南方CASS軟件在水文分析計算中的應用技巧

李熙，劉永亮，李國棟

(江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局，江蘇 鹽城 224002)

1 概 述

在水文情報預報、水資源管理計算分析中，常常需要用圖形方式來描述水文要素在地域面上的分布情況。例如:反映某個地區或某個流域的降雨分布、土壤墑情、水質狀況、地下水變化情況及水資源配置等。通過繪制陰影籠罩圖、等值線圖等，使人們能夠更加直觀地了解和掌握這些水文要素在空間、平面上的分布及變化發展狀況。如果用傳統的手工方法繪制這類圖形，勢必耗費大量的時間且不美觀。隨著計算機技術的不斷發展，現在可以借助于計算機，應用南方CASS 7.1 專業軟件便能輕松快捷地制作出完美的各種水文要素分析圖形。

南方CASS 7.1 數字化地形地籍成圖軟件，是南方測繪儀器公司在AutoCAD 平臺上開發的新一代數字化測繪數據采集系統。廣泛應用于地形測量、地籍測量、工程測量的數字化圖形處理，其主要特色是面向GIS，實現了數字化成圖系統與GIS 的無縫銜接，充分利用CAD 的最新技術，全面采用真彩色XP 風格界面。在電子平板、DTM 建模及等高線繪制、地籍應用、工程應用、數字地圖與GPS 集成等諸多方面都有突破性進展［1］。同時南方CASS 7.1 大量使用真彩色快捷工具按鈕，全新的CELL 技術，使界面操作、數據瀏覽管理、系統設置更加美觀方便。

以下主要介紹應用南方CASS 7.1 地形地籍成圖軟件，在水文、水資源分析評價中，用于繪制各種平面、渲染及含有背景圖片的等值線彩色圖形及其輸出等功能的實現方法。

2 背景圖的嵌入

要繪制含有背景圖的圖形，首先要根據需求獲取某個地區或某個流域的站網圖作為原圖，插入到南方CASS 7.1 繪圖窗口中，作為繪制水文要素圖形的背景圖，這幅圖形可以是矢量圖也可以是光柵圖。如圖1所示:

圖1 鹽城市地下水站網分布圖

矢量圖:可直接導入，導入時注意比例要一致。

光柵圖:利用南方CASS 7.1 光柵圖像工具可以直接對光柵圖進行圖形糾正，并利用屏幕菜單進行圖形數字化。操作步驟如下:通過“工具”菜單下的“光柵圖像→插入圖像”項插入一幅掃描好的柵格圖，這時會彈出圖像管理對話框，選擇“附著”按鈕，彈出選擇圖像文件對話框，選擇要插入的光柵圖，點擊“打開”按鈕，進入圖形管理對話框，選擇好圖形后，點擊“確定”。命令行將提示:

輸入圖像的插入點坐標＜0，0＞:

輸入圖像的插入點坐標或直接在屏幕上點取，系統默認為(0，0)

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

命令行顯示圖像的大小，直接回車;

圖形縮放比例r＜1＞:

根據插入圖形的比例尺輸入后，回車確定;直接回車則系統默認為1∶500。

如果柵格圖在掃描時進行了縮放處理，則必須要進行圖形糾正處理。方法是:先量得原圖外框線尺寸，然后根據原圖比例尺計算出它的實際長度和寬度，在屏幕上以(0，0)為基點繪制一個圖框，將以(0，0)為基點插入的光柵圖像，以(0，0)為基點進行縮放處理，使原圖外框線與繪制的圖框重合。

屏幕菜單進行圖形數字化:主要是在屏幕依據底圖，描繪出各類邊界線，以便計算分析時對相關功能區面積的查詢標注。

經過這些處理過程后，插入的光柵圖與原圖的比例和邊界范圍基本一致。統一比例與邊界范圍，目的是保證在后續平面圖形上進行數值查詢計算時的精度。

3 與計算分析相關功能的應用

3.1 面積的查詢標注

在繪制分析圖形時，往往需要在背景圖上對行政區、流域區、功能區的面積、名稱進行查詢與標注，用以展示分析對象在地理空間的位置與分布情況，或從圖上提取分析過程中所需要功能區的面積等。

(1)查詢實體面積

用鼠標點取“工程應用”菜單中“查詢實體面積”;提示:(1)選取實體邊線(2)點取實體內部點＜1＞2;

輸入區域內一點;提示:區域是否正確?(Y/N)＜Y＞y;提示:是否注記?(Y/N)＜N＞y。提示:實體面積為XXXX 平方米;并標注實體區域內部:XXXX 平方米，合XXXX 畝。

(2)計算并注記實體面積

用鼠標點取“工程應用”菜單中“計算并注記實地面積”目錄下的“指定范圍內的面積”。

提示:1、選目標/2、選圖層/3、選指定圖層的目標＜1＞

輸入1:即要求您用鼠標指定需計算面積的地物，可用窗選、點選等方式，計算結果注記在地物重心上，且用青色陰影線標示;

輸入2:系統提示您輸入圖層名，結果把該圖層的封閉復合線地物面積全部計算出來并注記在重心上，且用青色陰影線標示;

輸入3:則先選圖層，再選擇目標，特別采用窗選時系統自動過濾，只計算注記指定圖層被選中的以復合線封閉的地物。

提示:加上青色陰影線區域的總面積=XXXX 平方米

(3)統計指定區域的面積

該功能用來將上面注記在圖上的面積累加起來，用鼠標點取“工程應用”菜單下的“統計指定區域的面積”。

提示:Select object 選擇面積文字注記:用鼠標拉一個窗口即可;提示:總面積=XXXX 平方米。

(4)計算指定點所圍成的面積

用鼠標點取“工程應用”菜單下的“指定點所圍成的面積”;提示:輸入點:用鼠標指定想要計算的區域的第一點，底行將一直提示輸入下一點，直到按鼠標的右鍵或回車鍵確認指定區域封閉(結束點和起始點并不是同一個點，系統將自動地封閉結束點和起始點);提示:總面積=XXXX 平方米。

3.2 等值線圖的繪制

等值線是指數值相等的點連成的線，用布滿一定區域內的若干條等值線表示某地地理現象的數量分布的狀況，由于等值線上注有數值，而且數值間隔是相等的，因此可以根據等值線的數值大小、排列方向、形狀變化、疏密程度等，反映出該地理事物變化的急緩、遞變的方向及分布特點，它是表示地理事物空間分布的重要手段。由于等值線圖看起來非常直觀、形象，因此在水文預報、水資源分析評價等方面應用非常之多，已成為水文分析評價工作中不可缺少的空間數據表達方式。如降水分布圖、土壤墑情分布圖、水質狀況分布圖、地下水分布圖及水資源配置分布圖等等，都可以用等值線圖來描述在數據空間、平面上的分布情況。利用南方CASS 7.1 的等高線功能，可十分方便快捷地制作出各種水文要素的等值線圖。下面介南方CASS 7.1 等值線圖繪圖步驟。

(1)數據文件的加工

繪圖之前首先要根據應用需求，分別組織各種水文要素的空間數據(GIS)文件。具體方法是:從南方CASS 7.1 的圖形編輯窗中的各站網圖上，用“ID”命令，獲取每個站點的相對坐標，并將這些站點的站名、相對坐標、水文要素值等，按照南方CASS 7.1 等高線文件的格式，分別制作坐標數據文件，通過南方CASS 7.1 展點功能將數據顯示出來。

在南方CASS 7.1 等值線文件中，是以高程為要素，其單位均以米為單位。實際應用中要根據各水文要素的特點，對某些要素值進行縮放處理，如:徑流深度、降雨量、蒸發量等均是以毫米為單位，我們把它擴大1 000倍，即1 mm雨量相當于圖上1 m。還有一些是小數、百分數等要素量，都要處理成符合實際展圖需求的量級單位。

在南方CASS 7.1 軟件環境下，所有水文要素等值線數據文件，均按可以下格式加工:

坐標文件名為:“* ．DAT”

數據格式為:

點序號1，站名1，X 相對坐標，Y 相對坐標，要素值

…

點序號N，站名N，X 相對坐標，Y 相對坐標，要素值

注意:每一行代表一個站點;每個點的X、Y 坐標均為用“ID”命令在圖形編輯窗中的各站網圖上，獲取的相對坐標(與CAD 圖形編輯窗中X、Y 坐標一致，即:笛卡兒坐標);要素值為:徑流深度、降雨量、蒸發量、水位、埋深、土壤含水量、旱情指標、水資源量、水質指標等中的任一項水文要素;數據間用逗號分格，所有的逗號均以半角方式輸入，可以用記事本或EXCEL(先保存成* ．CSV 再改為* ．DAT)進行編輯。

(2)等值線圖形的繪制

從“等高線(S)”菜單下的“建立DTM 文件”雙擊打開，出現“建立DTM”提示圖框，選擇“由數據文件生成”，在“坐標數據文件名”欄中輸入以上建好的“* ．DAT”文件，再在“結果顯示”欄中選擇“顯示建三角網結果”并確定。當DTM 文件建立完成后，再從“等高線(S)”菜單下的進入“繪制等值線”提示圖框，輸入要素的最小、最大范圍及等高(值)距，在“擬合方式”欄中選擇“三次B 樣條擬合”或“SPLINE 擬合”并確定，這樣便完成了等值線的初步繪制。等值線繪制完成后，還需檢查等值線的走向，是否符合實際，如有不符，還需檢查等值線要素數據文件。

等值線的標注，首先畫一條直線，使其貫串需標注的等值線，從“等高線(S)”菜單下的“等高線注記”雙擊打開，出現“沿直線高程注記”提示，用鼠標點擊它。提示:請選擇:(1)只處理計曲線(2)處理所有等高線＜1＞2;提示:選取輔助直線(該直線應從低往高畫):＜回車結束＞;這時等值線的標注完成。

4 圖形輸出

圖形的繪制完成后，可以直接在南方CASS 7.1 軟件環境下從打印機輸出，也可以通過虛擬打印機輸出到光柵文件，供其他編輯系統調用。虛擬打印機輸出到光柵文件的方法有以下兩種:

(1)用CAD 軟件中的Publish To Web JPG．pc3 虛擬打印機輸出圖形

①打開“文件”菜單下的“繪圖輸出”下的““打印機管理器”。

②運行“添加繪圖儀向導/打印機添加向導”。

③點擊“下一步”，在右邊的選項中選擇“我的電腦”，繼續“下一步”，進入“打印機型號”選擇頁面。

④在左邊的“生產商”中選擇“光柵文件格式”，這是我們可以看到在右邊的“型號”中列出了很多種我們熟悉的圖形格式，我習慣于使用JPG 格式，選擇“獨立JPEG 編組JFIF(JPEG 壓縮)”，點擊“下一步”，直到完成。這樣我們以后就可以將CAD 圖形輸出位圖JPG 格式了。

⑤用CAD 做好一幅圖后，我們打開“文件”菜單下的“打印”。在打印對話框中，在打印機類型中選擇我們剛剛裝好的“獨立JPEG 編組JFIF(JPEG 壓縮)”，在下面的“打印到文件”里添上生成的文件名稱和路徑，這個文件就是一個可以再編輯的圖形了。在頁面設置中選擇一個我們需要的尺寸、像素大小，其他的就和使用真正的打印機方法是一樣的。點擊打印后，圖形就生成了。如圖2 所示:

(2)用Adobe Acrobat 7．0 Professional 虛擬打印機輸出圖形［2］

①安裝Adobe Acrobat 7．0 Professional，安裝完成后，會出現一個虛擬打印機Adobe PDF。

②打開CAD，打印，選Adobe PDF 打印機，其他的打印操作跟正常打印紙張一樣，選擇圖紙大小、打印區域、是否用灰度等等。

③點確定，輸入文件名，打印，自動打開Adobe Acrobat，里面就有你要打印的圖紙了。

④在Adobe Acrobat 中選擇，“文件”菜單下的:另存為→保存類型jpg(同時可以選擇JPG 質量)，保存就可以了。

從兩種虛擬打印機輸出的圖形對比，用Adobe Acrobat 7．0 Professional 虛擬打印機輸出的圖形效果好于Publish To Web JPG．pc3 虛擬打印機輸出的圖形。

5 結 語

應用南方CASS7.1 繪圖軟件的基本功能，方便靈活地完成水文情報預報、水資源計算分析評價中面積的查詢標注及等值線圖的繪制工作，大大提高水文水資源分析評價工作效率。

［1］南方測繪儀器公司．CASS 7.0 數字化地形地籍成圖系統用戶手冊［R］．2008．

［2］陳勁松．Adobe acrobat 7.0 標準培訓教材［M］．人民郵電出版社，2006．6．1．

［3］柳喜軍．基于CASS 6.1 的雨量等值線圖的繪制方法［J］．珠江現代建設，2007(4):24～25．

［4］艾自興，龍毅．計算機地圖制圖［J］．武漢大學出版社，2007．10．1．

［5］周衛．AutoCAD 地圖制圖與系統開發［J］．科學出版社，2008．12．1．

［6］魏葳．利用SURFER 繪圖軟件繪制區域降雨量的等值線圖［J］．安徽氣象，2004．6．