(xiàn)在我們來進(jìn)行最有意義的一步，建立該區(qū)域三維立體地形圖。打開菜單“地圖”/“表面圖”（圖8），生成三維立體圖（圖9）。

通過工具欄的3D軌跡球功能可以非常方便的從任何一個(gè)角度對(duì)于該地形區(qū)進(jìn)行地貌單元觀察，包括地形剖面，從而非常直觀地了解該地的地形。

針對(duì)例題所剩的三個(gè)問題：（2）A點(diǎn)的地貌，可以通過圖10或者操縱3D軌跡球進(jìn)行角度動(dòng)態(tài)變換來觀察，從而了解該地地貌為鞍部；（3）畫出山脈的走勢(shì)，可以根據(jù)圖11的角度可非常明了的得出；（4）畫出BC兩點(diǎn)間的剖面圖，可以直接調(diào)整至圖12的觀察角度根據(jù)邊緣線而得出。

小結(jié)：利用Surfer進(jìn)行等高線的輔助教學(xué)具有常規(guī)教學(xué)不可替代的作用。常規(guī)的版圖雖然可以畫出立體的效果，但是卻不可以如此靈活地變換各個(gè)角度來進(jìn)行觀察，直觀地得到結(jié)果。但也有一定的限制性，例如對(duì)一幅地圖進(jìn)行數(shù)據(jù)化并在Surfer工作表中輸入數(shù)據(jù)是一件繁瑣的事情，尤其是對(duì)地圖的精度要求較高的情況下，這需要教育工作者有更多的耐心和投入。但磨刀不誤砍柴工，這對(duì)于學(xué)生尤其是對(duì)初學(xué)地形圖階段的學(xué)生的幫助是立竿見影的。