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Generic Mapping Tools（GMT）是科研人员常用的绘图工具。GMT具有强大的功能和一些内置的统计模块。与其他常用的绘图工具（或具有绘图功能的软件，如MATLAB、python、R等）相比，GMT的特点是绘图效率高，但没有可操作的直观界面（GUI）。 我在本系列文章中的文章基于“打开袋子即可食用”的概念，并直接从示例开始。我还将提到gmt4、5和6之间的一些差异。在本文中，我将提前给出示例代码。至于如何从一个例子中推断，请根据GMT手册学习。 前言：GMT使用环境 （1） 装置 我个人使用MAC作为我的工作计算机环境，因此我可以简单地使用诸如自制和macport之类的工具安装GMT。在终端中输入： brew install gmt 或 brew install gmt@5 请注意，自制的GMT软件包是gmt6的版本。如果要安装gmt5版本，需要使用第二个命令。 （2） 使用 通常，GMT代码需要在批处理文档（如bash）中编写。 例如，此实例中使用的代码可以写入plscatter.sh等文件，然后通过以下命令执行。 sh plscatter.sh 正文：（1）散点图+拟合-这是gmt5版本 先上效果图（数据是我随手选的）。 这张图上，包含了大部分GMT画散点图所需要用到内容： 绘制子图 根据数据绘制点并着色。 绘制颜色尺度 添加不同字体、颜色的文本和绘制文本框 上下标等小功能
9 F# ~5 h" x( i) {2 u
伸手党可以直接复制走。如果想学习，则可以继续往后看。 首先，作为bash script文件，文件头必不可少。之后的部分，#之后是注释，不会参与执行。 #!/bin/bash然后，进入一般设置部分。 我这里针对页面和边框等进行了以下设置： / N, v5 H' U- D2 ]) {
以上可以保存在某一个公用文件（如gmtpar.sh)中，使用时调用即可。 . ./gmtpar.sh 之后，进入具体画图设置。由于bash提供了参数赋值功能，因此将某些设置内容写成参数，这样可以方便同一调控和修改和参照。 range=1800/2400/1800/2400 x、y轴的绘制范围格式为 xmin/xmax/ymin/ymaxcptfile=compare.cpt 颜色盘文件名size=2.8 每张子图大小为2.8 （因为之前设置，这里不加单位，默认为英寸）
5 z0 i; @1 e1 p" P$ h& b/ N$ z+ Q8 ^xanot=a200f100g300 x轴每隔200作为主刻度，每隔100为副刻度，每隔300画背景线（图中央交叉灰线）yanot=a200f100g300 y轴每隔200作为主刻度，每隔100为副刻度，每隔300画背景线（图中央交叉灰线）in=sample.txt 这是输入文件，内容大概如下：
0 d9 O; D/ t: {+ `------------------参考：sample.txt内容---------------------# depth Sample1_OBS Sample1_model Sample2_OBS Sample2_model# C. Z) o. Z. ]% Z9 R! _; b
14.99 2262.00 2061.40 2274.55 2100.88
~* b# ]1 U, a& {, l 34.88 2287.70 2087.80 2297.18 2117.820 {4 x7 P+ r! I: C0 r0 A
54.36 2296.70 2150.90 2313.25 2152.173 a) E {( G( ^4 s" e; ~( l2 L2 P
78.84 2288.50 2177.80 2302.91 2150.53
+ ^3 {- h U$ m* ~, s-----------------------sample.txt内容-----------------------out=sample.ps 这是原始输出文件，为postscript格式（最后我用psconvert转换为了jpg格式）以上对实际用途的基本设置完成。大家可以看出，这里主要是设置了图的大小、范围、坐标轴、输入和输出的文件名。紧接着，我们就开始正式画图了。 绘图第一步：确定图的样式 ! E5 ?# x* D+ _' {
根据上面给出的sample.txt的内容和格式，我们需要在XY平面上绘制两个不同样本的三个信息（深度、观测值和模拟值）。同时，面对此类数据，我们一般需要观察对比模拟值是否接近观测值，以及不同深度是否对其产生影响。因此，我们可以使用散点图来验证我们的模拟值可以接近观测值，并分别与观测和模拟的X和Y坐标一一对应。理想情况下，模拟值应等于观测值，即满足y=X的函数。我们选择使用颜色表示深度，这不会破坏y=X的对应关系，但也会看到深度的影响。 因为有两种样本并共享深度信息，所以可以清楚地得出结论，需要绘制两个子图并使用相同的颜色比例。 绘图第二步：指定颜色 # ?( O# ~; g- ?. d5 K$ F
gmt makecpt -Cseis -T0/60/2 -D -I > $cptfile-C: 使用seis基准颜色盘设置 -T: 颜色对应的最小值为0，最大值60，间隔为2 -I：颠倒seis基准的最大最小值代表的颜色 -D：如果数据超过上面设置的最大最小值，则用前景和背景色代替 绘图第三步：绘制第一子图（panel1）的底图 4 E- i& ]- g9 X0 h, N, Z) v! ^
我这里根据命令和选项，加了注释，方便大家理解。部分参数（如range等）在上面已经进行了设置。 ########panel 1gmt psbasemap -R${range} -JX${size} -B${xanot}:"Sample 1 Obs. [m@+2@+]":/${yanot}:"Sample 1 Model [m@+2@+]":WSne -X1 -K > $out选项表示意思： psbasemap: 底图命令 -R: 指定范围 -J: 底图类型 -B: 轴设置，并标注文字。 这里为了表示平方米，用了上标。 两个@+ @+中间的内容即为上标 。 -B选项后的WSne：轴标注仅在大写的W（左）S（下）出现，小写表示n（上)和e（右）只画线不标注。WSNE中任意一个不写，则对应方向不画线也不标注。 -X1： 图的起始点横向移动1英寸，这是根据图的数量和大小调整的，可以自行更改。GMT6开始因为纸张无限大，一般无需设置。 -K ：下方还有命令，不要结束 > ： 一个大于号表示新建并输出到文件，类似地>>表示不新建而是追加输入。 绘图第四步：绘制带颜色的点 ! l9 q0 Y; l6 }
读取输入文件，并逐行读取。如果满足条件的话，取输出第2列、第四列、第一列 这里的竖线表示下面一行接上) M) E6 L1 p3 f7 ^+ \1 ]
awk '{if ( $1 != "#" && $2 > -900. && $4 > -900. ) print $2,$4,$1}' $in |绘制点
4 }$ L' U" u |5 v0 Sgmt psxy -R -J -Sc0.04 -C$cptfile -O -K >> $out这里我用到了awk命令，主要是为了增加if条件判断。 上文条件的意思是：第一列不是“#”号，且第二列和第四列都大于-900。 增加这一条是为了防止读取空值或是读取第一行的注释，造成不必要的麻烦。 && 表示if语句中的【并且】（and) psxy：用于绘制点线面等 -Sc：绘制图样、用c表示绘制圆（circle)、0.04表示圆的直径为0.04(英寸） -R和-J：和之前一样。这里因为没有更改，所以可以省略具体内容。 -C：使用颜色文件 -O：追加到已有的ps文件中 绘图第五步：拟合直线并绘出 ; B6 a: d2 y A! L v
利用了GMT内置的线性拟合功能，拟合出了一条直线（1700<x<2500,间隔1）并输出。这稍微有点进阶，具体可以参加GMT的手册。 这里的psxy，没有添加-S选项，则默认是画线。 -W0.5：线的粗细为0.5 绘图第六步：图中添加文字 ; O, E+ p" z! t; ]! q$ k1 ^
gmt pstext -R -J -N -F+a0+f14p,Helvetica-Bold+jLT -O -K >> $out << EOF1850 2350 a)EOFgmt pstext -R -J -N -F+a0+f12p,Times-Italic+jLT -Gwhite -Wthinner -O -K >> $out << EOF2000 1900 @;blue;y = 0.791 x + 481.469@;; + M; m d9 g0 w' T" j# i. B' G
EOFpstext：添加文字 -F：设置文字角度（a)为0，大小（f)为14，字体Helvetica-Bold，基准锚点为左（L）上（T） << EOF： 常见的bash命令，与GMT无关。本行命令使用到出现EOF为止的内容。 -N：表示如果坐标超出底图范围，也依然绘制 1850 2350 a)： 前俩数字分别表示x，y坐标。 'a)' 是书写内容。 -G: 文本框底色 -W：文本框边框粗细 这里有一个进阶颜色用法。通常，文字的颜色是在-F中设置。 但是如果想要在一次输出中，出现多种颜色，就需要用到GMT5引入的颜色调用命令 @;【颜色】;【输出内容】@;; 【颜色】：格式多种多样，red, blue, green等是内建的，也可以用RGB值，比如蓝色是0/0/255 注意：这些@和分号都要保留。 例子中是GMT5的格式，GMT4可以参考下面： #For GMT4gmt pstext -R -J -N -O -K >> $out << EOF1850 2350 14 0 2 LT a)EOFgmt pstext -R -J -N -W0.5 -Gblue -O -K >> $out << EOF2000 1900 12 0 6 y = 0.791 x + 481.469EOF绘图第七步：子图2
7 @; y2 f& F6 h$ _/ h. B
GMT5中的子图，是通过追加绘制和移动来实现的。 gmt psbasemap -R${range} -JX${size} -B${xanot}:"@~D@~Sample 2@-Obs.@- [m@+-2@+]":/${yanot}:"@~D@~Sample 2@-model@- [m@+-2@+]":WSne -X4 -O -K >> $out类似子图1，但是我这里使用了 -O表示追加，并且用了两个大于号>> 这里，我用到了希腊字母 。 在GMT中，特殊符号需要用到@~@~。其中，@~D@~是大写的Delta，类似地@~d@~是小写的delta: 。 5 G& F H2 S Y& T, {; b" s
此外，我也给出了下标的用法：@-@- （参考上标是@+@+）。 之后的内容，和子图1类似。 注：GMT6有更简单的子图绘制方式，在之后的文章中会提到，此处略过不表。 绘图第八步：绘制colorbar $ X) ~0 a% i) H5 ?5 `, R
gmt psscale -R -J -DJMR+v+ef -C${cptfile} -Bx+l"Depth" -By+l"m" -Np -B20 -O >> $outpsscale 绘制颜色色条 -D：设定位置和样式。其中子选项J之后的MR表示在图右侧（R）中间（M）的位置，v表示vertical（竖）。e表示在前景（f）方向增加小三角。 注：因为我在makecpt时用了-D选项。输入的深度数据最小值也不比0小，而最大值则超过了60，因此我仅在60处加了三角。 -C： 颜色基准文件。应与之前使用的文件相同 -B：设置颜色色条的间隔，标记。 -Bx是设定色条的x轴，-By是设定色条的y轴。l子选项表示添加标注文字。-Np是让色条按照间隔，每个颜色输出为方形色块（需细看），而非连续变化的色条。-B20表示色条轴数字值的间隔为20，实例中就是0，20，40和60。 注：-Bx，-By可以分开设置。 绘图第九步：转换格式 + `4 X" ^4 \: I* l' b
gmt psconvert -A0.3c -P -E600 -Tj $outecho Output : $outrm $out在不同的场合，我们需要不同的图片格式，并不是所有的计算机都能打开PostScript（PS）格式的文件。因此，GMT还提供格式转换功能。这里，GMT可以通过命令来裁剪图中的空白区域。 答：意指控制图片的大小并切断空白区域。0.3C表示切割边缘与每个底图之间的距离，单位为cm（c）。这里的底图不包括颜色栏和轴比例编号，因此需要小心处理。 -P：强制门户模式。 -E：图片分辨率（单位：PPI）。由于PS格式是矢量格式，没有分辨率的概念，因此有必要指定转换图片的分辨率。一般来说，提交线图的分辨率PPI大于1000，而其他图片的分辨率约为300-600。您还可以将其转换为PDF格式，以避免图片模糊。 -T：转换格式。常用的有J（JPEG）、P（PDF）、t（TIFF）等。 最后，我用echo输出文件名并删除原始PS文件，只留下转换后的JPEG文件。 小结 $ |, q* C4 R2 t% P6 L4 B- k
以上就是绘制一幅散点图所需要的所有步骤。 个人体验，GMT绘图较Python，Matlab等，绘制的速度会快一些。以此图为例的时间如下，图中每个子图有大概4000个点，并且还包括了格式转换的时间。 但是由于没有GUI，每次绘制需要一步一步的对图片内容，标注位置等进行调整。比如，为了生成此图，我大概进行了10分钟左右的修改和调整。 当然，努力工作的结果是有目共睹的。绘制的图片非常漂亮，非常适合学术报告、海报印刷和期刊投稿。自从我获得硕士学位以来，我一直在使用gmt4。我还使用了MATLAB、Python和originpro的绘图功能，但由于绘图的习惯和统一性，我回到了GMT。最近，它经历了从gmt4到gmt5再到gmt6的自我更新和升级。我一时兴起，用GMT写了一些常用的句子，希望能帮助和启发想要或正在使用GMT的学生。当然，我的代码不一定是最佳的解决方案，欢迎您进行更正。
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