利用Surfer实现多分辨率公共领域DEM数据可视化
莱斯特·安德森理学学士，D.I.C理学硕士
构造地质学家和制图师
介绍
作为一名专业的地质学家，我花了很多年的时间为各种类型的数据制作地图，从高程模型到地球物理数据(例如重力和磁力)，而且很明显，我们对如何最好地以地图形式显示数据都有不同的观点。
从手绘地图到基于计算机的地图绘制的转变在速度和数据呈现方面都产生了巨大的变化。然而，它确实会导致数据以各种空间分辨率出现的问题，特别是对于数字高程模型(DEM)数据。万博体育倒闭例如，在区域地图中经常可以看到用该像素比例尺绘制的全分辨率SRTM数据(~90m)，其中不需要这样的细节，但在许多情况下，这样做是为了方便。现在的计算能力已经达到了处理非常大的栅格文件不是问题的水平，但是为GIS项目或地图打印决定数据的最佳分辨率却经常被忽视。
本文重点介绍了基于web的Java应用程序的使用，该应用程序允许用户为手头的研究细化数据的空间比例，并最终确定地图的最终比例。Ryan等人(2009)设计了一种更系统的地形(和测深)数据方法，使像素分辨率成为感兴趣区域的函数;他们合成了被称为“全球多分辨率地形”(GMRT)的多分辨率地形数据。
全球多分辨率地形(GMRT)数据
GMRT数据是一个全球DEM模型，其中包括大量数据，包括高分辨率测深数据，以及根据位置不同分辨率的地形高程。万博体育倒闭数据可透过网页入口(http://www.marine-geo.org/portals/gmrt/)，用户可以在地图上使用简单的选择工具生成地图，然后选择将其保存为各种格式的网格，并与Golden Software的Surfer程序(万博手机版官网网址//www.a1classiccar.com）.GMRT让所有用户免费获得原本难以整理的数据，并可在各种软件包中使用;Surfer 2D和3D地图软件是探索这些数据的好工具。
下图显示了web应用程序的通用搜索工具，当一个人放大数据时，空间(像素)分辨率发生了变化。以亚速尔群岛地区为例，大视图的像素分辨率可能为3公里，但查看较小区域，像素分辨率增加到250米:
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| 从Marine Geo网站门户下载全球DEM模型。 |
各种网格数据格式包括GMT、GeoTIFF和ascii Raster，此外还可以为感兴趣的区域定义可用的网格分辨率。万博体育倒闭此时，用户应该考虑生成的地图的最佳分辨率是什么。新的数据不断被添加到GMRT中，因此它是一个不断发展的数据源。
更多的数据集，包括一些地区的激光雷达数据，可以使用GeoMapApp Java应用程序(http://www.geomapapp.org/）.在这种情况下，运行一个应用程序来访问数据，包括DEM数据，地球物理(重力，磁力，断层扫描)和更多。非常高分辨率的激光雷达数据可以访问一些高达1m分辨率的区域!
如下所示，GeoMapApp的用户界面很容易理解，并且再次允许将地图视图保存为网格;有关申请程序的详细信息请参阅申请网站。
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| 使用GeoMapApp访问其他数据集，包括某些地区的激光雷达数据。 |
在Surfer中集成多分辨率数据
确定地图区域并以选择的格式保存数据后，就可以很容易地将其导入Surfer。在这个阶段，可以选择将数据作为法线光栅图处理，覆盖其他数据或应用进一步处理(例如形态测量分析)。
通过比较，夏威夷岛的图像来源于Sandwell and Smith地形图(第18版)(Smith and Sandwell, 1997)作为插图视图。很明显，地形和测深的广泛元素是可见的，1弧分(~1.85公里)的标称分辨率在精细尺度上是无用的。
显示为Surfer 3D表面的GMRT数据要详细得多，这样就可以定义与南部裂谷带和“大裂缝”相关的小尺度特征。与Surfer中的所有数据一样，颜色比例的选择应该适合数据。在这个例子中，我使用了我自己设计的自定义颜色坡道，它最初是为GMT开发的，但后来被用于《冲浪者》，这样我们就有了一个清晰的地形、测深和零海拔的定义。
根据所进行的分析，可能需要调整照明矢量的选择，以突出感兴趣的关键特征。Surfer应用程序有大量的工具，在最新版本(版本15)中更多，但即使使用较早的版本(例如版本10)，你仍然可以生成漂亮的地图和表面视图。
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| 夏威夷岛GMRT数据显示为Surfer 3D表面。 |
亚速尔群岛地区是GMRT数据的一个很好的例子，我们有各种各样的数据源，包括大西洋中脊的多波束测深和岛屿周围的详细调查数据。在Surfer中，很容易从单独的文件中添加更多的地图细节，例如地名。随着视野越来越近，细节水平也越来越高;多分辨率数据库的一个功能。从制图的角度来看，GMRT系统不需要始终拥有区域视图的最高分辨率数据和相关的大文件;始终选择适合感兴趣领域的分辨率。
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| 亚速尔群岛地区有多种数据源，包括多波束测深。 |
Surfer允许用户组合各种数据来帮助进行区域解释，在下面的例子中，Surfer基础地图是从加利福尼亚断层数据库创建的，并作为shapefile导入。根据GMRT数据在更大范围内定义了加州主要的断层系统。在这里，选择最佳视角来突出数据中的特征或线条趋势是很重要的。一般来说，美国的数据在30m左右，ASTER数据(10m)提供了额外的细节。
使用Surfer，编译复杂的项目非常容易，就像使用GIS程序一样。以加州为例，我们可以使用3D表面视图或阴影地形图来绘制主要断层，并显示其与景观形态的相关性。
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| 加利福尼亚断层系统的三维表面视图。 |
在Surfer中使用阴影浮雕地图的大峡谷区域视图，图像覆盖和透明度应用。将Surfer和GMRT数据结合起来是一个完美的组合，如果您的地图需要更大或更详细的比例，只需返回web门户(或应用程序)并调整感兴趣区域的细节即可。
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| 大峡谷的区域景观。 |
通过GeoMapApp获取的GMRT数据允许访问选定区域的高分辨率激光雷达数据;更多的区域一直在增加。根据感兴趣的区域，从大到小，可以选择相同的网格分辨率。下面的例子是基于俄勒冈州火山口湖区域的激光雷达数据，该数据在Cascades区域的全分辨率为3m。
在这里，我们可以看到空间分辨率是如何随所选区域的不同而变化的。因此，从更大的角度来看，来自GMRT的数据将在50米，近距离观察将其推至10米(红色轮廓)，最后是3米的Wizard Island详细视图。
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| 俄勒冈州火山口湖地区的激光雷达数据。 |
总结
总之，我当然建议用户使用GMRT数据来快速生成地图。这是冲浪用户的完美选择，无论什么水平的技能。考虑到随着新调查的增加，数据总是会被修改，你可以确保有最新的信息。
无论你是地质学家还是纯粹的制图师，我们的星球都有很多值得发现的地方;祝您测绘愉快!
参考文献
Ryan, w.b.f.， S.M. Carbotte, J.O. Coplan, S. O'Hara, A. Melkonian, R. Arko, R.A. Weissel, V. Ferrini, A. Goodwillie, F. Nitsche, J. Bonczkowski和R. Zemsky(2009)。全球多分辨率地形综合，地球化学。地球物理学。Geosyst。， 10, Q03014, doi:10.1029/2008 gc002332
史密斯，W. H. F.和D. T.桑德威尔。(1997)卫星测高和船舶测深的全球海底地形，《科学》，第277期，第1957-1962页。
桑德威尔，D. T.， R. D.米
