基本知识

PROJ是什么？

PROJ 是安装GMT时依赖的一个程序，功能是提供地理坐标、大地测量坐标和投影坐标的转换功能。GMT中的投影、坐标转换和椭球面距离计算等功能来自PROJ。如果用户自己加入或者修改投影，则修改此程序。
PROJ项目开始于1983年。

问答

问：GMT中psxy绘制线的宽度单位能设置为km吗？
答：psxy的线宽单位只有c,i,p，是没有办法直接设置地图中线的宽度是地理单位的，例如m，km等。

Width is by default measured in points (1/72 of an inch). Append c, i, or p to specify pen width in cm, inch, or points, respectively.

问：就没有别的办法了吗？
答：可以通过设定地图比例尺scale，然后根据比例尺来计算出地图上1cm表示的实际地理长度。例如比例尺为1:500000时，线宽1m表示500,000米，1cm表示5km。

AWK是常用的数据处理工具，内置的变量名称为：

变量名 含义
ARGC 命令行变元个数
ARGV 命令行变元数组
FILENAME 当前输入文件名
FNR 当前文件中的记录号
FS 输入域分隔符，默认为一个空格
RS 输入记录分隔符
NF 当前记录里域个数
NR 到目前为止记录数
OFS 输出域分隔符
ORS 输出记录分隔
$NF 表示最后一列

以后以提问的形式进行吧，这样可能更有益于学习。

提问：请问我想提取出青海湖的岸线在别的程序使用,能使用GMT吗？
回答：可以，pscoast -M 具有这种功能，使用下面的代码

首先解决几个基本的问题。

提问：我有一个tif格式的文件，可以在GMT中直接使用吗？
回答：可以直接使用。因为GMT已经引用了GDAL。

提问：我的tif坐标是UTM，能转成经纬度吗？
回答：可以，有两种方法可以转化，并互相检验。一种是grdproject，一种是先通过grd2xyz转成文本，然后通过mapproject转换为经纬度，在通过xyz2grd转为nc。经检验，两种方法一致，因此直接采用第一种即可。需要注意的是选择UTM投影代号。

傅里叶变换是常用的计算信号频率（功率谱）的工具，各种编程语言都可以简单的快速实现FFT变换。GMT作为绘图工具，不仅可以绘图，也集成了非常强大的地学数据处理功能，对一维、二维的数据都可以实现傅里叶变换，从而确定出信号的频率信息。

spectrum1d(help-page)是计算一维信号频域信息的工具，它采用了Welch的计算方法，该方法在Matlab中也经常使用，优点是可靠、易编程，结果易理解。

GMT开发者给出了一个例子，可参考github，但是例子中的数学稍微不易理解。经过修改，输入信号修改为两个周期三角函数的叠加，经过测试，GMT可以准确地计算出频率和波长。

地图投影

地图投影的基本原理是球坐标到平面坐标的数学变换，按照变形又分为等面积投影、等角度投影和任意投影,传统地图考虑到人类生存的大陆投影变形最小，而放大了南北极的变形，且一般遵从上北下南的常识（即下图的东西撕开）。

竖地图

竖地图也是一种地图投影。国内较著名的竖版地图由长期从事大地测量学、地球物理学、地震学、地图学、地理学、马克思主义哲学研究的诗人郝晓光研究员编制，他的地图将南北极以较小的变形投影到一张图上，这版地图相当受欢迎，获得了各个社会群体的喜爱。国产竖版地图影响甚大，除了改变人类的“世界观”，它还改变了北斗卫星在北极的布局，改变了中国对美战略等。近期的一则消息拿美国Princeton University科学家所公开的Gott-Wagner投影和国产竖版地图做比较，专家结论是美国地图不好，并给出了几点依据。不明觉厉吧，国产的地图真无敌，轻松打败美国地图。

经资料查询，其竖版地图的制图法则在于：

“经向世界地图”采用“等差分纬线多圆锥投影方法”，而我们所做的只是将“经向世界地图”的纵坐标线（经线）与横坐标线（纬线），变换成“纬向世界地图”的横坐标（经线）与纵坐标线（纬线）。也就是说，“纬向世界地图”与“经向世界地图”在投影方法上的区别仅仅是“坐标换轴”。（《经纬跨越四百年）

简单理解，就是把经纬替换，投影的数学法则不变。

下面我们试着用GMT软件和另一种投影方式制作竖版地图，主要目的是好玩。

GMT通用绘图工具绘制不同投影的全球地图

GMT是科学绘图领域使用最普遍的开源工具，它调用了另一个开源软件Proj的全部投影（有149种），基本满足各种制图场景。

使用GMT绘制全球地图非常方便，例如仅下面一行命令，就绘制出常见的Robinson projection（罗宾逊投影）地图:

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$ gmt pscoast -Rd -JN5i -Bg30 -Df -A10000 -Glightgray -N1/0.005c -W1/0.01c -png mapnormal

1963年，阿瑟·h·罗宾逊(Arthur H. Robinson)响应兰德·麦克纳利公司(Rand McNally company)的呼吁，发明了罗宾逊投影。从那时起，该公司就在通用世界地图中使用了这种投影技术。罗宾逊在1974年公布了该计划的建造细节，1988年，国家地理学会(NGS)开始使用罗宾逊投影法绘制通用世界地图，取代了范德格林滕投影法，NGS在1998年放弃了罗宾逊投影，转而使用Winkel tripel投影，因为后者“减少了靠近极地的陆地的变形”。来源

GMT绘制竖版地图

使用GMT的通用墨卡托全球投影（Transverse Mercator projection）投影，可以仅一行代码实现竖版地图：

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gmt begin TMcontours ps,png
    gmt coast -R0/360/-80/80 -JT160/-50/4i -Glightgray -A10000 -Df -Ba30g30 -X6i -N1/0.005c -W1/0.01c 
gmt end

仔细看这幅地图，容易发现澳大利亚和南极洲的海岸线匹配较好，可能亿万年前澳大利亚是南极洲的一部分吧。

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gmt begin TMcontours ps,png
	gmt coast -R0/360/-80/80 -JT330/-40/4i -Glightgray -A10000 -Df -Ba30g30 -N1/0.005c -W1/0.01c
gmt end

如果换一个视角，可以更加清晰展示全球五大洲陆地的版块运动，上图易见：南美洲和非洲，南极的威德尔海和南非，马达加斯加和非洲大陆都可以拼在一起。这或许可以解释为什么南非、南美洲、澳大利亚有企鹅。

图片来源

中科院测地所郝晓光研究员编制了竖版世界地图，并且凸显出了北极的战略性意义，指出北京到纽约最近路线通过北冰洋而不是太平洋。这和人们在传统地图上看到的可能不太符合，通过GMT可以计算大圆距离，并在不同的投影上进行绘图，展示北京到纽约的实际最短航线。

有时会用到高性能服务器去做一些计算，其中包含GMT计算程序的调用。而高性能计算机并不给一般用户登录互联网和管理员权限，因此需要在Linux服务器上，使用一般用户的身份手动编译GMT以及全部所需要的依赖程序。最初以为这个很麻烦，但是经过陆续一周的依赖源编译，还是安装成功了，确实很麻烦。