SURFER Podstawy obsługi programu Opracowanie: Zbigniew Galon Kraków 2017
Wszelkie prawa zastrzeżone. Copyright Gambit 2017 Autor i wydawca nie dają żadnej gwarancji w związku z dokumentacją zawartą w tej książce. Autor i wydawca nie będą odpowiedzialni w żadnym wypadku za przypadkowe lub umyślne szkody powstałe w wyniku użytkowania tego tekstu. Żadna część tej pracy nie może być bez zgody autora i wydawcy powielana i rozpowszechniana w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób (elektroniczny czy inny), włącznie z fotokopiowaniem, nagrywaniem na nośniki magnetyczne i optyczne, umieszczaniem w Internecie lub przy użyciu innych mediów. Wszelkie znaki firmowe bądź towarowe są zastrzeżonymi znakami ich właścicieli. Wydawca: Aleja Pokoju 29B/22-24 31-564 Kraków Wydanie III Kraków 2017 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Spis treści: SURFER. Podstawy obsługi programu. 1. PEŁNA WERSJA PODRĘCZNIKA... 6 2. CO ZAWIERA TEN PODRĘCZNIK?... 7 3. DO CZEGO SŁUŻY SURFER?... 8 3.1. PODSTAWOWE CECHY PROGRAMU... 8 3.2. CYKL PRACY Z PROGRAMEM, CZYLI JAK POWSTAJE MAPA?... 9 3.3. PRZYKŁADOWE PREZENTACJE... 10 3.3.1. Ukształtowanie terenu, mapa izolinii... 11 3.3.2. Dwuwarstwowa mapa izolinii góry św. Heleny... 11 3.3.3. Rozkład parametru na podkładzie z mapy skanowanej... 13 3.3.4. Wykres funkcji... 14 4. PIERWSZA MAPA IZOLINII... 15 5. INTERFEJS UŻYTKOWNIKA... 19 5.1. USTAWIANIE PARAMETRÓW PRACY PROGRAMU... 20 5.1.1. Główne parametry systemowe... 21 5.1.2. Parametry systemowe okna edycji mapy... 21 5.1.3. Parametry linijki pionowej i poziomej oraz punktów siatki... 22 5.2. OPCJE MENU GŁÓWNEGO... 23 5.2.1. Menu główne - opcja File... 24 5.2.2. Menu główne zakładka Home... 25 5.2.3. Menu główne zakładka Layout... 27 5.2.4. Menu główne zakładka Features... 28 5.2.5. Menu główne zakładka Grids... 29 5.2.6. Menu główne zakładka Map Tools... 29 5.2.7. Menu główne zakładka View... 30 5.3. ELEMENTY INTERFEJSU UŻYTKOWNIKA... 32 5.3.1. Okno zawartości mapy... 32 5.3.2. Okno właściwości... 34 5.3.3. Sterowanie powiększeniem obszaru roboczego... 35 6. PRACA Z ARKUSZEM DANYCH... 37 6.1. OTWIERANIE PLIKÓW... 37 6.2. MENU GŁÓWNE OKNA ARKUSZA DANYCH... 39 6.2.1. Obliczenia w arkuszu danych... 40 6.2.2. Układ współrzędnych arkusza danych... 40 6.2.3. Operacje na grupach danych... 41 6.2.4. Obliczenia statystyczne... 41 7. GRIDDING CZYLI REGULARNA SIATKA WARTOŚCI... 42 7.1. PROCEDURA GRIDDINGU... 42 7.1.1. Zakładka Grids... 42 7.1.2. Okno edycji siatki griddingu... 44 7.1.3. Generowanie siatki wartości na bazie danych XYZ... 45 7.1.3.1. Wybór zmiennych... 47
7.1.3.2. Parametry geometrii regularnej siatki wartości... 47 7.1.3.3. Wybór metody griddingu... 48 7.1.3.4. Raport griddingu... 49 8. TWORZENIE MAP... 50 8.1. RODZAJE MAP... 50 8.2. EDYCJA PARAMETRÓW MAPY... 52 8.2.1. Okno edycji mapy izolinii, zakładka General... 52 8.2.2. Okno edycji mapy izolinii, zakładka Levels... 52 8.2.3. Okno edycji mapy izolinii, zakładka Layer... 53 8.2.4. Okno edycji mapy izolinii, zakładka Coordinate System... 54 8.2.5. Okno edycji mapy izolinii, zakładka Info... 54 8.2.6. Przykład edycji parametrów mapy izolinii... 54 9. IMPORT I EKSPORT DANYCH... 60 9.1. MOŻLIWOŚCI EKSPORTU... 60 9.2. MOŻLIWOŚCI IMPORTU... 61 10. WYDRUK MAPY... 62 11. DODATEK A: SPIS TREŚCI KSIĄŻKI "SURFER. PODRĘCZNIK UŻYTKOWNIKA"... 63 12. INDEKS... 68 SURFER. Podstawy obsługi programu.
SURFER. Podstawy obsługi programu.
1. Pełna wersja podręcznika Broszura "SURFER. Podstawy obsługi programu." zawiera minimum informacji niezbędnej do rozpoczęcia pracy z programem Surfer. Oferowane przez firmę Gambit COiS Sp. z o.o. pakiety SURFER PLUS, PRO i PREMIUM zawierają pełną wersję tego podręcznika, która nosi tytuł "SURFER. Podręcznik użytkownika". Rysunek 1.1 Okładka książki SURFER. Podręcznik użytkownika Publikacja ta przeznaczona jest dla użytkowników wersji 14 programu. Zawiera ona dokładne omówienie procedury griddingu włącznie z zaawansowanymi parametrami każdej metody, prezentuje szczegóły metody Kriging i procedurę modelowania wariogramu, zawiera porównanie metod griddingu i podaje ich podstawy teoretyczne, prezentuje procedury operujące na regularnych siatkach wartości, przedstawia możliwości w zakresie edycji wszystkich rodzajów map tworzonych przez program, omawia tworzenie map wielowarstwowych itp. W dodatku A niniejszej broszury zawarto spis treści prezentowanego wyżej podręcznika. 6 SURFER. Podstawy obsługi programu.
2. Co zawiera ten podręcznik? Podręcznik, który oddajemy w ręce osób zainteresowanych programem SURFER jest pozycją przeznaczoną dla osób nie mających do tej pory styczności z programem, zakłada on jednak posiadanie przez czytelnika minimum wiedzy na temat zasad poruszania się po programach w środowisku systemu operacyjnego Windows. Celem, jaki nam przyświecał, było przekazanie czytelnikowi minimum informacji niezbędnej do rozpoczęcia pracy z programem. Podręcznik zawiera przegląd podstawowych procedur oferowanych przez program, co pozwala zapoznać się z programem w celu świadomego wykorzystywania jego możliwości w zakresie podstawowych operacji, do jakich został stworzony, czyli do tworzenia map. W kolejnych rozdziałach omówiona została praca z danymi wejściowymi XYZ, proces tworzenia regularnej siatki wartości (gridding), zagadnienie wizualizacji danych w formie mapy izolinii oraz edycji jej podstawowych parametrów. W niniejszym tekście termin gridding będzie używany zamiennie w zależności od kontekstu dla określenia algorytmu, którego efektem jest proces wyznaczania regularnej siatki wartości lub dla samej regularnej siatki wartości, która jest podstawą większości obliczeń i wizualizacji mapowych w programie SURFER. Ćwiczenia praktyczne do wykonania na komputerze bazują na plikach przykładowych, które są ulokowane w podkatalogu Samples na ścieżce, na której jest zainstalowany SURFER. Podręcznik bazuje na wersji 14 programu SURFER i mogą występować różnice w stosunku do wersji wcześniejszych, szczególnie w wyglądzie interfejsu użytkownika, gdyż w wersji tej zastosowano interfejs wstążkowy wzorowany na programach pakietu MS Office. SURFER. Podstawy obsługi programu. 7
3. Do czego służy SURFER? Program SURFER jest pakietem firmy GOLDEN SOFTWARE, INC. Za jego pomocą można tworzyć odwzorowania powierzchni terenu lub rozkładu wartości w układzie trójwymiarowym. Umożliwia zarówno tworzenie prostych map izolinii jak i bardziej złożonych przestrzennych obrazów map powierzchniowych czy złożonych prezentacji map wielowarstwowych. Mapy są efektem przetwarzania danych liczbowych w formie punktów XYZ, których współrzędne są znane i stanowią dane wejściowe w procesie tworzenia dowolnej mapy. Na ich podstawie tworzona jest regularna siatka mapy, zwana griddingiem, służąca następnie do finalnego wykreślenia mapy. Na podstawie przygotowanej siatki sporządzane są wszystkie rodzaje map, które oferuje SURFER. Mapa izolinii jest najczęściej wykorzystywaną formą wizualizacji, która jest dwuwymiarową reprezentacją trójwymiarowych danych, a izolinie definiują linie jednakowych wartości zmiennej z dla całej mapy. Te same dane, zawarte w griddingu, można przedstawić w formie trójwymiarowej powierzchni, którą można dowolnie obracać i modyfikować jej wygląd przez dodawanie kolorów lub zmianę oświetlenia. SURFER posiada bogate możliwości obliczeniowe. Już na etapie tworzenia regularnej siatki wartości możliwe jest dobieranie różnych algorytmów interpolacji wartości w węzłach siatki. Stworzona siatka wartości jest podstawą do obliczeń objętości, powierzchni rzutów i krzywizn, wyznaczania przekrojów itp. 3.1. Podstawowe cechy programu SURFER przeznaczony jest do tworzenie wykresów 3D na podstawie nieregularnie rozłożonych punktów XYZ. Jest programem graficznym do kreślenia map, bazującym na regularnej siatce wartości. Pozwala obrazować: - odwzorowanie powierzchni terenu - rozkład wybranych wielkości na danym terenie - dowolne prezentacje przestrzenne 3D funkcji dwóch zmiennych Elementem podstawowym jest regularna siatka wartości, która tworzona jest metodami interpolacyjnymi na bazie wejściowych punktów XYZ. Siatka powstaje w procesie zwanym griddingiem, który w rzeczywistości jest jednym z wielu dostępnych programie algorytmów interpolacji, pozwalającym wyliczyć wartości zmiennej Z w punktach regularnej siatki. 8 SURFER. Podstawy obsługi programu.
3.2. Cykl pracy z programem, czyli jak powstaje mapa? Zasadę działania programu najlepiej ilustruje schemat przedstawiający w bardzo skrótowy sposób najważniejsze etapy procesu przetwarzania danych w odwzorowanie w postaci mapy. Trzy etapy tworzenia mapy obowiązują dla większości rodzajów map w programie SURFER. Rysunek 3.1 Etapy tworzenia mapy izolinii SURFER. Podstawy obsługi programu. 9
Krok 1: Dane wejściowe dla każdego rodzaju mapy stanowią punkty XYZ zgromadzone w arkuszu danych. Plik danych jest otwierany przez procedurę griddingu, która na ich bazie tworzy regularną siatkę wartości. Arkusz danych może być podglądany z poziomu programu, gdyż interfejs programu został wyposażony w prosty moduł wizualizacji arkusza danych. Krok 2: Dane wejściowe w tym kroku podlegają przetworzeniu, którego efektem jest regularna siatka wartości. Procedury interpolacyjne procesu griddingu wyznaczają wartości w węzłach siatki, której geometria jest ustalana przed uruchomieniem griddingu. Krok 3: Regularna siatka wartości stanowi dane wejściowe dla procedury kreślenia mapy. Tylko proces nanoszenia na mapę prostych obiektów topograficznych typu punkt, linia czy wielokąt nie bazuje na siatce wartości. Wszystkie rodzaje map płaskich i przestrzennych tworzone są jako kolejny krok przetwarzania siatki griddingu. Mimo, że produktem finalnym i celem pracy w środowisku programu SURFER jest utworzenie mapy, w symbolicznym diagramie powyżej znakiem oznaczony został krok drugi czyli tworzenie siatki wartości, gdyż od jej jakości zależy w następnym kroku jakość powstałej mapy. 3.3. Przykładowe prezentacje Pokazane na poniższych rysunkach mapy prezentują wybrane możliwości programu SURFER w zakresie wizualizacji danych przestrzennych. Prezentacje bazują na danych, które instalowane są na komputerze razem z instalacją programu SURFER lub zostały specjalnie przygotowane do prezentacji możliwości programu. 10 SURFER. Podstawy obsługi programu.
3.3.1. Ukształtowanie terenu, mapa izolinii Kanion rzeki Kolorado został zaprezentowany jako mapa izolonii (Contour Map). Przestrzenie między izoliniami zostały wypełnione kolorem o wybranej gradacji, opisanej w formie legendy, która przyporządkowuje kolory do wysokości nad poziomem morza. Do mapy dodano tytuł w formie obiektu tekstowego. Osie współrzędnych zostały wyskalowane w długości i szerokości geograficznej. Rysunek 3.2 Mapa izolinii okolic kanionu rzeki Kolorado 3.3.2. Dwuwarstwowa mapa izolinii góry św. Heleny Mapa poniżej jest przykładem prezentacji w formie mapy dwuwarstwowej. Podkład stanowi cieniowana mapa typu Shaded Relief i na jej tle pokazana jest mapa izolinii (Contour Map). Wybrane izolinie zostały uwypuklone grubością i kolorem oraz dodane zostały dla nich etykiety wysokości. SURFER. Podstawy obsługi programu. 11
Rysunek 3.3 Dwuwarstwowa mapa góry św. Heleny 12 SURFER. Podstawy obsługi programu.
3.3.3. Rozkład parametru na podkładzie z mapy skanowanej SURFER to nie tylko program do odwzorowania terenu, ale faktem jest, że większość przykładów jest właśnie z tego zakresu. Jako program do modelowania funkcji dwóch zmiennych może być zastosowany wszędzie tam, gdzie wizualizacji podlegają tego typu funkcje. Rysunek poniżej pokazuje rozkład zanieczyszczeń na pewnym obszarze. Obszar, rodzaj zanieczyszczeń i ich rozkład jest hipotetyczny. Dane są fikcyjne, ale problem realistyczny i rodzaj wizualizacji często spotykany w rzeczywistości. Ten typ wizualizacji nie ma nic wspólnego z odwzorowaniem rzeczywistego terenu. Na wybranym obszarze dokonano pomiaru stężenia pewnych substancji w określonych punktach. Geograficzne współrzędne x, y tych punktów stanowią dane wejściowe, w których jako zmienna z wykorzystane jest zmierzone stężenie. Efektem jest mapa izolinii przedstawiająca rozkład badanej substancji na określonym obszarze. Podkład mapy stanowi skanowany obraz mapy terenu, na tle którego prezentowana jest mapa izolinii wykonana przy zastosowaniu procedury Contour Map. Wyróżniono określone izolinie i dodano wybrane etykiety wartości z. Rysunek 3.4 Rozkład hipotetycznych zanieczyszczeń nad hipotetycznym obszarem SURFER. Podstawy obsługi programu. 13
Jedną z istotnych cech programu jest możliwość zdefiniowania atrybutu przeźroczystości dla każdego obiektu. Mapa izolinii może być kolorowana, ale z zachowaniem np. 50% przeźroczystości. Pozwala to zaprezentować mapę izolinii w kolorze z zachowaniem widocznego tła mapy z podkładem planu miejscowości. 3.3.4. Wykres funkcji SURFER może być użyty do tworzenia wykresów funkcji z=f(x,y). Rysunek poniżej pokazuje wykres funkcji f ( x, y) 1 1 2 2 2 2 ( x 1) ( y 1) 0.1 ( x 1) ( y 1) 0.1 Wykonany, jako mapa typu 3D Wireframe (przestrzenny obraz regularnej siatki wartości). Rysunek 3.5 Wykres funkcji dwóch zmiennych 14 SURFER. Podstawy obsługi programu.
4. Pierwsza mapa izolinii W rozdziale tym wyjaśnione będą podstawowe czynności prowadzące do utworzenia mapy izolinii w środowisku programu SURFER. Po prześledzeniu kolejnych kroków tego rozdziału użytkownik zapozna się z podstawami obsługi programu. SURFER jest typowym programem środowiska Windows i jego uruchamianie przebiega analogicznie do innych aplikacji w tym środowisku. Po odszukaniu ikony programu na pulpicie lub zlokalizowaniu skrótu do programu w menu Start systemu Windows, wystarczy podwójnie kliknąć na odnalezionym obiekcie, aby uruchomić program. Po uruchomieniu programu wyświetlane jest okno powitalne, pozwalające w szybki sposób rozpocząć pracę z programem. Jego wygląd przedstawiony został poniżej. Rysunek 4.1 Okno powitalne programu SURFER 14 Powyższe okno pozwala na utworzenie nowego pliku, wraz z wyborem jego typu oraz otworzenie istniejących plików (wliczając przykładowe pliki, których podgląd znajduje się powyżej). Umożliwia ono również wybranie lokalizacji projektu i otworzenie pomocy, zawierającej Tutorial podzielony na lekcje. Wyświetlana jest także porada. W celu wyłączenia otwierania okna powitalnego przy kolejnych uruchomieniach programu, należy usunąć zaznaczenie pola Show this dialog at start up w lewym dolnym rogu. Po wyświetleniu okna powitalnego program zgłasza gotowość do pracy wyświetlając podstawowe okno edycji mapy Aby zademonstrować podstawowe możliwości oraz główne funkcje interfejsu użytkownika wykonana zostanie prosta mapa izolinii. Będzie to pierwsze, praktyczne SURFER. Podstawy obsługi programu. 15
sprawdzenie opisanego w rozdziale 3.2 cyklu tworzenia mapy. Opisane poniżej czynności zmierzające do utworzenia mapy uprzedzają pewne fakty, które będą omawiane w następnych rozdziałach, ale pozwalają utworzyć pierwszą mapę, której proces tworzenia pozwoli zademonstrować kolejne czynności, jakie są wykonywane w środowisku programu SURFER i prowadzą do utworzenia prezentacji danych w formie mapy izolinii. Ćwiczenie Temat: W oparciu o dane zawarte w pliku dat wykonać prostą mapę izolinii. Ćwiczenie jest praktycznym pokazem cyklu tworzenia mapy izolinii, opisanym w poprzednim rozdziale. Czytelnik może zrealizować to ćwiczenie na dowolnym pliku danych wejściowych z rozszerzeniem dat. Opisane poniżej kroki będą identyczne bez względu na zawartość pliku. Krok 1: Arkusz danych Arkusz danych liczbowych zawiera zestaw punktów XYZ, które stanowią dane wejściowe dla procesu tworzenia mapy. 1. Otworzyć plik demogrid.dat w arkuszu danych. Operacja ta nie jest niezbędna do wykreślenia mapy. Arkusz danych może być otwarty w tle, gdyż jest niezbędny do obliczeń interpolacyjnych, ale nie musi być otwierane okno arkusza dla podglądu danych. W ćwiczeniu tym otwarcie pliku danych wejściowych w oknie arkusza pozwala jedynie podglądnąć dane XYZ. 2. Dla otwarcia pliku dat należy wybrać z menu: File + Open i w oknie, które zostanie otwarte wskazać plik z rozszerzeniem dat i kliknąć przycisk Open. 3. Po sprawdzeniu zawartości pliku wejściowego dat okno arkusza można zamknąć, gdyż nie będzie potrzebne w dalszym przebiegu ćwiczenia. Krok 2: Gridding Na wstępie niniejszego podręcznika wspomniano, że podstawowym procesem w tworzeniu wizualizacji w formie mapy jest proces tworzenia regularnej siatki wartości zwany griddingiem. Utworzenie dowolnej mapy musi być poprzedzone tym procesem. Aby go uruchomić należy użyć opcji Grid Data na zakładce Grids menu wstążkowego, a następnie w otwartym oknie Open Data wybrać plik dat, który zawiera dane wejściowe. Po wyborze tej opcji zostanie otwarte okno Grid Data. 4. Domyślną nazwą pliku wyjściowego (pole Output Grid) jest plik z rozszerzeniem grd, którego nazwa pokrywa się z nazwą pliku dat. 5. Klikając klawisz OK należy zaakceptować domyślne wartości parametrów, dzięki czemu zostanie uruchomiony interpolacyjny proces wyliczania regularnej siatki wartości. SURFER przyjmuje domyślnie wszystkie parametry pracy, ale przy 16 SURFER. Podstawy obsługi programu.
zaawansowanym używaniu programu pozwala na ich modyfikacje. Początkujący użytkownik nie musi się jednak zastanawiać nad wartościami poszczególnych parametrów, gdyż program po przeanalizowaniu danych wejściowych dobierze automatycznie ich wartości niezbędne do pracy procedury interpolacyjnego wyznaczania regularnej siatki wartości. 6. Po zakończeniu procesu griddingu pojawi się okno komunikatu informujące o zakończeniu obliczeń i utworzeniu pliku z rozszerzeniem grd. Aby zamknąć okno komunikatu należy kliknąć OK. 7. Jeżeli plik dat wczytany jest z lokalizacji w podkatalogu Sample, na ścieżce, gdzie zainstalowany został program, system Windows może blokować zapis lub nadpisywanie istniejących plików grd na tej ścieżce. Najlepszym wyjściem z tej sytuacji jest wybór innej lokalizacji dla wyjściowego pliku grd, poprzez edycję pola Output Grid. 8. Jeśli w oknie Grid Data była zaznaczona opcja Grid Report (raport griddingu), to raport ten zostanie wyświetlony w osobnym oknie. Domyślnie po instalacji programu pole Grid Report jest zaznaczone. Zawartość tego okna raportu wyjaśniona jest w pełnej wersji podręcznika. Dla przebiegu niniejszego ćwiczenia raport ten nie ma znaczenia, więc okno raportu można zamknąć. Krok 3: Mapa izolinii Mapa, która zostanie utworzona w tym kroku i pokazana jest na końcu tego rozdziału powstała bez żadnych modyfikacji parametrów domyślnych, zarówno na etapie tworzenia griddingu jak i na etapie tworzenia mapy. Parametry ostatnio tworzonej mapy każdego rodzaju są zapamiętywane i tworzenie następnej prezentacji automatycznie pobiera ostatnio ustalone dla danego rodzaju mapy parametry. Dlatego w niniejszym ćwiczeniu nie będą modyfikowane żadne parametry, a kliknięcie przycisku OK będzie poleceniem wykreślenia mapy przy akceptacji domyślnych wartości parametrów wpływających na jej wygląd. 9. Na zakładce Home menu wstążkowego, w sekcji New Map, wybrać opcję Contour. Jest to polecenie tworzenia nowej mapy izolinii. Rysunek 4.2 Wybór polecenia tworzenia nowej mapy izolinii Proces tworzenia mapy bazuje na pliku regularnej siatki wartości z rozszerzeniem grd, dlatego zostaje otwarte okno dialogowe i program czeka na wybór pliku grd, który ma stanowić dane wejściowe dla procesu tworzenia map. SURFER. Podstawy obsługi programu. 17
10. Wybrać plik grd utworzony w poprzednim kroku. 11. Po zaakceptowaniu nazwy pliku grd na ekranie pojawi się mapa izolinii. 12. Zapisać powstałą mapę w pliku o nazwie demogrid.srf. W tym celu należy wybrać opcję File + Save i w otworzonym oknie wskazać lokalizację pliku i jego nazwę. Domyślnie będzie to katalog, z którego wczytywany był plik grd. Rysunek 4.3 Pierwsza mapa izolinii Kolory izolinii, ich gęstość i rodzaj linii, kolory obszarów między izoliniami, etykiety wartości na izoliniach, ich położenie, czcionka i kolor pisma, znaczniki spadku lub wzrostu wartości funkcji (wysokości terenu), wygląd osi liczbowych, legenda to najważniejsze z parametrów, które mogą być w następnej kolejności poddawane edycji, aby wygląd mapy dostosować do indywidualnych potrzeb użytkownika programu. Pokazana na rysunku powyżej mapa izolinii ma prosty wygląd, który jest jej nadawany automatycznie podczas pierwszego uruchomienia programu po jego instalacji. Jeśli program był już wcześniej używany, to uzyskany efekt może odbiegać od tego pokazanego powyżej, ponieważ program zapamiętuje ostatnio używane parametry wyglądu każdego rodzaju mapy. 18 SURFER. Podstawy obsługi programu.
5. Interfejs użytkownika SURFER jest programem dla środowiska Windows i jak większość aplikacji pracujących w tym środowisku posiada interfejs użytkownika, w którym podstawowe elementy to wstążkowe menu główne, na którym znajdują się najważniejsze funkcje programu oraz obszar roboczy. Jak każdy program typowy dla środowiska Windows w menu głównym posiada opcje typowe dla aplikacji pracujących w tym środowisku oraz opcje specyficzne dla określonej aplikacji. Rysunek 5.1 Interfejs użytkownika programu SURFER w wersji 14 W rozdziale tym nie będzie omawiana dokładnie każda pozycja menu głównego, gdyż przypisane im funkcje będą wyjaśniane w kontekście określonego zastosowania. Pozycje menu typowe dla programów środowiska zostaną pominięte, gdyż podręcznik zakłada u czytelnika podstawowy poziom umiejętności pracy w środowisku Windows i znajomości podstawowych czynności takich jak otwieranie i zamykanie plików, praca ze schowkiem (clipboard), sterowanie powiększeniem dokumentu oraz wyglądem interfejsu użytkownika, sterowanie położeniem okien i podziałem ekranu pomiędzy otwarte okna oraz obsługą systemu pomocy (help). Te opcje menu będą wykorzystywane w niniejszym podręczniku, ale nie będzie im poświęcana większa uwaga, z wyjątkiem pewnych aspektów typowych dla programu SURFER, które zostaną omówione w tym rozdziale. SURFER. Podstawy obsługi programu. 19
5.1. Ustawianie parametrów pracy programu Parametry pracy programu to zestaw wielkości, które sterują poszczególnymi procedurami. Jeżeli program zaczyna działać inaczej niż na ogół, rozwiązanie problemu tkwi w przypadkowej zmianie któregoś z parametrów sterujących jego pracą Program SURFER po zainstalowaniu uruchamia się z domyślnymi parametrami pracy, które są dostosowane do norm i przyzwyczajeń użytkownika amerykańskiego. Dlatego zalecane jest, aby po instalacji programu ustawić wartości pewnych parametrów, które mają wpływ na pracę programu i decydują o wyglądzie sporządzanych prezentacji. Parametry systemowe zostały ulokowane w menu File, w pozycji o nazwie Options. W tej samej sekcji zawarte są dwie dodatkowe pozycje: Defaults i Customize Ribbon. Ostatnia z tych opcji to procedura pozwalająca na dostosowywanie wstążki programu do indywidualnych wymagań. Dostosowaniu mogą podlegać przyciski, komendy, skróty klawiszowe, wygląd menu, oraz zawartość wstążki. Wygląd okna Options pokazano na rysunku poniżej. Pozycje zawarte w oknie po lewej stronie (General, Updates, itd.) zawierają zestawy parametrów istotnych dla pracy programu. Rysunek 5.2 Okno edycji parametrów systemowych Okno dialogowe jest podzielone na dwie sekcje. Z lewej strony znajduje się układ struktury katalogu grupującego parametry, z prawej są szczegóły dla wybranej pozycji katalogu parametrów. 20 SURFER. Podstawy obsługi programu.
5.1.1. Główne parametry systemowe Główne parametry sterujące pracą programu zawarte są w pozycji General w katalogu parametrów. Początkujący użytkownik może w zasadzie pozostawić niezmienione wszystkie zawarte tutaj parametry. Zaleca się jednak ustawienie ścieżki dostępu do plików. Project folder: domyślny katalog dla procedur zapisu i odczytu plików, z tej ścieżki SURFER wyświetla pliki w formie listy plików możliwych do otwarcia i na tej ścieżce zapisuje utworzone lub modyfikowane pliki. 5.1.2. Parametry systemowe okna edycji mapy Parametry systemowe sterujące procesem edycji w oknie mapy zawarte są w pozycji General oraz w sekcji Default Properties katalogu parametrów. W pozycji General istotnym dla początkujących użytkowników programu jest wiersz Page Units. Domyślnie jako jednostka strony ustawione są cale (Inches) i należy zmienić to ustawienie na centymetry. Sekcja Default Properties zawiera pola pozwalające na ustawianie domyślnych parametrów kreślenia obiektów. Do parametrów tych należą domyślne opcje linii (Line), domyślne wypełnienie obszarów (Fill), parametry symbolu punktu (Symbol), domyślny krój pisma (Font) oraz domyślny styl etykiety (Label). Domyślne atrybuty obiektów są uwzględniane przez program podczas umieszczania w projekcie nowych obiektów danego typu. Po wybraniu każdej z prezentowanych w tej grupie opcji następuje otwarcie stosownego okna, pozwalającego edytować parametry domyślne odpowiedniej grupy obiektów. SURFER. Podstawy obsługi programu. 21
Rysunek 5.3 Ustawianie domyślnych atrybutów obiektów mapy Wybranie opcji Line wywołuje standardową procedurę edycji atrybutów linii. Wybór dokonany w tej procedurze stanowił będzie o domyślnych atrybutach linii. Opcja Fill pozwala edytować domyślne parametry wypełnienia obszarów płaskich, a dokonany w niej wybór rodzaju wypełnienia, koloru pierwszego planu i koloru tła będzie stanowił o domyślnych atrybutach wypełnienia obszarów. Po wybraniu opcji Symbol zgłasza się okno edycji parametrów domyślnych symbolu, jakim oznaczane są na mapie obiekty punktowe. Dokonany tutaj wybór będzie stanowić o domyślnych parametrach punktu. Opcja Font pozwala uruchomić standardową procedurę wyboru kroju pisma, dokonany wybór będzie funkcjonował dla wszystkich obiektów tekstowych jako domyślny krój pisma. Ostatnia z opcji Label, daje możliwość zdefiniowania domyślnych parametrów etykiet. Zmienić można typ etykiety, ilość cyfr znaczących, format a także ustalić prefiks i sufiks etykiety. 5.1.3. Parametry linijki pionowej i poziomej oraz punktów siatki Parametry opisujące wygląd linijki pionowej i poziomej oraz punktów siatki umieszczone są w pozycji Rulers and Grid. Pozycja Rulers and Grid katalogu parametrów pozwala wykonywać procedury edycji parametrów linijki poziomej i pionowej, które ograniczają robocze pole edycji. Są one wygodnym wskaźnikiem położenia obiektów we współrzędnych strony. Zakładka ta może być też aktywowana przez kliknięcie prawym klawiszem myszy na linijce, a następnie wybór polecenia Ruler and Grid Settings. 22 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Rysunek 5.4 Edycja parametrów linijek i punktów siatki Ruler Divisions per page unit ustawia gęstość podziałki linijki. Jest to liczba mówiąca na ile części ma być dzielony każdy centymetr lub cal linijki, Grid Divisions per page unit to gęstość siatki punktów czyli liczba mówiąca na ile części ma być dzielony odcinek 1 cm lub 1 cala dla regularnej siatki punktów na ekranie. Zaznaczenie pola Snap to ruler jest poleceniem dla programu, aby w trakcie przesuwania obiektów po stronie mapy były one przyciągane do podziałki na linijce, co oznacza skokowe przesuwanie obiektów, a skokiem jest ustalona podziałka na linijce. Parametr Show Position steruje wyświetlaniem pozycji kursora na linijce bocznej i górnej w formie przesuwającej się razem z kursorem wskaźnika w postaci kreski na obu linijkach. 5.2. Opcje menu głównego Okno obszaru roboczego ma różny charakter w zależności od rodzaju otwieranego pliku. Plik mapy otwierany jest w oknie roboczym o nazwie Plot i to okno jest głównym oknem programu. Dane wejściowe w formie punktów XYZ otwierane są w oknie arkusza, który posiada własne menu wstążkowe. Program pozwala też otwierać pliki grd, które otwierane są w oknie Grid Editor. Rozdział ten dedykowany jest osobom, które używały starszych wersji programu i przywykły do pasków narzędziowych. Typowe dla starszych programów paski narzędziowe zniknęły, zostając zastąpione przez zakładki menu wstążkowego. Osoby, które znały program w starszych wersjach szybko odnajdą dane narzędzia z pasków narzędziowych na odpowiednich zakładkach. Pasek narzędziowy Standard został przeniesiony nad zakładki menu wstążkowego w postaci paska Quick Acces Toolbar. SURFER. Podstawy obsługi programu. 23
Rysunek 5.5 Podstawowe zakładki w menu wstążkowym programu 5.2.1. Menu główne - opcja File W opcji tej można wyróżnić trzy sekcje procedur, sekcję ostatnio używanych dokumentów oraz polecenie Exit, które jest poleceniem zakończenia pracy z programem. Sekcja pierwsza zawiera następujące procedury: funkcje operacji na plikach i dokumentach: New - otwieranie nowego, pustego dokumentu ([Ctrl]+[N]) Open - otwieranie istniejącego dokumentu ([Ctrl]+[O]) Close - zamykanie aktywnego dokumentu Close All zamykanie wszystkich aktywnych domumentów Save - zapisywanie dokumentu bez zmiany nazwy [Ctrl]+[S] Save As - zapisywanie dokumentu ze zmianą nazwy 24 SURFER. Podstawy obsługi programu.
operacje importu i eksportu, które pozwalają wyeksportować dokument do innego formatu niż standardowy (Export) lub wstawić do otwartego dokumentu zawartość importowanego pliku (Import). Opcja Reload Map Data pozwala na ponowne wczytanie pliku z danymi, po jego ewentualnej modyfikacji. ustawianie formatu strony dokumentu (Page Setup) oraz procedura wydruku dokumentu (Print) prawa część menu File zawiera listę ostatnio otwieranych plików jako uproszczony, szybki dostęp do dokumentów, nad którymi użytkownik aktualnie pracuje. Liczba pozycji na tej liście jest parametrem systemowym programu, którego wartość może być ustawiana przez użytkownika w omawianym wcześniej oknie Options, a jego wartość domyślnie wynosi 10. Rysunek 5.6 Opcja File w menu wstążkowym programu 5.2.2. Menu główne zakładka Home Z ośmiu sekcji zawartych na tej zakładce dwie pierwsze są typowe dla programów środowiska Windows. Są to działania na schowku oraz operacje anulowania i przywrócenia ostatnio przeprowadzonej czynności. Kolejne sekcje zakładki Home zawierają procedury specyficzne dla programu SURFER. SURFER. Podstawy obsługi programu. 25
Rysunek 5.7 Zakładka Home menu głównego programu Pierwsza sekcja zakładki Home stanowi typowy zestaw procedur operacji na schowku, czyli podręcznej pamięci, w której w środowisku Windows można przechowywać różne elementy podczas pracy z dowolnym programem. Do typowych procedur należą tutaj Paste, Paste Special, Copy i Cut. Ich polskie odpowiedniki to Wytnij, Kopiuj, Wklej i Wklej specjalnie. Znajduje się tu również opcja Delete odpowiedzialna za usuwanie obiektów z obszaru roboczego. Ostatnio wykonana operacja może podlegać cofnięciu. Cofanie wykonanej operacji (Undo) powoduje, że przedostatnia operacja staje się ostatnią i kolejne cofanie operacji będzie się odnosić do niej. Ponowienie wykonania operacji cofniętej (Redo) jest czynnością odwrotną do cofania operacji. W kolejnej sekcji znajdują się opcje odpowiedzialne przede wszystkim za zaznaczanie plików. Select All, Deselect All, Block Select oraz Invert pozwalają odpowiednio: zaznaczyć wszystkie obiekty na mapie, usunąć zaznaczenie wszystkich obiektów na mapie, zaznaczyć obiekty za pomocą ramki oraz odwrócić aktualne zaznaczenie, czyli zaznaczyć to co nie było zaznaczone i odwrotnie. W sekcji tej znajdują się także opcję zmiany nazwy obiektu (Rename) oraz opcja transformacji obiektu poprzez jego przesunięcie, przeskalowanie, odsunięcie czy rozciągnięcie (Transform). Następna sekcja zawiera tylko jedną opcję Grid Data, która odpowiada za tworzenie regularnej siatki wartości (griddingu). Jej działanie zostało szczegółowo opisane w podrozdziale 7.1.3. Sekcja Wizard również zawiera jedną opcję: Map Wizard. Jej użycie wywołuje kreatora map, który w kilku krokach pozwoli użytkownikowi stworzyć nową mapę. Jest to opcja szczególnie przydatna dla nowych użytkowników programu. W następnej sekcji zebrane zostały wszystkie opcje odpowiedzialne za tworzenie map w programu SURFER. Spis wszystkich map dostępnych w programie przedstawiony został w podrozdziale 8.1. Kolejna sekcja zawiera opcję Layer, która umożliwia dodanie konkretnego rodzaju mapy jako warstwy do mapy już istniejącej. Ostatnia sekcja pozwala na dodawanie do tworzonej mapy prostych obiektów, takich jak tekst, linie, punkty czy figury geometryczne. 26 SURFER. Podstawy obsługi programu.
5.2.3. Menu główne zakładka Layout Zakładka Layout menu głównego programu SURFER zawiera opcje odpowiedzialne przede wszystkim za wygląd okna roboczego oraz ułożenie obiektów będących częścią wizualizacji, zarówno względem strony projektu, jak i względem innych obiektów. Rysunek 5.8 Zakładka Layout w menu głównym programu Pierwsza sekcja zawiera opcje sterujące wyglądem okna projektu. Za ich pomocą ustawić można marginesy strony (Margins), zmienić orientację strony (Orientation) ora wybrać rozmiar strony, która ma być wyświetlana w głównym oknie projektu (Size). Kolejna sekcja pozwala modyfikować nagłówek (Header) i stopkę (Footer), a także sterować wyświetlaniem obrysu strony (Page Outline) oraz linii symbolizujących marginesy strony (Margins). Ostatnia opcja w tej sekcji (Units) pozwala na zdecydowanie czy podstawowymi jednostkami strony mają być centymetry czy cale. Następne dwie sekcje zawierają opcje sterowania pozycją zaznaczonego obiektu (Position) oraz jego rozmiarem w jednostkach strony (Size). W Sekcji Position znajduje się dodatkowo opcja Lock, pozwalająca na zablokowanie pozycji danego obiektu. Ostatnia sekcja tej zakładki pozwala na sterowanie wzajemnym położeniem obiektów. Dwie pierwsze opcje (Bring to Front i Send to Back) pozwalają odpowiednio na przesuwanie zaznaczonego obiektu na wierzch i na spód wizualizacji. Ich zastosowanie znajduje także odzwierciedlenie w umiejscowieniu obiektów w oknie zawartości mapy Contents, którego zawartość opisana została w podrozdziale Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania.. Kolejna opcja aktywna jest w przypadku zaznaczenie dwóch lub więcej obiektów i służy do nadawania wszystkim obiektom takich samych rozmiarów, przy czym rozmiary dopasowywane są do obiektu, który znajduje się najwyżej w menadżerze obiektów Contetns. Opcja ta zawiera dodatkowo możliwość zdecydowania czy dopasowane mają być oba wymiary obiektów, czy też zmiana ma dotyczyć tylko parametrów poziomych lub pionowych. Opcja Align pozwala na dystrybucję obiektów na stronie względem samych obiektów lub marginesów strony, a także na wyśrodkowanie wszystkich obiektów zarówno w pionie jak i poziomie. Ostatnia z opcji pozwala na obracanie obiektów o dowolny kąt za pomocą przesuwania myszy (Free Rotate) oraz o zadaną wartość kąta (Rotate), przy czym obiekty obracane są przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. SURFER. Podstawy obsługi programu. 27
5.2.4. Menu główne zakładka Features Kolejna zakładka programu podzielona została na siedem sekcji i zawiera narzędzia odpowiedzialne za pracę z obiektami znajdującymi się w obszarze roboczym. Wygląd zakładki Features przedstawiony został poniżej. Rysunek 5.9 Zakładka Features w menu głównym programu Pierwsza sekcja tej zakładki zawiera opcję dodawania do tworzonej wizualizacji prostych obiektów graficznych takich jak tekst, punkty, linie i figury geometryczne i jest powtórzeniem ostatniej sekcji z zakładki Home. Następna sekcja pozwala na grupowanie (Group) kilku obiektów znajdujących się w obszarze roboczym w jedną grupę, co pozwala m.in. na symultaniczne przesuwanie wszystkich obiektów znajdujących się w grupie. Operacja odwrotne (Ungroup) pozwala na zlikwidowanie grupy, natomiast opcja Edit Group na edycję poszczególnych obiektów znajdujących się w grupie, tak jakby były one osobnymi obiektami. Kolejna sekcja zwiera opcje zmieniania typów obiektów. Dokonać można konwersji polilinii na poligon (początek i koniec polilinii są ze sobą automatycznie łączone), poligonu na polilinie (obiekt traci możliwość posiadania wypełnienia), polilinii na punkty (punkty tworzone są w punktach złamania polilinii), a także punktów na polilinie, przy czym punkty łączone mogą być w kolejności zgodnej z hierarchią w menadżerze obiektów lub według ustalonego atrybutu obiektów. Czwarta sekcja zawiera narzędzia pozwalające na zmianę kształtu prostych obiektów. Za pomocą opcji Reshape użytkownik może przesuwać istniejące wierzchołki obiektów, a także dodawać nowe wierzchołki za pomocą kombinacji klawisza [Crtl] i lewego przycisku myszy [LPM]. Wierzchołki usuwać można przy użyciu klawisza [Delete], po wcześniejszym zaznaczeniu konkretnego wierzchołka. Polilinie i poligony można także rozrzedzać (Thin) oraz wygładzać (Smooth) za pomocą kliku wbudowanych metod. W następnej sekcji znajdują się narzędzia edycji polilinii. Za pomocą narzędzie Connect Polylines połączyć można dwie lub więcej polininie, przy czym łączone są one automatycznie w najbliżej leżących od siebie wierzchołkach. Narzędzie Break Polyline służy do złamania polilinii w wybranym miejscu, dzięki czeku uzyskiwane są dwie polilinie. Ostatnia opcja Break at Intersections pozwala na złamanie dwóch lub więcej polilinii w punktach ich przecięć. Kolejna sekcja pozwala na edycję poligonów. Narzędzie Union of Polygons pozwala na utworzenie nowego obiektu, którego powierzchnia jest sumą wybranych poligonów. Użytkownik może zdecydować, czy zachować oryginalne poligony, czy też pozostawić jedynie poligon wynikowy. Narzędzie Intersect of Polygons działa podobnie, jednak jego wynikiem jest część wspólna wybranych poligonów. Kolejnym narzędziem z tej grupy jest 28 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Difference of Polygons, którego efektem jest różnica między wybranymi poligonami. Narzędzie Buffer służy do tworzenia danej ilości stref buforowych (o zadanym rozmiarze) wokół obiektów, natomiast narzędzie Intersection Points pozwala na utworzenie obiektów punktowych w miejscach przecięcia linii tworzących polilinie lub poligony. Ostatnia sekcja zawiera narzędzie Split służące do podziału poligonów zawierających wyspy (puste obszary wewnątrz), na osobne poligony, jeden tworzący zewnętrzy obrys poligonu i daną ilość poligonów, które reprezentowały wyspy. Narzędzie Combine pozwala na połączenie wielu poligonów w jeden, z zachowaniem ich dotychczasowego kształtu i wzajemnego ułożenia. 5.2.5. Menu główne zakładka Grids Kolejna zakładka wchodząca w skład menu głównego programu SURFER zawiera narzędzia służące do tworzenia oraz edycji regularnych siatek wartości (griddingu). Jej wygląd pokazany został poniżej, natomiast szczegółowe omówienie wszystkich narzędzi wchodzących w jej skład znajduje się w podrozdziale 7.1.17.1.1. Rysunek 5.10 Zakładka Grids w menu głównym programu 5.2.6. Menu główne zakładka Map Tools Zakładka Map Tools zawiera opcje, które pozwalają pracować z już utworzonymi mapami, m. in. poprzez dodawanie do nich różnych elementów. Jej wygląd przedstawiony został na obrazku poniżej. Rysunek 5.11 Zakładka Map Tools w menu głównym programu Zakładka ta podzielona została na cztery sekcje. W pierwszej z nich znajdują się narzędzia dodawania do mapy różnych elementów. Za pomocą rozwijanej listy Layer wybrać można rodzaj mapy, który zostanie dodany do tworzonej mapy jako kolejna warstwa. Następne narzędzie Scale służy do dodawania paska skali. Opcja Legend pozwala na dodanie legendy i ma zastosowanie w przypadku klasyfikowanych wykresów punktowych. Opcja Graticule dodaje do mapy siatkę współrzędnych geograficznych, SURFER. Podstawy obsługi programu. 29
natomiast opcja Profile pozwala na dodanie do mapy linii profilu. Po wyznaczeniu przebiegu profilu, poniżej mapy automatycznie tworzony jest profil. Jeżeli na obszarze jednej mapy wczytanych jest kilka warstw, reprezentujących np. granice warstw geologicznych, opcja ta wykorzystana może zostać do stworzenia przekroju geologicznego. Ostatnia z opcji w tej sekcji (Axis) służy do dodawania nowych osi do tworzonej mapy. Pierwszym z narzędzi w kolejnej sekcji jest opcja Set Limits. Służy ona do ustawiania zakresu mapy za pomocą ręcznego dostosowania zakresu mapy, poprzez zmianę rozmiaru wyświetlonego prostokąta. Po określeniu końcowego zakresu mapy operację należy potwierdzić klawiszem [Enter]. Następne narzędzie (Trackball) służy do obracania widoku map 3D, a także do nadawania perspektywy mapom dwuwymiarowym. Szczegółowo działanie tego narzędzia przedstawione zostało w podrozdziale 5.3.2. Narzędzie Measure pozwala na pomiar odległości oraz powierzchni na mapie w jej jednostkach. Następne narzędzie (Overlay Maps) służy do łączenia wielu map w tym samym układzie współrzędnych w jedną mapę, natomiast narzędzie Stack Maps nakłada wybrane mapy na siebie jako osobne obiekty. Narzędzie Digitize, znajdujące się w następnej sekcji, służy do ręcznego poboru współrzędnych XY i odpowiadającej im wartości Z z mapy. Następnie wybrana ilość punktów może zostać wyeksportowana do pliku tekstowego. Opcja Break Apart służy do podziału warstw mapy wielowarstwowej na osobne mapy. Narzędzie Georeference Image daje użytkownikowi możliwość nadania mapie bazowej współrzędnych geograficznych, natomiast opcja Open Attribute Table otwiera tabelę atrybutów obiektów w zaznaczonej warstwie. Kolejne narzędzie Track Cursor, po kliknięciu na mapę wyświetla pozycję kursora, a także pozwala zobaczyć ją w innych oknach, jak np. oknie arkusza danych, czy też oknie edytora siatki griddingu. Narzędzie Querry Objects pozwala na wybór obiektów względem przypisanego im atrybutu, natomiast opcja Export Contours daje możliwość eksportu izolinii z mapy izoliniowej do formatu wektorowego lub tekstowego. Kolejna sekcja zawiera narzędzie edycji siatki griddingu (Grid), narzędzie edycji etykiet wyświetlonych na mapie (Contour Labels) oraz narzędzie edycji etykiet mapy punktowej (Post Labels). 5.2.7. Menu główne zakładka View Zakładka ta zawiera opcje pozwalające sterować widokiem obszaru roboczego. Jej wygląd przedstawiony został na obrazku poniżej. 30 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Rysunek 5.12 Zakładka View w menu głównym programu Poszczególne opcje na zakładce pozwalają: Fit to Window (dopasowanie do okna): dopasować treść dokumentu do rozmiarów okna, dokument jest przedstawiony w takim powiększeniu, aby jego treść wypełniła całą, dostępną powierzchnię okna edycji mapy Page (podgląd strony): powiększenie jest tak dobrane, aby w oknie mapy zmieścił się podgląd całej strony, bez względu na to jak jest na niej umiejscowiona treść dokumentu czyli tworzona mapa In (przybliżenie): powiększa widok o wartość skokową Out (oddalenie): pomniejsza widok o wartość skokową Selected (wybrany): powiększenie widoku do wybranego obiektu, tak aby zajmował on całe okno robocze Realtime: przybliżanie o dowolną wartość za pomocą lewego przycisku myszy (może być obsługiwana przez rolkę myszy) Rectangle (prostokąt): przybliżenie widoku do wybranego za pomocą przeciągnięcia myszy obszaru Actual Size: mapa przedstawiana jest na ekranie w skali 1:1 Full Screen: pozwala na wyświetlenie mapy na całym ekranie. Pan: przesuwanie płynne mapy na ekranie Sekcja trzecia to funkcje przerysowywania treści mapy na ekranie. Po każdej zmianie na mapie program aktualizuje jej wygląd na ekranie. Robi to automatycznie gdy włączona jest opcja Auto Redraw. Jeśli opcja ta jest wyłączona, to każda zmiana, nawet przesunięcie obiektu na mapie, wymaga uruchomienia funkcji przerysowania ekranu uruchamianej kliknięciem opcji Redraw lub naciśnięciem klawisza [F5]. Kolejna sekcja to sterowanie wyglądem interfejsu użytkownika. W sekcji tej włączone mogą zostać linijki (Rulers), siatka strony (Grid), pasek stanu (Status Bar), okno zawartości mapy (Contents) oraz właściwości (Properties). Ostatnia sekcja pozwala sterować ułożeniem okien projektu względem siebie w oknie roboczym. Za pomocą ośmiu opcji wybrać można m.in. kaskadowe czy kafelkowe ułożenie okien. SURFER. Podstawy obsługi programu. 31
5.3. Elementy interfejsu użytkownika Okno główne programu SURFER zawiera szereg typowych dla aplikacji środowiska Windows elementów, do których należy zaliczyć: wstążkowe menu główne, obszar roboczy, okno zawartości mapy, okno właściwości oraz pasek stanu programu. 5.3.1. Okno zawartości mapy Okno zawartości mapy wyświetla informacje o obiektach zawartych na mapie. Pozwala na łatwy dostęp do każdego z nich celem edycji jego parametrów. Obiekty proste mogą być grupowane w obiekty złożone, które funkcjonalnie będą stanowić niepodzielną całość. Ćwiczenie Temat: Okno zawartości mapy Ćwiczenie to należy przeprowadzić na podstawie mapy utworzonej w ćwiczeniu z rozdziału "Pierwsza mapa izolinii". Pozwoli ono zaobserwować jak wygląda zarządzanie obiektami, które składają się na każdą prezentację w formie mapy. 1. Klikać na pozycję Contents w sekcji Show/Hide zakładki View. Kliknięcie na tej pozycji powoduje załączenie lub wyłączenie okna o nazwie Contents. W oknie tym wyświetlana jest struktura przygotowywanej mapy w formie grafu. Każdy obiekt mapy oznaczony jest odpowiednim symbolem graficznym: - mapa, - oś liczbowa, - mapa izoliniowa. W oknie zawartości mapy może pojawiać się wiele innych symboli obiektów w zależności od ich charakteru. Pole wyboru pozwala wyświetlić lub ukryć wybrany obiekt. Po ukryciu obiektu jest on dalej obecny na mapie, ale jest niewidoczny. 2. Zmienić nazwę warstwy, nadać nazwę Mapa izolinii. Aby zmienić nazwę obiektu należy kliknąć na niej, aby ją podświetlić inwersyjnie i po chwili kliknąć po raz drugi. Pole nazwy obiektu zostanie wprowadzone w tryb edycji i możliwa jest zmiana nazwy. Można to również wykonać za pomocą klawisza [F2], kiedy aktywny jest dany obiekt. Naciśnięcie go spowoduje wywołanie okna dialogowego Rename Object, w którym można dokonać zmiany nazwy obiektu. 3. Dokonać selekcji obiektów poprzez ich wybór w oknie managera obiektów. Operowanie obiektami złożonymi. 32 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Rysunek 5.13 Fragment okna zawartości mapy Edycja parametrów dowolnego obiektu mapy wymaga jego zaznaczenia, które może być dokonane poprzez kliknięcie obiektu na mapie lub jego nazwy w oknie zawartości mapy. Ikona przed nazwą obiektu symbolizuje obiekt złożony. Taki charakter ma np. mapa, która składa się z pięciu obiektów prostych, czterech osi współrzędnych (prawej - Right Axis, lewej - Left Axis, górnej - Top Axis oraz dolnej - Bottom Axis) oraz zasadniczej mapy (mapy właściwej). 4. Kliknąć i podświetlić inwersyjnie element Top Axis, zaobserwować zmianę sposobu zaznaczenia obiektów mapy. Zaznaczona mapa oraz zaznaczona jedna z osi ograniczających mapę pokazane zostały na rysunku poniżej. Uwagę należy zwrócić na punkty zaznaczone w narożnikach mapy. Na lewym rysunku zaznaczone są wszystkie narożniki, co oznacza, że zaznaczona została cała mapa. Na prawym rysunku zaznaczone są tylko górne narożniki, co symbolizuje zaznaczenie górnej osi liczbowej. Rysunek 5.14 Zaznaczone obiekty mapy: mapa jako całość i górna oś liczbowa mapy SURFER. Podstawy obsługi programu. 33
5.3.2. Okno właściwości Okno właściwości zawiera opcje służące do edytowania obiektów znajdujących się w obszarze mapy. Aby uaktywnić okno właściwości dla danego obiektu należy zaznaczyć go w obszarze roboczym lub w oknie zawartości mapy. Podobnie jak w przypadku okna zawartości mapy, sterowanie wyświetlaniem okna właściwości odbywa się na zakładce View, w sekcji Show/Hide. Wygląd okna właściwości dla mapy izolinii z rozdziału Pierwsza mapa izolinii przedstawiony został poniżej. Rysunek 5.15 Struktura okna edycji parametrów mapy na bazie mapy izolinii Górny fragment okna to nazwy zakładek, na których pogrupowane są parametry sterujące wyglądem mapy. Zestaw tych zakładek i ich parametrów jest indywidualny dla każdego rodzaju mapy. Okna z zakładkami grupującymi parametry można też wywoływać dla mapy jako obiektu złożonego, przez wywołanie edycji parametrów dla obiektu oznaczonego w oknie managera obiektów przez. Rysunek 5.16 Okno edycji parametrów mapy jako obiektu złożonego 34 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Zakładki View, Scale, Frame, Info występują w tej samej formie w oknach edycji wszystkich map. Zakładka o nazwie Limits nie występuje tylko dla mapy typu 3D Wireframe, natomiast zakładka Coordinate System nie występuje w przypadku map typu 3D Wireframe oraz 3D Surface. 5.3.3. Sterowanie powiększeniem obszaru roboczego Sekcja sterowania powiększeniem tworzonego dokumentu dostępna jest w każdej aplikacji środowiska Windows i ulokowana jest na ogół w pozycji View menu głównego. Podobna sytuacja ma miejsce w programie SURFER. Ćwiczenie Temat: Elementy interfejsu użytkownika - sterowanie powiększeniem obiektów. Dla zademonstrowania możliwości programu w tym zakresie przy wykonywaniu tego ćwiczenia należy posłużyć się mapą utworzoną jako efekt ćwiczenia w rozdziale "Pierwsza mapa izolinii". 1. Wybierać kolejno opcje podane poniżej i obserwować zmianę wyglądu mapy: Fit to Window, Page, Actual Size, Full Screen. Po wyborze tej ostatniej opcji znika interfejs użytkownika i na całym ekranie wyświetlana jest wyłącznie mapa. 2. Zmieniać powiększenia w czasie rzeczywistym (Zoom Realtime). 3. Zmieniać w czasie rzeczywistym fragment mapy, widoczny na ekranie (funkcja Pan). Ikony Zoom In, Zoom Out i Zoom Rectangle pozwalają powiększać lub pomniejszać obraz wybranego fragmentu mapy. Wszystkie one znajdują się na zakładce View, w sekcji Zoom. Ćwiczenie Temat: Elementy interfejsu użytkownika sterowanie obrotem obiektów. 1. Użycie przycisku Trackball na zakładce Map Tools, służącego do zmiany punktu obserwacji obiektów 3D w czasie rzeczywistym. Działa on także dla mapy płaskiej takiej jak mapa izolinii, pozwalając na jej perspektywiczne widoki przestrzenne. Trackball to operacja na wybranym obiekcie, dlatego aby ikona ta była aktywna musi być wybrany jakiś obiekt tworzonego projektu. Lepsze efekty daje jednak obserwacja obiektów 3D, dla których punkt obserwacji SURFER. Podstawy obsługi programu. 35
zmieniany jest płynnie w czasie rzeczywistym, co daje efekt obracania obiektu przestrzennego za pomocą myszy. W celu zaobserwowania możliwości w tym zakresie wskazane jest sporządzenie mapy typu Wireframe na bazie pliku DEMOGRID.GRD. 2. Po utworzeniu mapy typu Wireframe należy kliknąć na obiekcie 3D, aby ikona Trackball stała się aktywna. Teraz należy chwycić obiekt mapy i dowolnie nią obracać. W czasie trzymania mapy i przesuwania kursora przemieszcza się kontur obiektu w formie prostopadłościanu, a po zwolnieniu przycisku myszy mapa zostaje przerysowana w nowym widoku. Rysunek 5.17 Prostopadłościan wyboru przestrzennego widoku mapy 3D 36 SURFER. Podstawy obsługi programu.
6. Praca z arkuszem danych Okno arkusza danych jest jednym z trzech okien głównych programu SURFER obok okna edycji mapy i okna podglądu siatki griddingu Grid Editor. W zależności od rozszerzenia nazwy otwieranego pliku aktywowane jest jedno z tych okien. Arkusz danych przypomina swoim wyglądem "klasyczny" arkusz kalkulacyjny, jednak jego różnice są dosyć znaczne, a wynika to z celu, jakiemu przeznaczone są arkusz kalkulacyjny i arkusz danych programu SURFER. Znacznie okrojone są opcje formatowania komórek. Dostępne są jedynie: zmiana szerokości kolumny, zmiana wysokości wiersza, zmiana tła komórki, zmiana sposobu wyświetlania liczb oraz wyrównywanie elementów w komórkach. Opcje obliczeniowe, jakich użyto w programie SURFER są ograniczone do najbardziej niezbędnych. Są to opcje sortowania (maksymalnie można wybrać trzy kolumny, względem których można sortować wiersze), transformacji zawartości kolumny lub wiersza (operacje kolumnowe typu dodawanie, odejmowanie, mnożenie) oraz 45 funkcji elementarnych (trygonometryczne, hiperboliczne, logarytmiczne, wykładnicze i inne) oraz podstawowe statystyki dotyczące wybranych kolumn. Możliwa jest również zmiana formatowania komórek z tekstowych na numeryczne oraz transpozycja wierszy lub kolumn. Konkretne kolumny w arkuszu mogą zostać przyporządkowane jako kolumny zawierające zmienny X, Y i Z. Arkuszowi danych może także zostać przypisany układ współrzędnych geograficznych oraz współrzędne te mogą być przeliczane między różnymi układami współrzędnych. Dodana została także funkcja zmiany formatu współrzędnych geograficznych do formatu dziesiętnego (np. z 20 01' 05'' E do 20,018055555556 E). Opcja Track Cursor, znajdująca się w ostatniej sekcji zakładki pozwala na śledzenie położenia konkretnego wiersza z arkusza danych na mapie utworzonej na jego podstawie. Wprowadzanie danych z klawiatury jest analogiczne do wprowadzania danych w standardowym arkuszu kalkulacyjnym i pozwala na wykorzystywanie klawiszy: [Enter], [Tab], [Ctrl] + strzałki, [Home], [End], [PageUp], [PageDown] do przemieszczania się po arkuszu, a klawisz [Shift] do zaznaczania wybranego fragmentu danych. 6.1. Otwieranie plików Bez względu na to, które z trzech podstawowych okien jest aktywne, procedura File + Open zawsze aktywuje to samo okno wyboru pliku, który ma być otwarty. W oknie tym wyświetlana jest zawartość ścieżki domyślnej, która jest ustawiana jako jeden z parametrów pracy systemu i została opisana w rozdziałach poprzednich. SURFER. Podstawy obsługi programu. 37
Rysunek 6.1 Okno otwierania plików z zawartością ścieżki domyślnej W oknie tym domyślnie wyświetlone są wszystkie rozpoznawane przez program SURFER pliki i w zależności od rodzaju wybranego pliku otwierane jest odpowiednie okno robocze. Jako pliki arkusza otwierane są między innymi pliki MS Excel z rozszerzeniem xlsx i xls, pliki z rozszerzeniem dat lub bln. Dostępne są też inne, rzadziej używane formaty arkuszy i baz danych typu Lotus 1-2-3, Symphony, Microsoft SYLK, pliki dbf, ale też zwykły tekst z ustalonymi separatorami zmiennych. Okno arkusza danych i otwarty w nim plik DEMOGRID.DAT pokazane zostało poniżej. Rysunek 6.2 Plik DEMOGRID.DAT otwarty w oknie arkusza danych programu SURFER 38 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Pierwsze trzy kolumny arkusza zostały dualnie oznaczone przez A, B i C oraz symbolami zmiennych x, y i z. Sygnalizuje to domyślne przypisanie zmiennych osi liczbowych do kolumn arkusza. Domyślne przypisanie kolumn do tych zmiennych może być modyfikowane za pomocą opcji Assign XYZ Columns w opcji Data menu głównego w oknie arkusza danych. W jednej sesji programu może być jednocześnie otwartych wiele okien każdego typu, zarówno okien edycji mapy jak i okien arkusza czy griddingu. Szybkim sposobem przechodzenia pomiędzy otwartymi oknami są zakładki w górnej części pola roboczego. 6.2. Menu główne okna arkusza danych Okno arkusza danych zawiera dodatkową zakładkę, która jest aktywna tylko gdy jest ono otwarte. Została ona przedstawiona na rysunku poniżej. Rysunek 6.3 Zakładka Data menu głównego, aktywna jedynie dla arkusza danych W sekcji Edit znajdują się narzędzia odpowiedzialne za usuwanie zawartości komórki, łączenie komórek oraz dodawanie i usuwanie wierszy i kolumn. Kolejna sekcja, Find zawiera opcje pozwalające wyszukiwać i zamieniać zawartość komórek. W sekcji Format działanie poleceń Column Width i Row Height jest oczywiste, pozwalają one ustalać szerokość kolumny i wysokość wiersza. Okno dialogowe otwarte po wyborze opcji Format Cells pozwala edytować parametry komórek. Dostępne opcje zgromadzone są na trzech zakładkach: Number, Alignment i Background. Zakładka Background pozwala wybrać tło komórki, Alignment sposób wyrównywania danych w komórce. Narzędzia znajdujące się w sekcjach Data oraz Coordinate System przedstawione zostały w kolejnych podrozdziałach. Przy otwartym oknie arkusza danych, w menu File opcja Page Setup otwiera okno edycji parametrów strony dla arkusza danych. Jest to okno odmienne od tego, które w oknie edycji mapy otwiera tak samo brzmiąca pozycja w menu okna mapy. Tutaj okno Page Setup posiada trzy zakładki: Page, Margins i Options. Pozwalają one ustawiać rozmiar strony i marginesy oraz edytować dodatkowe elementy wpływające na wygląd wydruku. SURFER. Podstawy obsługi programu. 39
6.2.1. Obliczenia w arkuszu danych Operacje liczbowe w arkuszu danych skupione są w sekcji Data. Zawiera ona siedem poleceń pokazanych na rysunku poniżej. Rysunek 6.4 Sekcja Data zawierająca operacje na danych w arkuszu Poszczególne opcje w menu pozwalają odpowiednio na: operacje kolumnowe: Transform sortowanie zawartości kolumn: Sort filtrowanie danych arkusza: Spatial Filter Z poziomu arkusza można uruchomić filtry usuwające duplikaty lub eliminujące punkty danych wejściowych spełniające określone kryteria. Działanie tych filtrów jest takie samo jak przy filtracji danych wejściowych przed procedurą griddingu (Filter Data). parametry statystyczne dla danych z zaznaczonego obszaru: Statistics zmianę formatowania komórek z tekstowego na numeryczny: Text to Number transponowanie wierszy lub kolumn: Transpose zmiana domyślnego przyporządkowania kolumn arkusza do zmiennych x, y i z: Assign XYZ Columns 6.2.2. Układ współrzędnych arkusza danych W sekcji Coordinate System znajdują się narzędzia odpowiedzialne za przypisywanie i zmianę układów współrzędnych w arkuszach danych. Poszczególne funkcję wykorzystane mogą być do: przypisania wybranego układu współrzędnych geograficznych do danych: Assign Coordinate System konwersji układu współrzędnych i sposobu rzutowania: New Projection Coordinates Zmiany formatu ukłądu współrzędnych do stopni dziesiętnych DMS to DD 40 SURFER. Podstawy obsługi programu.
6.2.3. Operacje na grupach danych Operacje obliczeniowe na grupach danych dokonywane są z użyciem opcji Transform w sekcji Data w oknie arkusza. Mogą to być operacje na kolumnach, wierszach lub wybranych komórkach. Na określonych obszarach danych można wykonywać podstawowe operacje arytmetyczne lub do wartości liczbowych w nich zawartych stosować dostępne funkcje. Wykaz funkcji elementarnych wbudowanych w środowisku programu SURFER liczy 45 pozycji. Pełny ich wykaz zawarty jest w systemie Help i można go odszukać pod hasłem Mathematical Functions. 6.2.4. Obliczenia statystyczne Dostępne statystyki opisowe w sekcji Data (opcja Statistics) to: pierwszy, ostatni wiersz danych jako zakres wierszy, dla których liczone są parametry statystyczne, liczba danych w analizowanej próbce, ilość brakujących danych, suma, minimum, maksimum, zakres jako różnica wartości maksymalnej i minimalnej, średnia, mediana, pierwszy kwartyl, trzeci kwartyl, błąd standardowy średniej, przedziały ufności średniej, wariancja, odchylenie średnie, odchylenie standardowe, współczynniki wariancji, skośności i kurtozy, parametry Kołmogorowa-Smirnowa dobroci dopasowania dla rozkładu normalnego oraz krytyczne wartości testu Kołmogorowa-Smirnowa, przy różnych poziomach ufności. SURFER. Podstawy obsługi programu. 41
7. Gridding czyli regularna siatka wartości W rozdziale "Pierwsza mapa izolinii" wspomniano już o procesie griddingu jako podstawowej i niezbędnej procedurze na etapie przetwarzania danych XYZ celem ich wizualizacji w formie mapy. Regularna siatka wartości powstająca w tym procesie jest bazą do późniejszych operacji, które w finale prowadzą do wizualizacji w formie płaskiej mapy izolinii, mapy izolinii przestrzennych czy dowolnej innej wizualizacji w formie mapy oferowanej przez program SURFER. 7.1. Procedura griddingu Plik zawierający regularną siatkę wartości jest oznaczony rozszerzeniem grd i jest produktem wyjściowym procedury griddingu uruchamianej przez wybór opcji Grid Data na zakładce Home lub Grids. 7.1.1. Zakładka Grids Zanim nastąpi omówienie szczegółów związanych z procedurą griddingu i wykorzystaniem plików grd, poświęcone zostanie trochę miejsca dla przedstawienia kolejnej zakładki w menu głównym okna edycji mapy: Grids, która nie była jeszcze omawiana. Rysunek 7.1 Zakładka Grids menu głównego Procedury w ramach zakładki Grid pogrupowane są w sześc sekcji. Pierwsza sekcja zawiera podstawową procedurę tworzenia pliku grd, procedurę pobieranie siatki griddingu z zewnętrznych serwerów, tworzenia siatki na podstawie izolinii zapisanych w formacie wektorowym, obliczania siatki na podstawie wzoru funkcji dwóch zmiennych, a także tworzenia i edycji wariogramu. Grid Data: procedura tworzenia siatki wartości na bazie danych XYZ Grid from Server: pobieranie siatki griddingu z zewnętrznego serwera Grid from Contours: tworzenie siatki griddingu na podstawie izolinii zapisanych w formacie wektorowym Function: tworzenie regularnej siatki dla funkcji określonej wzorem matematycznym Variogram: procedury modelowania wariogramu i analizy geostatystycznej danych 42 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Sekcja druga to procedury różnego rodzaju konwersji siatki griddingu, począwszy od zastosowania metod cyfrowego przetwarzania obrazów do siatki griddingu, poprzez różnego rodzaju procedury wycinania fragmentów siatki, transformacji poprzez przesunięcie, obrót czy lustrzane odbicia, aż po konwersje pliku grd do innych formatów. Blank: usuwanie fragmentów siatki, kształt konturu cięcia określony jest w pliku z rozszerzeniem bln, lub innym wektorowym formacie Filter: zastosowanie metod przetwarzania obrazów cyfrowych do siatki griddingu Convert: zapis siatki w innych formatach danych Spline Smooth: wygładzanie powierzchni siatki metodą spline Assign Coordinate System: zdefiniowanie układu współrzędnych geograficznych dla siatki griddingu Project: zmiana układu współrzędnych siatki griddingu W sekcji trzeciej zawarto procedury obliczeniowe na bazie griddingu. Pozwalają one obliczenia matematyczne na pojedynczej siatce, liczenie objętości i pól powierzchni, obliczenia na dwóch siatkach, generowania linii przekroju oraz wyznaczanie residuów w punktach wejściowych, celem oszacowania dokładności odwzorowania powierzchni. Calculus: operacje różniczkowe i całkowe na wartościach w punktach siatki Volume: obliczanie objętości i pól powierzchni pomiędzy powierzchnią siatki griddingu i płaszczyzną dla stałej wartości zmiennej z lub między dwoma powierzchniami różnych siatek wartości Math: podstawowe operacje matematyczne na wartościach w punktach siatki oraz zastosowanie funkcji elementarnych do przekształceń siatki Transform: przesuwanie, obrót i lustrzane odbicie Slice: generowanie współrzędnych punktów położonych na linii przekroju Residuals: liczenie residuów pomiędzy powierzchnią siatki a punktami danych wejściowych Point Sample: wyznaczanie wartości siatki griddingu w konkretnych punktach XY Kolejna sekcja zawiera narzędzia zmiany rozmiaru siatki griddingu. Należą do nich: Mosaic: generowanie nowej siatki przez kombinacje siatek składowych w tym samym układzie współrzędnych Extract: wycinanie fragmentów siatki w oparciu o współrzędne prostokątne W dwóch ostatnich sekcjach znajdują się narzędzia dotyczące informacji o siatce griddingu oraz narzędzie wywołania okna edycji siatki griddingu: Grid Editor: wywołanie trzeciego rodzaju okna roboczego, jakim jest okno podglądu i edycji siatki griddingu Grid Info: okno zawierające informacje o siatce griddingu. SURFER. Podstawy obsługi programu. 43
7.1.2. Okno edycji siatki griddingu Jak już wspomniano wcześniej, okno podglądu i edycji pliku grd jest jednym z trzech okien roboczych w środowisku programu SURFER. Ten typ okna jest otwierany gdy w opcji File + Open zostanie wybrany plik z rozszerzeniem grd lub na zakładce Grids menu głównego wybrane zostanie polecenie Grid Editor. Plik DEMOGRID.GRD otwarty w oknie edycji griddingu pokazany został poniżej. Rysunek 7.2 Okno edycji siatki griddingu Najważniejsze narzędzia okna edycji siatki griddingu zawarte zostały w sekcji Tools zakładki Grid Editor, która aktywna jest tylko, gdy otwarte jest okno edycji siatki. Znajdują się tam następujące pozycje: Select: narzędzie wyboru węzła siatki griddingu. Wartość zmiennej Z w wybranym węźle przedstawiona jest w oknie powyżej obszaru roboczego Brush: narzędzie przypisywania węzłom konkretnej wartości zmiennej Z. Wybraną zmienną można przypisywać pędzlem o zadanym rozmiarze Warp: przeciąganie wartości węzłów sitaki. Narzędzie to pozwala na manualne przeciąganie konkretnych wartości siatki griddingu. Sterowanie natężeniem przeciągania odbywa się za pomocą dwóch parametrów: Density i Pressure Smooth: narzędzie służące do wygładzania izolinii. Również tutaj parametrami sterowania są Density i Pressure Push Down: Zmniejszanie wartości w węzłach siatki na zadanym obszarze 44 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Pull Up: Zwiększanie wartości w węzłach siatki na zadanym obszarze Eraser: narzędzie gumki, służące do deaktywowania węzłów w siatce. Jego działanie jest analogiczne do procedury Blank z zakładki Grids Eyedropper: narzędzie pipety, służące do kopiowania wartości zmiennej Z z wybranego węzła do schowka Funkcję znajdujące się w pozostałych sekcjach są analogiczne do funkcji przedstawianych w poprzednich rozdziałach i nie wymagają komentarza. Wyjątkiem jest funkcja Update Layer, która staje się aktywna, gdy okno Grid Editor wywołane zostanie z poziomu mapy otworzonej już w programie. Jej użycie powoduje uaktualnienie warstwy mapy, której siatka jest obecnie edytowana. W oknie edytora siatki symbolem oznaczane są węzły siatki. Czerwony symbol diamentu oznacza wyselekcjonowany węzeł aktywny. W edytorze sitaki griddingu nie można zmieniać geometrii siatki, czyli zmiennych x i y węzłów siatki. W oknie zawartości mapy Contents przedstawione są cztery pozycje, które reprezentują elementy składające się na wygląd obszaru roboczego okna edycji siatki griddingu. Należą do nich: Node Labels: reprezentujący etykiety węzłów siatki, za pomocą których wyświetlić można wartość zmiennej Z w danym punkcie Node Symbols: odpowiada symbolowi węzła siatki Contours: element odpowiadający izoliniom Color Fill: reprezentuje wypełnienie poziomów pomiędzy izoliniami Wszystkie powyższe obiekty mają swoje charakterystyczne parametry, którymi sterować można w oknie właściwości Properties. 7.1.3. Generowanie siatki wartości na bazie danych XYZ Procedura generowania pliku regularnej siatki wartości rozpoczyna się wyborem opcji Grid Data na zakładce Home lub Grids. W pierwszej kolejności zgłasza się okno wyboru pliku, który zawiera wejściowe dane XYZ. W oknie tym widoczne są wszystkie formaty arkuszy danych rozpoznawane przez program. Po wyborze pliku ukazuje się okno dialogowe Grid Data, w którym można ustalić parametry sterujące procesem interpolacyjnego generowania siatki. Do podstawowych opcji wyboru należą: wybór danych stanowiących zmienne x, y i z, geometria siatki czyli zakres zmiennych x i y oraz ilość linii regularnej siatki wartości w obu kierunkach, wybór metody griddingu, nazwy pliku wynikowego oraz pole wyboru sterujące wyświetlaniem raportu griddingu. Okno Grid Data zostało pokazane na rysunku poniżej. SURFER. Podstawy obsługi programu. 45
Rysunek 7.3 Okno doboru parametrów procedury griddingu Oprócz możliwości wyboru parametrów wymienionych powyżej zawiera ono przyciski do ustalenia parametrów filtrowania danych wejściowych, otwierania okna podglądu danych XYZ, wyświetlania statystyk opisowych dla danych wejściowych, otwierania okna edycji zaawansowanych parametrów wybranej metody griddingu oraz uruchamiania procedury oceny jakości griddingu. Wszystkie parametry pracy procedury griddingu, włącznie z zaawansowanymi parametrami wybranej metody griddingu, są dobierane automatycznie do charakteru zmienności danych wejściowych. Oznacza to, że nie ma konieczności modyfikowania czegokolwiek w oknie Grid Data i naciśnięcie klawisza uruchamia procedure interpolacyjną, mającą na celu wyznaczenie regularnej siatki wartości. Ten wariant pracy zalecany jest szczególnie dla początkujących użytkowników programu, gdyż pozwala uruchamiać procedurę griddingu bez wnikania w szczegóły jej parametrów, które przez program dobierane są optymalnie do charakteru danych wejściowych. Pole edycji Output Grid File pozwala wybrać lokalizację i nazwę wyjściowego pliku grd, który będzie zawierał wartości wyznaczonej siatki. Po zakończeniu procesu griddingu program może wykonać określoną akcję informującą użytkownika o zakończeniu obliczeń. Może być generowany dźwięk lub wyświetlane okno informacyjne z komunikatem, pokazanym poniżej. 46 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Rysunek 7.4 Okno z komunikatem informującym o zakończeniu procesu griddingu 7.1.3.1. Wybór zmiennych Sekcja wyboru danych wejściowych pokazana jest poniżej. W tytule sekcji podana jest liczba punktów danych wejściowych w otwartym pliku danych XYZ. Każda lista wyboru pozwala wskazać gdzie w arkuszu znajdują się dane dla zmiennej x, y i z. Rysunek 7.5 Sekcja wyboru danych wejściowych i ich analizy 7.1.3.2. Parametry geometrii regularnej siatki wartości Grid Line Geometry to grupa opcji sterująca granicznymi wartościami griddingu oraz gęstością siatki. Po otwarciu okna Grid Data w polach edycji ustawione są automatycznie wyznaczone przez program wartości, bazujące na zakresie zmienności danych wejściowych. Rysunek 7.6 Sekcja edycji geometrii griddingu Dwa wiersze pól edycji oznaczone są jako X Direction dla kierunku osi x i Y Direction dla osi y. Kolumny Minimum i Maximum podają graniczne wartości dla SURFER. Podstawy obsługi programu. 47
współrzędnych x i y regularnej siatki wartości, kolumna Spacing określa przyrost zmiennej x i y dla siatki, a parametr # of Nodes określa liczbę linii węzłów siatki w każdym kierunku. Wartości w kolumnach są wzajemnie zależne, dlatego zmiana jednej z nich pociąga za sobą automatyczną zmianę innych. SURFER automatycznie wylicza wartości maksymalne i minimalne dla osi x i y i te wartości są przyjmowane jako graniczne wartości siatki griddingu. 7.1.3.3. Wybór metody griddingu Lista wyboru Gridding Method pozwala wybrać jedną z dostępnych 12 metod griddingu. Pełna ich lista została pokazana poniżej. Domyślnie program proponuje metodę Kriging. Jest to metoda, która daje najlepsze efekty przy najbardziej szerokiej klasie problemów, dlatego zalecane jest na początku stosowanie właśnie tej metody, bez modyfikacji jej parametrów. Rysunek 7.7 Pełna lista dostępnych metod griddingu Każda z metod posiada zestaw parametrów, które jednak są przeznaczone dla zaawansowanego użytkownika. Procedury modyfikacji parametrów każdej z metod są uruchamiane kliknięciem na przycisk. Który gridding jest lepszy lub która metoda daje lepsze wyniki, to pytania które towarzyszą każdej wizualizacji w formie mapy izolinii, nie tylko w środowisku programu SURFER. Pytanie jak dokładnie wyliczona regularna siatka wartości odwzorowuje poszukiwaną powierzchnię jest pytaniem podstawowym. Skoro do wyboru pozostaje wiele metod griddingu i każda z nich dysponuje wieloma parametrami, to zagadnienie wyboru najlepszego rozwiązania jest bardzo istotne. SURFER domyślnie proponuje stosowanie metody Kriging oraz automatycznie dobiera wszystkie parametry. Według producenta, algorytm Kriging w środowisku programu SURFER daje najlepsze wyniki w najbardziej szerokim spektrum zagadnień, podlegających wizualizacji w formie mapy izolinii liczonych metodami interpolacyjnymi. Kriging nie tylko w opinii producenta 48 SURFER. Podstawy obsługi programu.
programu daje najlepsze wyniki. Do tego poglądu skłania się szerokie grono specjalistów z zakresu modelowania numerycznego. 7.1.3.4. Raport griddingu Okno Grid Data zawiera pole wyboru Grid Report. Jeśli pole to jest zaznaczone, to po zakończeniu procedury griddingu otwierane jest okno raportu, w którym zawarta jest informacja o dokonanych obliczeniach oraz podany jest zestaw parametrów statystycznych charakteryzujących dane wejściowe. Raport może być zapisany w formie pliku tekstowego lub w formacie rtf. SURFER. Podstawy obsługi programu. 49
8. Tworzenie map Tworzenie map to podstawowa funkcja programu SURFER. Menu główne na zakładce Home, w sekcji New Map zawiera wszystkie procedury, które są wykorzystywane do tworzenia prezentacji w formie map. Rysunek 8.1 Zakładka Home menu głównego zawierająca procedury tworzenia nowej mapy Bazą dla każdej mapy jest plik zawierający regularną siatkę wartości. Standardowo są to pliki z rozszerzeniem grd. Dlatego po wyborze opcji kreślenia mapy pojawia się okno umożliwiające wybór pliku siatki. Wybór rodzaju mapy dokonuje się poprzez odpowiednią ikonę w sekcji New Map zakładki Home. Plikiem wejściowym do tworzenia mapy jest plik w formacie grd zawierający dane regularnej siatki wartości. Wynikową prezentację w formie mapy można zapisać jako plik formatu srf. Jest to format dokumentu przygotowywanego w środowisku programu 8.1. Rodzaje map Wszystkie rodzaje map, jakie mogą być tworzone w środowisku programu SURFER wymienione są w menu pokazanym na rysunku na początku tego rozdziału. Ikony przypisane do każdego rodzaju mapy zostały pokazane w wykazie poniżej. Base Map (mapa bazowa) Mapa bazowa pozwala nanieść granice obszarów do tworzonej prezentacji: obiekty liniowe oraz punktowe, które są umiejscawiane na podstawie ich współrzędnych. Ten rodzaj mapy bazuje na pliku bln lub plikach o podobnej zawartości, które zawierają informacje geograficzne w określonym formacie. Ten typ wizualizacji nie potrzebuje pliku siatki wartości grd i często jest wykorzystywany w prezentacjach wielowarstwowych. Base Map from Server (mapa bazowa z serwera) Opcja ta pozwala na pobranie mapy bazowej z zewnętrznych serwerów. Znajdują się tam mapy lotnicze, satelitarne, topograficzne i wiele innych. Za pomocą specjalnych narzędzi pobrać można dowolnie wybrany fragment mapy. Empty Base Map (pusta mapa bazowa) 50 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Wybranie tej opcji spowoduje stworzenie pustej mapy bazowej, do której następnie mogą być dodawane kolejne elementy. Contour Map (mapa izolinii) Obraz trójwymiarowej powierzchni XYZ przedstawiany jest jako płaska mapa izolinii, które łączą punkty płaszczyzny XY o tej samej wartości współrzędnej Z. Post Map (mapa punktów) Mapa punktów pozwala nanieść punkty wg ich współrzędnych określonych w arkuszu danych. Do wykreślenia potrzebny jest tylko arkusz danych w jednym z obsługiwanych formatów. Nie jest potrzebny plik regularnej siatki wartości. Mapa ta występuje w dwóch wariantach, jako zwykła mapa punktów lub mapa klasyfikowana. Image Map (mapa rastrowa) Mapa rastrowa to rodzaj obrazu w formie mapy bitów, bazującego na regularnej siatce wartości. Wartość zmiennej z decyduje o odcieniu pikseli mapy bitowej. Shaded Refief Map (cieniowana mapa reliefowa) Cieniowana mapa reliefowa jest rodzajem mapy rastrowej, która dzięki zastosowaniu oświetlenia powierzchni pozwala wydobyć efekt obrazu przestrzennego. Vector Map (mapa wektorowa) Jest to często wykorzystywany w prezentacjach wielowarstwowych rodzaj wizualizacji danych, pozwalający nanieść na mapę zasadniczą wektory symbolizujące wielkość i kierunek zmian określonego parametru. Mapa ta występuje w formie opartej na jednej lub dwóch siatkach wartości, dlatego zróżnicowano wygląd ikony. Watershed Map (mapa zlewni) Mapa zlewni wprowadzona do programu w wersji 11 przedstawia płaski obraz zlewni na danej siatce griddingu, czyli kierunki spływi wody na danym obszarze. Dzieli sietkę wartości na obszary, z których woda odprowadzana jest strumieniami w określonym kierunku. 3D Wireframe (przestrzenny obraz siatki) Ten typ mapy to przestrzenny obraz regularnej siatki wartości, w żargonie zwany często drucianką. To forma prezentacji regularnej siatki wartości, w której izolinie mogą łączyć punkty o tej samej wartość X, Y lub Z. Pozwala kolorować izolinie, ale nie daje możliwości wypełnienia przestrzeni pomiędzy nimi, chyba że zastosować wizualizację wielowarstwową. SURFER. Podstawy obsługi programu. 51
3D Surface (mapa powierzchniowa) Mapa powierzchniowa, zbliżona jest do przestrzennego obrazu siatki wartości, ale może być wypełniona kolorem, a możliwość dodania oświetlenia pozwala uzyskać bardzo plastyczne wizualizacje. Tworzenie każdej mapy rozpoczyna się otwarciem okna wyboru pliku danych wejściowych. Dla większości rodzajów map jest to plik regularnej siatki wartości grd. Tylko dwa rodzaje map bazują na innych formatach plików wejściowych. Danymi dla mapy punktów są punkty danych zgromadzone w arkuszu danych w jednym z akceptowanych formatów. Mapa bazowa korzysta z obiektów zapisanych w plikach formatu bln. Po wyborze pliku danych wejściowych w oknie mapy umieszczony zostaje obiekt złożony, składający się z osi układu współrzędnych oraz odpowiedniego obiektu mapy. Dla wykreślenia mapy program przyjmuje domyślne lub ostatnio ustawione wartości wszystkich parametrów sterujących jej wyglądem. Parametry kreślenia map są zapamiętywane przez system i nawet po kolejnym uruchomieniu programu są one uwzględniane. 8.2. Edycja parametrów mapy Rozdział ten pokazuje możliwości w zakresie edycji parametrów mapy na przykładzie mapy izolinii. Pozostałe rodzaje map mają indywidualne zestawy parametrów, ale proces ich edycji przebiega podobnie. 8.2.1. Okno edycji mapy izolinii, zakładka General Zakładka ta pokazana została na Rysunek 5.15 Struktura okna edycji parametrów mapy na bazie mapy izolinii. Zawiera ona parametry pogrupowane w dwóch sekcjach. Znajdują się tam informacje o lokalizacji pliku griddingu, zastosowanym wygładzaniu, parametry linii nieciągłości w siatce griddingu, jeśli została ona zdefiniowana, a także parametry obszarów zakrytych. 8.2.2. Okno edycji mapy izolinii, zakładka Levels Zakładka Levels podzielona została na pięć sekcji. Program SURFER 14 daje możliwość zmieniania parametrów poziomów mapy izoliniowej na trzy sposoby: uproszczony (Simple), logarytmiczny (Logarythmic) oraz zaawansowany (Advanced). Wyboru sposobu edycji parametrów dokonać można w sekcji General w wierszu Level 52 SURFER. Podstawy obsługi programu.
method. W przypadku metody uproszczonej najważniejsza dla początkującego użytkownika jest sekcja Filled Contours. Sekcja ta zawiera dwa pola wyboru: Fill Contours oraz Color Scale. Zaznaczenie pierwszego z nich powoduje wypełnienie kolorem przestrzeni między poziomicami. Zaznaczenie drugiego pola skutkuje dodaniem do mapy legendy skali kolorowej. Poniżej zaprezentowana została zaawansowana metoda (Advanced) edycji parametrów poziomów mapy izoliniowej. Rysunek 8.2 Okno zaawansowanej edycji parametrów poziomów mapy izoliniowej Nagłówki kolumn na oknie Levels for map stanowią przyciski, które wywołują odpowiednie procedury modyfikacji wybranych parametrów: Level: wartości poziomic, Line: atrybuty linii, którymi kreślone są poziomice, Fill: parametry wypełnienia przestrzeni między izoliniami, Label: etykiety izolinii, Hach: znaczniki kierunku zmiany wartości poziomic. Kliknięcie na każdym z nagłówków otwiera okno edycji odpowiedniej grupy parametrów. 8.2.3. Okno edycji mapy izolinii, zakładka Layer W oknach edycji parametrów map programu SURFER dostępna jest zakładka o nazwie Layer. Zakładka ta zawiera tylko jeden parametr, a jej rola polega wyłącznie na sterowaniu atrybutem przeźroczystości mapy właściwej jako całości. Parametr Opacity, ustawiany w formie suwaka lub przez edycję pola numerycznego pozwala ustawić przeźroczystość mapy właściwej w granicach od 0 do 100% SURFER. Podstawy obsługi programu. 53
8.2.4. Okno edycji mapy izolinii, zakładka Coordinate System Okno edycji parametrów map izoliniowych wyposażone zostało w zakładkę Coordinate System, dającą możliwość ustawienia preferowanego układu współrzędnych geograficznych dla danych oraz sprawdzenia jego parametrów. Program SURFER oferuje do wyboru szeroką gamę układów współrzędnych geograficznych, a także daje możliwość tworzenia własnych układów. 8.2.5. Okno edycji mapy izolinii, zakładka Info Ostatnia z zakładek znajdujących się w okna parametrów map izoliniowych daje możliwość przypisywania mapie określonych atrybutów, wraz z nadawaniem im odpowiednich wartości. Umożliwia także skopiowanie zbioru atrybutów z wartościami do schowka systemu Windows. 8.2.6. Przykład edycji parametrów mapy izolinii Edycja parametrów mapy izolinii zostanie prześledzona na bazie poniższego ćwiczenia, w którym edycji poddana zostanie mapa utworzona na bazie pliku siatki demogrid.grd. Ćwiczenie Temat: Dostosowywanie wyglądu mapy izolinii Na podstawie siatki demogrid.grd wykonać mapę izolinii i edytować parametry jej wyglądu według opisu zawartego poniżej. 1. Zmiana wyglądu izolinii. Zmienić kolor izolinii na niebieski i ustawić grubość izolinii wynoszącą 0.5 mm. 3. Zmienić kolory izolinii od jasnoniebieskiego do granatowego oraz grubość linii od najmniejszej do 0.5 mm W oknie Properties, wybrać zakładkę Levels i ustawić zaawansowaną metodę edycji parametrów (Advanced), kliknąć nagłówek kolumny i w sekcji Properties w pierwszym przypadku zaznaczyć opcję Uniform i ustawić kolor niebieski oraz grubość linii 0.05 cm. W drugim przypadku wybrać opcję Gradational i poprzez opcję Color ustalić wymaganą paletę kolorów oraz zakres grubości kreski linii w polach Min Width i Max Width. 54 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Rysunek 8.3 Różnicowane grubości i kolor izolinii 2. Zmieniać liczbę izolinii czyli ich gęstość Ustawić skok wartości izolinii wynoszący 4 oraz 3 i zaobserwować różnicę. W oknie Properties wybrać zakładkę Levels i uproszczoną metodę edycji parametrów (Simple). W sekcji General w wierszu Contour Interval ustawić wartość 4 oraz 3, dla każdej z tych wartości wykonać mapę izolinii. Parametr ten podaje skok między wartościami izolinii. Jego zmniejszanie powoduje wzrost gęstości izolinii. Rysunek 8.4 Różne gęstości izolinii 3. Etykiety izolinii. Załączyć opis wszystkich izolinii Na zakładce Levels wybrać zaawansowaną metodę edycji parametrów (Advanced), kliknąć nagłówek kolumny, w sekcji Affected Levels ustawić parametry First=1, Set=1, Skip=0. Na rysunku dla większej czytelności etykiet ograniczono zakres SURFER. Podstawy obsługi programu. 55
mapy do wartości od 4 do 9 dla osi x oraz od 3 do 7 dla osi y. Zmodyfikowano też wygląd osi liczbowych. Rysunek 8.5 Etykiety dla wyciętego fragmentu mapy. 4. Kontur izolinii dla wartości 70 i 90 - ustawić grubość linii 0.9 mm Podwójne kliknięcie w odpowiednim wierszu w kolumnie Line otwiera okno indywidualnej korekty parametrów wybranej izolinii. Rysunek 8.6 Zmiana wyglądu indywidualnych izolinii 56 SURFER. Podstawy obsługi programu.
5. Znaczniki kierunku spadku wartości funkcji. Dla izolinii 75 dodać znaczniki kierunku spadku powierzchni. Na zakładce Levels wybrać zaawansowaną metodę edycji parametrów (Advanced), kliknąć nagłówek kolumny. W otwartym oknie usunąć zaznaczenie pola Hachure Closed Contour Only, kliknąć dwukrotnie w kolumnie Hach w wierszu opisanym wartością 75, aby tekst zmienił wartość na Yes. Rysunek 8.7 Dodane znaczniki spadku dla wybranych izolinii 6. Kolorowanie mapy 7. Wypełnić obszary między izoliniami odcieniami szarości. W oknie Properties na zakładce Levels wybrać uproszczoną metodę edycji (Simple) i zaznaczyć pole wyboru Fill Contours. 8. W wierszu Fill Colors kliknąć na ikonę i ustawić paletę stopni szarości. Ustawić 10% koloru czarnego dla minimalnych wartości funkcji i 70% koloru czarnego dla wartości największych. Rysunek 8.8 Ustawianie krańcowych kolorów dla definiowanej palety SURFER. Podstawy obsługi programu. 57
9. Dodać legendę do rysunku Na zakładce Levels zaznaczyć pole Color Scale w sekcji Filled Contours. Pole to staje się aktywne, gdy zostanie zaznaczone pole wyboru Fill Contours. Rysunek 8.9 Kolorowana mapa izolinii w wybranej palecie kolorów 10. Trzypunktowa paleta kolorów Zamiast skali szarości dobrać paletę wg zasady: dla minimum wartości ( z 20 ) ustawić kolor żółty, dla maksimum ( z 105 ) kolor brązowy oraz ustawić kolor czerwony jako kolor pośredni dla wartości z 70. Ustawić kolory skrajne na podobnej zasadzie jak palety skali szarości. Kliknąć pomiędzy znacznikami palety, aby dodać nowy znacznik definiowania koloru, w polu po prawej stronie wpisać wartość 70. Wskazać kolor czerwony dla tego znacznika. Liczbę punktów zdefiniowanego koloru można dowolnie zwiększać. 58 SURFER. Podstawy obsługi programu.
Rysunek 8.10 Definiowane palety z trzema punktami definicji koloru Kliknąć przycisk mapę. celem przeniesienia wprowadzonych zmian na Rysunek 8.11 Wygląd mapy izolinii może być zmieniamy dowolnie. Edycja parametrów mapy izolinii daje nieograniczone możliwości kształtowania ich wyglądu. Każdy element mapy może być edytowany i jego wygląd może być dostosowywany do wymagań użytkownika programu. SURFER. Podstawy obsługi programu. 59