GMT绘制应变场的应用

梁洪宝，刘志广，宋惠军，占 伟

（中国地震局第一监测中心，天津 300180）

0 引言

随着中国地壳运动观测网络和中国大陆构造环境监测网络重大科技项目的实施，中国大陆布设了很多GPS观测站，利用GPS的解算结果经过后处理可以从GPS速度场和应变场（东向应变、北向应变、面应变、剪切应变、最大主应变、最小主应变、最大剪切应变和旋转剪应变等）来反映区域的动态变化［1－2］，这就有必要将这些速度场和应变场数据绘制成图形，通过速度场和应变场的空间变化，揭示该区域内板块现今构造运动基本特征和内部形变模式及其动力学机制，以更好地服务于地震分析和地震预报。

GMT 已在地理、大气、海洋、地震等研究领域得到较为广泛的应用［3－4］。目前，GMT 的最新版本为2011年7月15日发布的4.5.7版本。GMT 绘图命令、参数选项、步骤众多，且使用脚本形式输入命令，对于初学者而言，顺利地绘制一幅完美的图像还是具有一定难度。

GPS速度场的绘制已有文献介绍过［5］。本文重点介绍Windows系统下GMT4.5.7的安装与配置和中文显示方法，并结合实例介绍了2－D 和3－D应变场的绘制方法和绘制流程。

1 GMT 的安装与配置

首先进入GMT 主页“http：／／www.soest.hawaii.edu／gmt／”，下载软件“gmt－4.5.7＿install32.exe”，双击该软件，软件会自动安装，笔者建议安装在D 盘；待安装完毕，需要对环境变量进行设置，设置步骤是：“我的电脑”——“属性”——“高级”——“环境变量”，新建2个用户变量，变量名1和变量值1分别是GMT＿SHAREDIR 和D：＼GMT4＼share，变量名2 和变量值2 分别是path 和D：＼GMT4＼bin。打开终端命令窗口，输入GMT 的一个绘图命令pscoast，如果出现很多关于该命令的英文使用说明，表示软件安装并配置成功。

2 GMT 中文显示

GMT 软件字体库内没有中文字体，因此，要在PS图形中显示中文的关键是在GMT 字体库内添加中文字体并在显示时关联中文字体。

首先安装Ghostscript软件（9.04版本或以上），然后安装GSView 软件（4.8 版本或以上），安装顺序不能颠倒，其中GSView 软件需要注册才能使用。

打开GMT 安装目 录下的PS＿font＿info.d 文件，在该文档末尾加入以下四行表示中文字体的代码（依次表示宋体、仿宋体、黑体和楷体）：

最后把路径C：＼windows＼fonts 添加到GSView软件的 Options－Advanced Configure 的Ghostscript Include Path中。至此，Windows系统下利用GMT 绘制出的图形就可以显示中文字体。

3 应变场的绘制

GMT 绘图命令较多，从该软件网站可以获取较为详尽的英文使用手册［6］，笔者参考使用手册，总结出2－D 和3－D 应变场的绘制步骤。

3.1 2－D应变场的绘制

（1）创建grd文件

surface%indata% －R%region% －G%outgrd% －I%wgig% －V

surface是一种连续弯曲的网格算法命令；%indata%为网格数据文件，indata为设定的变量，%%为引用符号，下文同样，文件格式为：经度，纬度，属性值；－G 后面为生成的grd数据文件；－I表示网格间隔大小；－V 表示显示该条命令执行结果。

（2）创建cpt色谱文件

grd2cpt%outgrd% －Crainbow－Z－V ＞%tscpt%

grdcpt为创建色谱表文件命令；－Crainbow 表示彩虹色；%tscpt%为生成的cpt文件。

（3）绘制地形图

grdimage %outgrd% －J%proj% －R%region% －B%ticks% －C%tscpt% －E300－K－V－X6－Y3 ＞%psfile%

grdimage为由一个2－D 网格数据组创建影像图命令；%outgrd%和%tscpt%分别为（1）和（2）生成的grd数据和cpt数据；－J表示投影方式；－R表示图形边框范围；－B 表示边框属性，包括间隔、标记和网格线；－E300表示视角；%psfile%为生成的ps格式的图形文件；－K 表示有后续命令；－X和－Y 表示图形相对左下角的平移量。

（4）绘制构造断层

psxy%faultfile% －R －J%proj% －M －W0.8p／255／255／0－O－K－V＞＞%psfile%

psxy为绘制符号、多边形和线条命令，本条命令是绘制线条；%faultfile%为断层数据文件，数据格式在参考文献［5］中已介绍；－M 表示根据标识符（＄flag）读入多部分的数据文件，读到标识符则开始绘制新的线段，直到再次读到标识符；－W0.8p／255／255／0中0.8p表示线宽，255／255／0表示线的rgb颜色；－O 承接前条命令－K 参数，表示将本条命令的结果添加到已绘制的%psfile%图形文件中。

（5）绘制等值线

grdcontour %outgrd% －J%proj% －R%region% －C4 －A8＋s10 －G5i／10 －S4－L－100／－0.1 －W0.2p－Wc0.35pta－V－O－K－Wa0.65pt4＿1.5：0 ＞＞%psfile%

grdcontour %outgrd% －J%proj% －R%region% －C4 －A8＋s10 －G5i／10 －S4－L0／100 －W0.2p －V －O －K ＞＞%psfile%

grdcontour为绘制2－D 网格数据组等值线命令；两条grdcontour命令表示根据正负变化值分别绘制；－C4表示等值线的间隔；－A8＋s10，8表示标记的间隔，s10表示标记大小；W0.2p 为等值线线宽；－Wc0.35pta，非线性属性，线宽0.35点，虚线；－Wa0.65pt4＿1.5：0，标记线属性，线宽0.65点，虚线长4点，间隔1.5点，起点无偏移。

（6）绘制图例

psscale－D16.3／6.755／13.8／0.3 －B20 －C%tscpt% －I－V－O－K ＞＞%psfile%

psscale为绘制图例命令；－B20表示颜色棒的间隔为20；－D16.1／6.755／13.8／0.3 表示颜色棒距离左下角的横向位置／距离左下角的竖向位置／颜色棒长度／颜色棒宽度；－I表示颜色在图例上的光照效应，默认值（最大值）是1，表示光照强度1内的效应。

（7）绘制相关地点

psxy %cityfile% －R －K －J%proj% －W1.5p，blue－Sc0.10i／1－O－V ＞＞%psfile%

psxy%dzwzfile% －R－J%proj% －W1.5p，blue－Sa0.5c－O－K－V ＞＞%psfile%

psxy%placefile% －R －J%proj% －Gblue－Sc0.03i－O－K－V ＞＞%psfile%

psxy 为绘制符号命令；%cityfile%、%dzwzfile%和%placefile%分别为城市位置文件、地震位置文件和绘制等值线所用数据的站点位置文件；数据格式均为：经度，纬度；－Sc0.10i／1用圆圈表示城市位置，大小为0.1i；－Sa0.5c用星号表示地震位置，大小为0.5c；－Sc0.03i用圆圈表示站点位置，大小为0.03i。

（8）添加相关地点中文名字

pstext%city－name% －R －J%proj% －O－K－V ＞＞%psfile%

pstext%dzwz－name% －R－J%proj% －O－K－V ＞＞%psfile%

pstext为添加字符命令；%city－name%和%dzwz－name%档分别为城市名字文件和地震点名字文件，每行格式都相同，且每行均为7 列：经度、纬度、字体大小、角度、字符代码、对齐方式、标注文本，如“96.0 33.2 6 0.0 35LB 玉树”。

通过以上步骤，笔者绘制出了青藏高原东北缘2009—2011年东向2－D 应变场，如图1所示。

图1 青藏高原东北缘2009—2011年东向2－D应变场

3.2 3－D应变场的绘制

（1）创建grd文件

surface %indata% － R%region% －I%wgig% －Gtmp.grd－V

%indata%为网格数据，格式为：经度，纬度，属性值；－G 后面为生成的grd数据；－I表示网格间隔大小。

（2）创建cpt色谱文件

grd2cpt tmp.grd－Crainbow－Z－V＞tmp.cpt

grd2cpt以色谱文件rainbow 为标准由tmp.grd建立色谱文件tmp.cpt；rainbow 表示彩虹色。

（3）绘制3－D 影像图

grdview tmp.grd － JM5.5i － JZ5i －R94.525／106.735／32.495／40.865／－96.5／90 －B%ticks% －W0.5p－N－50／200／200／200－Ctmp.cpt－E220／50－Qs－K－V＞%psfile%

grdview 表示由一个2－D 网格数据组创建3－D透视影像图；－R94.525／106.735／32.495／40.865／－96.5／90表示范围x1／x2／y1／y2／z1／z2；X 和Y 轴的长度均为5.5i，Z 轴的长度为5i；－N－50／200／200／200：－50为网格图底面，200／200／200表示底面颜色为灰色；－W0.5p表示等值线线宽为0.5p；－E220／50表示视角转点／倾角；－Qs：设置3D 图类型，s表面图（类似Suffer软件的最小曲率算法），m 网格图，i影像图。

（4）绘制图例

psscale－D6.4i／3i／5i／0.3c－Ctmp.cpt－N－B%psscaleb% －K－O－V＞＞%psfile%

psscale为绘制图例命令；－D7.7i／3i／5i／0.3c为颜色棒位置，颜色棒中心位置距左边的距离／颜色棒中心位置距下边的距离／长度／宽度；－B%psscaleb%：颜色棒的数值间隔。

（5）添加指北标记

echo 93 36 0 0 2｜psxyz－JM －E220／50－R－SV0.2／0.5／0.4－W1p－O －K －N －V＞＞%psfile%

psxyz为在图上绘制3－D符号、多边形和线条命令，本条命令为绘制指北符号；“｜”为管道命令符号。

echo 92.6 37.7 6 0 35LM 北｜pstext－JM －E220／50－R－O－K－N－V＞＞%psfile%

pstext为3－D 图上添加字串命令；本条命令将指北标记“北”字添加到图上。

通过以上步骤，笔者绘制出了青藏高原东北缘2009—2011年东向3－D 应变场，如图2所示。

图2 青藏高原东北缘2009—2011年东向3－D应变场

4 总结与建议

通过以上论述，GMT 可以绘制出精美直观的2－D 和3－D 应变场图形，并加入了断层数据、城市标记和已发生地震的位置，包含了丰富的信息，能够更好地服务于大地形变分析与地震预报。另外，笔者在使用GMT 绘图后有以下几点建议。在安装软件Ghostscript初期，笔者安装了8.64版本，中文显示功能没有能够实现，安装了9.04版本后，中文显示才能成功，所以建议大家在安装Ghostscript软件时选择较新版本；另外，GMT 软件功能比较强大，参数比较多，建议大家多试一下，会绘制出意想不到的精美图形。

致谢：感谢中国地震局第一监测中心杨国华研究员、占伟工程师的指导和帮助！

［1］ 杨国华，江在森，张风霜，等.昆仑山8.1级地震对青藏高原东北缘地壳水平形变影响的讨论［J］.国际地震动态，2007，343（7）：53－60.

［2］ 杨国华，韩月萍，杨博.川滇地区地壳水平运动与变形场的演化特征及其机制讨论［J］.地震研究，2009，32（3）：275－281.

［3］ Wessel，P.＆.W.H.F.Smith.GMT A Map－making Tutorial［EB／OL］.http：／／gmt.soest.hawaii.edu.

［4］ 赵国峰.地震定位服务平台研究和设计［D］.北京：中国地震局地震预测研究所，2007：23－24.

［5］ Wessel，P.＆.W.H.F.Smith.GMT Technical Reference and Cookbook［EB／0L］.http：／／gmt.soest.hawaii.edu.

［6］ 占伟，孟宪纲，刘志广.GMT 绘制GPS速度场的应用［J］.华北地震科学，2010，28（3）：61－63.