南方CASS软件在水文分析计算中的应用技巧

2015-06-28李熙刘永亮李国栋

城市勘测 2015年2期

李熙，刘永亮，李国栋

(江苏省水文水资源勘测局盐城分局，江苏盐城 224002)

1 概述

在水文情报预报、水资源管理计算分析中，常常需要用图形方式来描述水文要素在地域面上的分布情况。例如:反映某个地区或某个流域的降雨分布、土壤墒情、水质状况、地下水变化情况及水资源配置等。通过绘制阴影笼罩图、等值线图等，使人们能够更加直观地了解和掌握这些水文要素在空间、平面上的分布及变化发展状况。如果用传统的手工方法绘制这类图形，势必耗费大量的时间且不美观。随着计算机技术的不断发展，现在可以借助于计算机，应用南方CASS 7.1 专业软件便能轻松快捷地制作出完美的各种水文要素分析图形。

南方CASS 7.1 数字化地形地籍成图软件，是南方测绘仪器公司在AutoCAD 平台上开发的新一代数字化测绘数据采集系统。广泛应用于地形测量、地籍测量、工程测量的数字化图形处理，其主要特色是面向GIS，实现了数字化成图系统与GIS 的无缝衔接，充分利用CAD 的最新技术，全面采用真彩色XP 风格界面。在电子平板、DTM 建模及等高线绘制、地籍应用、工程应用、数字地图与GPS 集成等诸多方面都有突破性进展［1］。同时南方CASS 7.1 大量使用真彩色快捷工具按钮，全新的CELL 技术，使界面操作、数据浏览管理、系统设置更加美观方便。

以下主要介绍应用南方CASS 7.1 地形地籍成图软件，在水文、水资源分析评价中，用于绘制各种平面、渲染及含有背景图片的等值线彩色图形及其输出等功能的实现方法。

2 背景图的嵌入

要绘制含有背景图的图形，首先要根据需求获取某个地区或某个流域的站网图作为原图，插入到南方CASS 7.1 绘图窗口中，作为绘制水文要素图形的背景图，这幅图形可以是矢量图也可以是光栅图。如图1所示:

图1 盐城市地下水站网分布图

矢量图:可直接导入，导入时注意比例要一致。

光栅图:利用南方CASS 7.1 光栅图像工具可以直接对光栅图进行图形纠正，并利用屏幕菜单进行图形数字化。操作步骤如下:通过“工具”菜单下的“光栅图像→插入图像”项插入一幅扫描好的栅格图，这时会弹出图像管理对话框，选择“附着”按钮，弹出选择图像文件对话框，选择要插入的光栅图，点击“打开”按钮，进入图形管理对话框，选择好图形后，点击“确定”。命令行将提示:

输入图像的插入点坐标＜0，0＞:

输入图像的插入点坐标或直接在屏幕上点取，系统默认为(0，0)

图像的大小:Width:1．000000，Height:0．828415，Millimeters

命令行显示图像的大小，直接回车;

图形缩放比例r＜1＞:

根据插入图形的比例尺输入后，回车确定;直接回车则系统默认为1∶500。

如果栅格图在扫描时进行了缩放处理，则必须要进行图形纠正处理。方法是:先量得原图外框线尺寸，然后根据原图比例尺计算出它的实际长度和宽度，在屏幕上以(0，0)为基点绘制一个图框，将以(0，0)为基点插入的光栅图像，以(0，0)为基点进行缩放处理，使原图外框线与绘制的图框重合。

屏幕菜单进行图形数字化:主要是在屏幕依据底图，描绘出各类边界线，以便计算分析时对相关功能区面积的查询标注。

经过这些处理过程后，插入的光栅图与原图的比例和边界范围基本一致。统一比例与边界范围，目的是保证在后续平面图形上进行数值查询计算时的精度。

3 与计算分析相关功能的应用

3.1 面积的查询标注

在绘制分析图形时，往往需要在背景图上对行政区、流域区、功能区的面积、名称进行查询与标注，用以展示分析对象在地理空间的位置与分布情况，或从图上提取分析过程中所需要功能区的面积等。

(1)查询实体面积

用鼠标点取“工程应用”菜单中“查询实体面积”;提示:(1)选取实体边线(2)点取实体内部点＜1＞2;

输入区域内一点;提示:区域是否正确?(Y/N)＜Y＞y;提示:是否注记?(Y/N)＜N＞y。提示:实体面积为XXXX 平方米;并标注实体区域内部:XXXX 平方米，合XXXX 亩。

(2)计算并注记实体面积

用鼠标点取“工程应用”菜单中“计算并注记实地面积”目录下的“指定范围内的面积”。

提示:1、选目标/2、选图层/3、选指定图层的目标＜1＞

输入1:即要求您用鼠标指定需计算面积的地物，可用窗选、点选等方式，计算结果注记在地物重心上，且用青色阴影线标示;

输入2:系统提示您输入图层名，结果把该图层的封闭复合线地物面积全部计算出来并注记在重心上，且用青色阴影线标示;

输入3:则先选图层，再选择目标，特别采用窗选时系统自动过滤，只计算注记指定图层被选中的以复合线封闭的地物。

提示:加上青色阴影线区域的总面积=XXXX 平方米

(3)统计指定区域的面积

该功能用来将上面注记在图上的面积累加起来，用鼠标点取“工程应用”菜单下的“统计指定区域的面积”。

提示:Select object 选择面积文字注记:用鼠标拉一个窗口即可;提示:总面积=XXXX 平方米。

(4)计算指定点所围成的面积

用鼠标点取“工程应用”菜单下的“指定点所围成的面积”;提示:输入点:用鼠标指定想要计算的区域的第一点，底行将一直提示输入下一点，直到按鼠标的右键或回车键确认指定区域封闭(结束点和起始点并不是同一个点，系统将自动地封闭结束点和起始点);提示:总面积=XXXX 平方米。

3.2 等值线图的绘制

等值线是指数值相等的点连成的线，用布满一定区域内的若干条等值线表示某地地理现象的数量分布的状况，由于等值线上注有数值，而且数值间隔是相等的，因此可以根据等值线的数值大小、排列方向、形状变化、疏密程度等，反映出该地理事物变化的急缓、递变的方向及分布特点，它是表示地理事物空间分布的重要手段。由于等值线图看起来非常直观、形象，因此在水文预报、水资源分析评价等方面应用非常之多，已成为水文分析评价工作中不可缺少的空间数据表达方式。如降水分布图、土壤墒情分布图、水质状况分布图、地下水分布图及水资源配置分布图等等，都可以用等值线图来描述在数据空间、平面上的分布情况。利用南方CASS 7.1 的等高线功能，可十分方便快捷地制作出各种水文要素的等值线图。下面介南方CASS 7.1 等值线图绘图步骤。

(1)数据文件的加工

绘图之前首先要根据应用需求，分别组织各种水文要素的空间数据(GIS)文件。具体方法是:从南方CASS 7.1 的图形编辑窗中的各站网图上，用“ID”命令，获取每个站点的相对坐标，并将这些站点的站名、相对坐标、水文要素值等，按照南方CASS 7.1 等高线文件的格式，分别制作坐标数据文件，通过南方CASS 7.1 展点功能将数据显示出来。

在南方CASS 7.1 等值线文件中，是以高程为要素，其单位均以米为单位。实际应用中要根据各水文要素的特点，对某些要素值进行缩放处理，如:径流深度、降雨量、蒸发量等均是以毫米为单位，我们把它扩大1 000倍，即1 mm雨量相当于图上1 m。还有一些是小数、百分数等要素量，都要处理成符合实际展图需求的量级单位。

在南方CASS 7.1 软件环境下，所有水文要素等值线数据文件，均按可以下格式加工:

坐标文件名为:“* ．DAT”

数据格式为:

点序号1，站名1，X 相对坐标，Y 相对坐标，要素值

…

点序号N，站名N，X 相对坐标，Y 相对坐标，要素值

注意:每一行代表一个站点;每个点的X、Y 坐标均为用“ID”命令在图形编辑窗中的各站网图上，获取的相对坐标(与CAD 图形编辑窗中X、Y 坐标一致，即:笛卡儿坐标);要素值为:径流深度、降雨量、蒸发量、水位、埋深、土壤含水量、旱情指标、水资源量、水质指标等中的任一项水文要素;数据间用逗号分格，所有的逗号均以半角方式输入，可以用记事本或EXCEL(先保存成* ．CSV 再改为* ．DAT)进行编辑。

(2)等值线图形的绘制

从“等高线(S)”菜单下的“建立DTM 文件”双击打开，出现“建立DTM”提示图框，选择“由数据文件生成”，在“坐标数据文件名”栏中输入以上建好的“* ．DAT”文件，再在“结果显示”栏中选择“显示建三角网结果”并确定。当DTM 文件建立完成后，再从“等高线(S)”菜单下的进入“绘制等值线”提示图框，输入要素的最小、最大范围及等高(值)距，在“拟合方式”栏中选择“三次B 样条拟合”或“SPLINE 拟合”并确定，这样便完成了等值线的初步绘制。等值线绘制完成后，还需检查等值线的走向，是否符合实际，如有不符，还需检查等值线要素数据文件。

等值线的标注，首先画一条直线，使其贯串需标注的等值线，从“等高线(S)”菜单下的“等高线注记”双击打开，出现“沿直线高程注记”提示，用鼠标点击它。提示:请选择:(1)只处理计曲线(2)处理所有等高线＜1＞2;提示:选取辅助直线(该直线应从低往高画):＜回车结束＞;这时等值线的标注完成。

4 图形输出

图形的绘制完成后，可以直接在南方CASS 7.1 软件环境下从打印机输出，也可以通过虚拟打印机输出到光栅文件，供其他编辑系统调用。虚拟打印机输出到光栅文件的方法有以下两种:

(1)用CAD 软件中的Publish To Web JPG．pc3 虚拟打印机输出图形

①打开“文件”菜单下的“绘图输出”下的““打印机管理器”。

②运行“添加绘图仪向导/打印机添加向导”。

③点击“下一步”，在右边的选项中选择“我的电脑”，继续“下一步”，进入“打印机型号”选择页面。

④在左边的“生产商”中选择“光栅文件格式”，这是我们可以看到在右边的“型号”中列出了很多种我们熟悉的图形格式，我习惯于使用JPG 格式，选择“独立JPEG 编组JFIF(JPEG 压缩)”，点击“下一步”，直到完成。这样我们以后就可以将CAD 图形输出位图JPG 格式了。

⑤用CAD 做好一幅图后，我们打开“文件”菜单下的“打印”。在打印对话框中，在打印机类型中选择我们刚刚装好的“独立JPEG 编组JFIF(JPEG 压缩)”，在下面的“打印到文件”里添上生成的文件名称和路径，这个文件就是一个可以再编辑的图形了。在页面设置中选择一个我们需要的尺寸、像素大小，其他的就和使用真正的打印机方法是一样的。点击打印后，图形就生成了。如图2 所示:

(2)用Adobe Acrobat 7．0 Professional 虚拟打印机输出图形［2］

①安装Adobe Acrobat 7．0 Professional，安装完成后，会出现一个虚拟打印机Adobe PDF。

②打开CAD，打印，选Adobe PDF 打印机，其他的打印操作跟正常打印纸张一样，选择图纸大小、打印区域、是否用灰度等等。

③点确定，输入文件名，打印，自动打开Adobe Acrobat，里面就有你要打印的图纸了。

④在Adobe Acrobat 中选择，“文件”菜单下的:另存为→保存类型jpg(同时可以选择JPG 质量)，保存就可以了。

从两种虚拟打印机输出的图形对比，用Adobe Acrobat 7．0 Professional 虚拟打印机输出的图形效果好于Publish To Web JPG．pc3 虚拟打印机输出的图形。