gshhg

官方文档: gshhg
简介: 从 GSHHG 或 WDBII 数据文件中提取数据

gshhg 读取海岸线文件（GSHHG）或者政治边界和河流（WDBII），并输出结果。该模块会自动处理不同数据集之间的差异。可以设置是否显示段头部信息，头部信息的格式为

ID npoints hierarchical-level source area f_area west east south north container ancestor

hierarchical-level 海岸线多边形的级别，从 1（海岸线）到 4（湖中岛等）。
source 来源为 W（World Vector Shoreline）或者 C（CIA World Data Bank II），如果湖泊是河流中的湖泊，将使用小写字母。
west east south north 是矩形边界。
area 是多边形区域的面积，单位为 km^2
f_area 为其父多边形的面积。
container 为包含此多边形 ID 的 ID，如果没有，设置为 -1
ancestor 是 full 分辨率数据集中多边形的 ID，通过该分辨率数据产生当前多边形。如果当前多边形也为 full 分辨率数据，则没有祖先，因此设置为 -1

对于线数据，其头部信息格式为

ID npoints hierarchical-level source west east south north

更详细的信息见技术细节

语法

gmt gshhg binaryfile.b [ -Amin ] [ -G ] [ -Iid ] [ -L ] [ -Nlevel ] [ -Qe|i ] [ -bobinary ] [ -donodata[+ccol] ] [ -oflags ] [ --PAR=value ]

必选选项

binaryfile.b: GSHHG 或 WDBII 二进制数据文件，随 GSHHG 数据补充文件一起分发。可以使用 5 种标准分辨率（full, high, intermediate, low, crude）。

可选选项

-Amin: 输出面积大于等于 min 的特征 [默认输出所有多边形]

-G: 在数据段前加 % ，后加 NaN 以便输出数据可以被 Matlab 或和 Octave 导入

-Iid: 只输出 ID 为 id 的特征信息。使用 -Ic 仅输出所有的大陆，见下面的特定多边形

-L: 只输出多边形或者线段的段头部信息 [默认同时输出段信息和数据]

-Nlevel: 只输出 level 级别的数据特征 [默认输出所有的级别]

-Qe|i: 控制如何处理河流中的湖泊（即河流足够大，中间形成湖泊）。 -Qe 排除这些湖泊； -Qi 为 -Qe 的相反操作，即只包含这种湖泊 [默认输出所有多边形]。

-bo[ncols][type][w][+l|b] (more …): 设置二进制输出的数据格式

-donodata (more …): 将输出数据中值为 NaN 列替换为 nodata

-ocols[,…][,t[word]] (more …): 设置输出数据列（0表示第一列，t 表示文本列）

示例

将整个 intermediate 分辨率的 GSHHG 二进制文件转换为 Matlab 可使用的格式

gmt gshhg gshhs_i.b -G > gshhs_i.txt

在 full 分辨率河流数据集中提取段头部信息

gmt gshhg wdb_rivers_f.b -L > riverlisting.txt

从 high 分辨率数据中提取湖泊，但不包含河流形成的湖泊

gmt gshhg gshhs_h.b -Qe -N2 > all_lakes.txt

特定多边形

全球范围内的较大的多边形：

ID	Landmass
0	Eurasia
1	Africa
2	North America
3	South America
4	Antarctica (AC grounding line)
5	Antarctica (AC ice line)
6	Australia
7	Greenland
8	New Guinea
9	Borneo
10	Madagascar
11	Baffin Island
12	Indonesia

数据文件

gshhg 读取的文件为原始的二进制多边形文件，可通过 NCEI Shoreline Coastline Resources 或 SOEST GSHHG Site 获得。需要注意的是，这里的数据和 gmt 中 gmtselect，grdlandmask，以及 coast 模块用的 NetCDF 格式的数据是不同的

技术细节

希望使用自己程序访问 GSHHG 和 WDBII 数据的用户可以查看 gmt 源码中的 gshhg.c 和 gshhg.h 并熟悉他们的数据格式。GMT 并没有用来读取这些文件的 MATLAB 代码，但 Mathworks 和 IDL 都存在此类工具。但是，这些工具一般都不频繁更新，因此，随着数据文件的更新，这些工具可能已经失效。因此，在这里给出一些技术细节。

GSHHG

GSHHG (The Global Self-consistent, Hierarchical, High-resolution Geography Database) 最初为 GSHHS，是一个海岸线数据库。其中包含大陆和岛屿（1 级）、湖泊（2 级）、湖中岛（3 级）以及湖中岛中湖（4 级）共 4 个等级的封闭多边形，使用 -N 选项可以提取对应级别的数据。

一级数据：大陆的 ID 序号在最前面，可以通过 -Ic 选项提取，其中欧亚大陆、非洲、北美、南美、南极和澳大利亚的 ID 分别为 0 到 5，按面积大小排序。

二级数据有两组：常规的湖和河流内的湖泊；后者中湖泊是河流的一部分，这只有在河流特别宽的时候才出现，使用 -Q 选项可以操作这些多边形。

所有分辨率数据均没有自相交。并且对所有的多边形计算了面积，面积计算的方法为：以多边形的中心使用兰伯特等积投影，椭球设置为 WGS-84，然后计算投影后的面积。

GMT 使用 GSHHG 作为背景数据，然后使用与分辨率有关的网格将多边形分块，在程序运行中需要这些多边形时，则将不同块中的数据重新组成封闭的多边形。有关其他更多的 GSHHG 处理方法，见 Wessel & Smith (1996)。

WDBII

WDBII 数据集主要包含河流和各类边界，其中的线段没有任何顺序，因此，不能只提取与一条河流或者国家相关的信息。该数据集使用 Douglas-Peucker 算法从 full 分辨率的数据中派生出了其他 4 个较低分辨率的数据，因此，随着分辨率的降低，自相交的可能性变大。WDBII 和 GSHHG 中都含有河流中的湖泊数据，想要访问这两个数据集的用户可以使用段标题的结构来识别这些特征，并且这些河流中湖泊也是 WDBII 中唯一的封闭多边形。

河流文件中有很多级别：

河流中的湖泊（0）

永久主要河流（1），其他主要河流（2），更小的主要河流（3），

次要河流（4）

主要间歇性河流（5），其他主要间歇性河流（6），更小的间歇性河流（7）

主要运河（10），次要运河（11），灌溉类型运河（12）

边界文件分为三个级别：

国家边界（1）

国内边界（2）

国际海洋边界（3）

通过 -N 选项可提取对应类别的数据。

参考文献

Douglas, D. H., and T. K. Peucker, 1973, Algorithms for the reduction of the number of points required to represent a digitized line of its caricature, Can. Cartogr., 10, 112–122.

Gorny, A. J., 1977, World Data Bank II General User GuideRep. PB 271869, 10pp, Central Intelligence Agency, Washington, DC.

Soluri, E. A., and V. A. Woodson, 1990, World Vector Shoreline, Int. Hydrograph. Rev., LXVII(1), 27–35.

Wessel, P., and W. H. F. Smith, 1996, A global, self-consistent, hierarchical, high-resolution shoreline database, J. Geophys. Res., 101(B4), 8741–8743.