CPT类型

CPT文件可以分成两类，一种适用于分类数据，一种适用于常规数据。下面会逐一介绍两种类型的CPT文件的格式，以及其如何实现数值与颜色之间的映射。

分类CPT

分类CPT文件适用于分类数据。所谓分类数据，是指数据只能取有限个离散的值。比如将陆地分为不同的类型：沙漠、森林、冰川等等。定义1代表沙漠，2代表森林，3代表冰川。显然值取1.5是没有意义的。

分类CPT中，对于每个分类要指定唯一的 key，对应的颜色以及一个可选的标签。分类CPT文件的格式为（中括号表示该项是可选项）:

key1      fill1     [;label1]
key2      fill2     [;label2]
...
keyn      filln     [;labeln]
B         fill_background
F         fill_foreground
N         fill_nan

其中：

  • key 是分类数据的可能取值。如果 key 取数值，则必须单调递增但可不连续

  • fill 是相应数据的填充色。可以是颜色，也可以是图案，见 填充 一节

  • label 则是数据的标签（可选），label 前需要一个分号。通常设置为类型名，其主要有两个用途：让用户知道每一个可能取值代表的具体类型；在使用 colorbar 绘制色标时可以将标签显示到色标旁边。

key 还可以取以下特殊值：

  • B：定义小于 key1 的值的填充色，即背景色，默认值由 COLOR_BACKGROUND 控制

  • F：定义大于 keyn 的值的填充色，即前景色，默认值由 COLOR_FOREGROUND 控制

  • N：定义值为 NaN 时使用的填充色，默认值由 COLOR_NAN 控制

下面是一个分类CPT文件的示例，从中可以看出分类CPT文件是如何完成数据与颜色之间的映射。

gmt begin categorical-cpt png,pdf

# 写一个分类CPT到文件 types.cpt
cat > types.cpt << EOF
0   yellow   ;desert
1   blue     ;forest
2   red      ;iceland
B   white
F   black
N   gray
EOF

# 绘制圆，其中第三列Z值以及CPT中颜色的对应关系决定了圆的颜色
gmt plot -R0/12/0/6 -JX8c/4c -Baf -BWSen -Sc1c -W1p -Ctypes.cpt << EOF
1  3  -1
3  3  0
5  3  1
7  3  2
9  3  3.1
11 3  NaN
EOF

# 绘制色标
gmt colorbar -Ctypes.cpt -DJBC+e+n
gmt end show
../../_images/format-gmtplot-0.png

常规CPT

常规CPT文件适用于连续变化的数据。对于连续变化的数据，无法为每个可能的数据值都指定颜色，通常的做法是为某些特定值指定颜色，其它值的颜色则通过插值得到。

常规CPT文件的格式为（中括号表示该项为可选项）:

z0     color_min_1  z1   color_max_1    [L|U|B]    [;label1]
z1     color_min_2  z2   color_max_2    [L|U|B]    [;label2]
...
zn-1   color_min_n  zn   color_max_n    [L|U|B]    [;labeln]
B   fill_background
F   fill_foreground
N   fill_nan

常规CPT文件中的每一行均定义了一个Z值范围所对应的颜色范围。以第一行为例，其定义了数据值为 z0 时的颜色为 color_min_1，数据值为 z1 时的颜色为 color_max_1，而数据值位于 z0 到 z1 之间时颜色则通过对 color_min_1 和 color_max_1 线性或非线性插值得到。由此即定义了任意数值与颜色之间的映射关系。

在每一行后面，还可以加上两个可选项：

  • label 是Z值范围所对应的标签，在标签前需要加一个分号 ;。使用 colorbar 模块绘制色标时加上 -L 选项则会将 label 作为色标的标注

  • L|U|B 也是可选项，用于控制绘制色标时标注的放置位置。 L、U、B分别表示标注每个Z值范围的下限、上限或者同时标注Z值上下限。当然，也可以使用标准选项 -B 控制色标的标注和刻度

Z值还可以取以下特殊值：

  • B：定义小于 z0 的值的填充色，即背景色，默认值由 COLOR_BACKGROUND 控制

  • F：定义大于 zn 的值的填充色，即前景色，默认值由 COLOR_FOREGROUND 控制

  • N：定义值为 NaN 时使用的填充色，默认值由 COLOR_NAN 控制

GMT对于常规CPT文件的格式由如下要求：

  1. Z值必须单调递增

  2. Z值不能存在间断，即每行的最大Z值必须与下一行的最小Z值相同

  3. B、F、N 语句要放在CPT文件的开头或结尾

  4. 可以指定颜色也可以指定填充图案，若 color_min_1 指定了填充图案，则 color_max_1 必须设置为 -

常规CPT文件的格式是很灵活的，其又可以进一步细分为连续型CPT和间断性CPT：

连续型CPT

当每一行的最大Z值与下一行的最小Z值对应同一个颜色。例如，下面的示例CPT文件中在Z取1处颜色是连续的:

0    black      1  red
1    red        2    yellow
间断型CPT

即某一行的最大Z值与下一行的最小Z值对应不同的颜色。例如，下面的示例CPT文件中，第一行表明Z取1时为红色，第二行表明Z取1时为蓝色，即在Z取1处颜色存在间断:

0        black   1    red
1        blue    2    yellow

进一步，当某一行内最小Z值和最大Z值对应相同的颜色时则构成了单色间断型CPT。例如，下面的示例CPT文件中，第一行指定了Z取0和0.5均定义为黑色，意味着Z取0到 1之间的任意数值均为黑色。第二行则指定了Z取1到2之间的任意数值均为红色:

0       black   1       black
1       red     2       red

下图展示了上面提到的三种常见的常规CPT：

gmt begin regular-cpt png,pdf

# 连续型CPT
cat > continuous.cpt << EOF
0    black      1    red
1    red        2    yellow
EOF
gmt colorbar -Ccontinuous.cpt -Dx0c/0c+w5c+h

# 间断型CPT
cat > discontinuous.cpt << EOF
0      black   1    red
1      blue    2    yellow
EOF
gmt colorbar -Cdiscontinuous.cpt -Dx0c/0c+w5c+h -Y1.5c

# 单色间断型CPT
cat > discontinous-2.cpt << EOF
0       black   1     black
1       red     2     red
EOF
gmt colorbar -Cdiscontinous-2.cpt -Dx0c/0c+w5c+h -Y1.5c

gmt end show
../../_images/format-gmtplot-1.png