Windows 环境下离散点气象要素等值线 绘图软件的设计与实现 张凯　李辑　蒋大凯　刘文明　(辽宁省气象台　沈阳110015) 摘　要　介绍了用三角网法绘制非规则网格点等值线的基本原理和计算方法及实现过程,并以此方法移植开 发了Windows 平台下离散点等值线绘图软件,该软件可在东北地区测站要素等值线绘制中使用。 关键词　三角网法　离散点等值线绘图　程序设计 　　近年来,随着气象业务现代化建设的不断 发展,各级领导及广大气象工作者需要直观地 了解各种气象信息,但是Windows 平台下的通 用气象绘图软件非常少,特别是离散点测站要 素绘图软件更少。 1 　离散点站等值线绘图软件基本功能 1. 1 　站点选择 使用者选择需要绘制的等值线所采用的数 据是我国东北区51 或26 站的数据资料。 1. 2 　文件操作 打开数据文件,从数据文件中读入东北区 51 或26 站的数据资料;保存图像,将绘制完的 图形形成图像文件;打印图像,将绘制完的图形 从打印机输出。 1. 3 　颜色选择 根据使用者所需,自由选择和调整等值线、 站点名称、数据资料,东北区地图、等值线线值 等图形和需要的图形上表示的数据信息颜色。 1. 4 　等值线间距 从打开的数据文件中读入数据资料,并向 使用者显示读入数据的最大、最小值,根据情况 决定是否使用放大系数。放大系数的范围: 0. 01～100. 00 ,最后选择合适的等值线间距。 1. 5 　辅助图形功能 可以向图形区各站所在位置,自由添加或 清除站点名称和站点数据。帮助信息为标准的 Windows 在线帮助。 2 　三角网法基本原理和计算方法 目前建立非规则网格的方法主要有三角网 法,四边形法和多边法等,其中较为简便和比较 常用的是三角网法。三角网法绘制等值线的过 程是:连结三角网,在三角形边上内插等值点, 寻找等值线起始点并追踪等值点,找出等值线 上的合适部位注记等值线的值,平滑等值线。 2. 1 　连接三角网 设平面上有n 个离散点,将其中最靠近的 3 点构成三角形,形成的三角形最好是锐角三 角形且三边长近似相等,以避免出现过大的钝 角或过小的锐角,从而由这些连接好的三角形 形成三角网。实际上,每个三角形表示空间的 一个面,这些面的交线就是三角形的公共边。 所以,也可以将原始的数字模型的信息看作是 由三角形各顶点坐标( x , y , z ) 组成的, x 和y 坐标为站点的经纬度, z 坐标为数据资料值。 2. 2 　在三角形边上内插等值点 建立完三角网信息后,为了绘出等值线,需 要在三角形的边上进行插值。根据三角形的各 边上是否有等值点的几种情形,用内插法可以 求出等值点的坐标。插值公式为: X = X1 + X2 - X1 Z2 - Z1 ( Z - Z1) Y = Y1 + Y2 - Y1 Z2 - Z1 ( Z - Z1) 式中( X1 , Y1) , ( X2 , Y2) 为三角形一边上的2 个顶点坐标, Z1 为( X1 , Y1) 点的数据资料值, Z 为等值线线值, ( X , Y) 即为所求点的坐标。 2. 3 　寻找等值线起始点并追踪等值点 经过插值后得到等值点及其相对应的坐 — 7 3 — L IAONING QIXIANG 　辽宁气象　2001 (1) . 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标,通过计算可以得出相对于某个值总共有多 少个等值点,然后根据所连接的三角网,从边界 三角形中找出等值点连接、平滑。 2. 4 　寻找等值线上的合适部位注记等值线值 在一条经过计算而未绘出的等值线上找到 一段曲率较小、弦长大于注记值宽度的位置。 实际工作中需顺序选择等值线上3 点计算中间 点的夹角,当夹角大于120°时认为曲率较小, 适于填写。同时为了避免注记倒置的现象,当 选择注记位置的曲线走向位于第1 或第4 象限 时,注记的方向和曲线的走向一致;当曲线走向 位于第2 或第3 象限时,则注记方向和曲线的 走向相反。 3 　离散点等值线绘图软件的程序设计 模块结构见图1 。 图1 　东北区51 或26 站等值线绘图程序模块结构 控制流程见图2 。所绘等值线见图3 。 图2 　东北区51 或26 站等值线绘图程序控制流程 　　为了让使用者能够尽快熟练使用本软件, 程序的帮助文件采用标准的Windows 帮助文 件形式,主要使用Micsoft Help Wowkshop 软件 编制完成。帮助文件中包含的内容有:东北区 51 或26 站的站点名称及顺序、三角网法的简 单介绍、程序编写及运行环境等相关信息。 图3 　东北区51 站1996 年7 月降水距平等值线 本软件图形界面清晰,美观,操作简便,绘 图效果较好,满足了使用者的需要。但所选用 的地图中的省界和河流还不够精细,等值线添 色的问题有待解决。 参考文献 1 　李伟. 图形卡的编程技术及应用. 西安. 西安交通大 学出版社,1996. 2 　王国荣. Visual Basic 6. 0 Windows API 讲座. 北京: 人民邮电出版社,1998. 3 　康博创作室. Visual Basic 5. 0 编程实例与技巧. 北 京:中国水利水电出版社,1999. — 8 3 — L IAONING QIXIANG 　辽宁气象　2001 (1) . 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.