基于VB和Surfer的海洋要素制圖的批處理可視化系統

鐘煜宏 吳梅桂

摘 要：本文基于VB和Automation對象技術的使用程序控制Surfer自動繪圖的方法，利用Surfer自帶的Scripter腳本語言，可以實現Surfer面向對象編程語言的二次開發，實現海洋要素等值線圖、分類圖等不同類型圖件的批量繪制，使用Visual Studio 2013開發工具，實現批處理可視化系統功能和界面，系統提供海洋數據處理功能，圖件批處理等操作界面。本系統可以顯著提高海洋繪圖工作者的工作效率，避免重復工作導致的誤差。

關鍵詞：Surfer Automation VB 等值線 批量繪圖 海洋要素

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（b）-0022-03

海洋制圖數據量巨大，如果手動一個個處理數據，畫等值線，效率低下，甚至容易出錯，導致模擬結果失真。根據需要，本文比較幾種處理方法，形成批量畫等值線圖的可視化系統。

Surfer是美國Golden Software公司研制開發的繪圖軟件，其不僅提供了豐富的網格化和插值方法，還具有強大的繪制等值線等矢量圖能力，而且Surfer的還提供了Automation技術，發現可以使用Visual Studio 2010的VB.NET語言開發批量制圖的客戶端系統，此程序后臺調用Surfer的Automation對象，輕松實現Surfer的強大圖形繪制功能[1]，本文選擇Surfer軟件的Automation技術去實現水質模擬可視化系統，去處理批量的數據。

1 調用Surfer軟件繪圖的基本原理

在VB中調用Suffer 8.0及以上版本進行嵌入式編程的原理類似于調用ActiveX控件編程。Suffer 8.0及以上版本采用了Automation方法來公開其接口，提供了不同種類的ActiveX Automation對象，它們幾乎覆蓋了Suffer 8.0及以上版本的所有功能[2]。

開發人員在VB程序中創建、調用它所提供的Automation對象，用以實現相應的數據可視化功能。更準確地說這種編程方法是一種面向對象的嵌入式編程方法。VB編程人員開發嵌入Suffer應用程序的過程主要包括兩部分工作：一是按照以往的經驗和習慣編寫程序的主框架代碼，即核心控制模塊和顯示控制模塊；二是在完成主體代碼后，參考Suffer提供的Automation對象，編寫制作可視化產品的調用Suffer嵌入代碼模塊[3]。

2 系統設計

Surfer 8.0及以上版本在繪制等值線圖時一共需要導入3種數據文件：包含等值線數據的DAT文件、圖形邊界的空白文件和底圖文件（*.BLN），其主要繪制過程可分為導入、網格化、空白和疊合，操作流程如圖1所示。利用Surfer繪圖軟件所提供的Automation方法的調用來實現數據批量處理。批量處理是利用VB Scripter編程語言來實現，調用Surfer 8.0提供的接口對象來實現批量繪圖功能[4-5]。

3 系統技術實現以及關鍵代碼

Surfer軟件Automation技術的推出為實現VB和Surfer接口提供了可能。在VB應用程序中，可以給Surfer任何對象的屬性賦值[6-7]。通過賦與不同的參數值改變對象的狀態，程序執行過程中通過參數控制圖形的輸出。因此，在Surfer系統中進行的一系列手工操作，完全可以用外部程序中的一段代碼代替，從而實現了Surfer自動繪圖功能。

3.1 原始數據的批量處理

根據Surfer需要的文本格式設置Excel表格，不同介質為不同Excel表格，但是數據格式都是設置為站位、經度、緯度、要素值（1-n個要素），尤其要素值名稱不能重復。詳細格式如表1所示。

以下是批量生成TXT文本的核心代碼：

OpenFileDialog1.Filter = "Excel文件（*.xls）|*.xls|所有文（*.*）|*.*"

If OpenFileDialog1.ShowDialog（） = DialogResult.OK Then

TextBox1.Clear（）

TextBox1.AppendText（OpenFileDialog1.FileName）

executefile = OpenFileDialog1.FileName

Dim xlApp， xlBook As Object

xlApp = CreateObject（"Excel.Application"）

xlBook = xlApp.Workbooks.Open（OpenFileDialog1.FileName）

Dim c As Integer

c = xlBook.Worksheets.Count

Dim arraylist As ArrayList

arraylist = New ArrayList

For i = 1 To c

ListBox1.Items.Add（xlBook.Sheets（i）.Name）

Next

xlApp.Quit（）

3.2 批量生成grd文件

網格化是把以XYZ數據文件格式表示的、通常是不規則分布的原始數據點，經過數學處理，構筑一個規則的空間矩形網格的過程。調用Surfer的應用（Application）對象的GridData方法[8]。

Set SurferApp =CreateObject（“surfer.Application”） '創建Surfer實例

path= GetFilePath（""，"txt"，""，""）'獲取參與圖形繪制的txt文件所在的路徑

If Path ="" Then End

Path=Left（Path，InStrRev（Path，"＼"））

data=Dir（path+"*.txt"）'生成grd文件的完整路徑，以供調用

While data<>"" '循環開始語句，批處理核心代碼

Surferapp.GridData（DataFile：=path+data，Algorithm：=srfKriging，ShowReport：=False，xMin：=114.3，xMax：=114.48，yMin：=22.56，yMax：=22.62，OutGrid：=path+data+".grd"） '生成克里金插值方法的grd文件

data=Dir （）

Wend

3.3 批量繪置等值線圖

首先創建Surfer的應用（Application）對象，打開一個已經創建的底圖文件srf，然后獲得grd文件和文件路徑，開始循環繪制等值線圖，導出每個要素的srf文件。

核心代碼如下：

Set levels=ContourMapFrame.Levels

n=levels.Count '對象levels的等級總數

item=levels.Item（Index：=n）

If （item/1000>=1） Then item=item-item Mod 1000 '求余

If （item/1000<1 And item/100>=1） Then item=item-item Mod 100

If （item/100<1 And item/10>=1） Then item=item-item Mod 10

avg=（0+item）/4

levels.AutoGenerate（minlevel：=0，maxlevel：=item，interval：=avg）

levels（1）.Fill.ForeColor=RGB（236，230，242）

levels（2）.Fill.ForeColor=RGB（207，195，224）

levels（3）.Fill.ForeColor=RGB（158，134，193）

levels（4）.Fill.ForeColor=RGB（110，74，162）

因為批處理沒法完全代替人工所有的操作，所以需要把每個要素的等值線圖生成srf文件，以便對圖層進行一些小的調整，以達到自己的要的效果。

3.4 圖形的輸出與自動顯示

將圖件導出，需要用到Surfer的應用（Application）對象的Export的方法[9]。

核心代碼如下：

While Data <> ""

doc = Surferapp.Documents.Open（path + Data， ""）

If w = "" Or h = "" Then doc.Export（path + Data + "." + formats）

Else doc.Export（path + Data + "." + formats， SelectionOnly：=False， Options：="Width=" & w + "， Height=" & h）

End If

Data = Dir（）

End While

4 結語

利用VB編程對海洋數據進行處理，實現向Surfer軟件數據文件的自動轉換，并用VB對Surfer軟件二次開發繪圖函數，實現海洋要素的等值線圖、流場矢量圖等值線圖等圖形的繪制，以及展望未來要實現的功能，動態顯示模型。將模擬結果通過可視化的手段直觀地顯示出來，有利于觀察和分析模擬結果。通過VB編制繪圖界面，繪圖任務簡單明了，在繪圖界面上點擊各種功能按鈕即可進行繪圖，并用combo控件實現在一個接口程序中多種圖形的批量繪制，減免不必要的重復編程與操作，節省一定的人力和時間。

參考文獻

[1] 賈宏元，趙光平，孫銀川，等.基于Surfer Automation對象技術的等值線自動繪圖方法研究與應用[J].計算機系統應用，2006，15（7）：21-24.

[2] 張新宜，張端好.利用VB對Surfer軟件二次開發實現降雨量圖自動繪制[J].氣象水文海洋儀器，2010（1）：24-27.

[3] 侯春秋，李澤琴，巫曉兵，等.VB和Surfer Automation技術在地球化學勘查中的應用[J].物探化探計算技術， 2010，32（5）：555-570.

[4] 王冠琳，胡筱敏，熊學軍，等.使用Surfer Automation實現海洋要素等值線圖的批量繪制[J].海洋技術，2007，26 （2）：70-75.

[5] 尼建軍，張學宏.Surfer7.0嵌入VB6.0編程實現水文數據快速可視化[J].海洋測繪，2005，25（1）：64-66.

[6] 姜麗杰.VB與Excel數據導人導出的研究與實現[J].遼寧師專學報，2012，14（1）：43-45.

[7] 宣瑞卿，朱介壽，鄭沂森.C++與Surfer的接口技術及其應用[J].計算機應用，2004（6）：364-365.

[8] 劉峰.應用Kriging算法實現氣象資料空間插值[J].氣象科技，2004，32（2）：110-115.

[9] 張麗莉，吳健生.綜合利用VB與Surfer實現地學三維曲面的動態顯示[J].計算機工程與應用，2003（14）：140-141.