GMT/Matlab Toolbox

GMT 的 Matlab 接口提供了在 Matlab 中调用 GMT 命令的功能。通过该接口，GMT 的所有模块命令都可以在 Matlab 脚本中嵌入执行。GMT 命令生成的结果（grid 格网数据、table 表格数据、CPT 颜色表、文本文件、图片等）都可以作为 Matlab 变量进行运算；Matlab 中的矩阵变量也可以直接作为GMT的输入。

安装

Windows平台

GMT5.3以后的用户在GMT执行路径（默认为 C:\programs\gmt5\bin ）下已经存在 gmt.m 和 gmtmex.mexw64|32 两个文件，只要确保如下两点即可在Windows下使用该接口了。

  • GMT的执行路径已经加入了系统环境变量path中，保证系统可调用GMT命令；

  • GMT的执行路径已经加入Matlab的搜索路径下，保证Matlab可调用GMT命令，如下图所示。

../../_images/matlab_path.png

Matlab PATH 设置

测试安装是否正确：在Matlab的命令行窗口直接敲入 gmt，若出现GMT的版本及使用方法介绍，则安装成功。

macOS 平台

在macOS上按照如下流程可以成功编译GMT的Matlab接口。但由于Matlab处理动态链接库的方式很特别，因而该接口可能不太稳定。GMT开发者正试图与MathWorks合作以解决这个问题，将来以下编译方法可能会修改：

  1. 安装macOS平台下最新版本的GMT；

  2. 运行安装目录下 share/tools 下的 gmt_prepmex.sh 文件。此操作会复制GMT的已安装文件到 /opt/gmt 目录下，并且会重新检查所有的共享库；

  3. 使用 gmtswitch 切换当前使用的GMT版本，确保 /opt/gmt 下的GMT为当前激活版本；

  4. 获取 gmt-mex 项目文件到本地:

    git clone https://github.com/GenericMappingTools/gmtmex

  5. 进入 get-mex 目录并编译生成 gmtmex.mexmaci64

    cd gmt-mex/
autoconf
./configure --enable-matlab
make

  6. 将 gmt.m 和 gmtmex.mexmaci64 所在目录添加到MTATLAB路径中

  7. 确保 gmt.conf 文件中包含选项： GMT_CUSTOM_LIBS=/opt/gmt/lib/gmt/plugins/supplements.so

经测试，该项目在2015a、2015b的MATLAB版本中可使用，对于更老版本的MATLAB，还未进行测试。

Unix/Linux平台

正在努力开发中，还望有志之士加入…

使用方法

GMT接口完全模仿了传统的matlab命令，可以在命令行、m文件或IDE中使用。形式是:

返回参数 = gmt('<module> <module-options>', 输入数据)

其中 输入数据 可以为Matlab的矩阵、结构体或数组等； 返回参数 可直接在Matlab中参与后续的计算。调用GMT完毕后，清空缓存:

gmt('destroy')

入门级示例

在matlab环境中调用 pscoast 绘制地图:

gmt('pscoast -Rg -JA280/30/3.5i -Bg -Dc -A1000 -Gnavy -P > GMT_lambert_az_hemi.ps')

上例中，并不存在输入数据，也就是不存在与Matlab变量的交互，生成的ps文件在Matlab当前路径下。

进阶级示例

在Matlab环境中，绘制文字:

%创建字符串数组
lines = {'5 6 Some label', '6 7 Another label'};
% 绘制
gmt('pstext -R0/10/0/10 -JX6i -Bafg -F+f18p -P > text.ps ', lines);
gmt('destroy');

上例中，字符串数组 lines 可以直接作为 pstext 的输入参数。

以上为单个输入参数，若需要多个输入参数，如何确定参数的先后顺序？

高手级示例

对一个矩阵数组进行格网化并绘图：

% 创建一个100*3矩阵，xyz值均为0~150之间的随机数
t= rand(100,3)*150
% 利用GMT的surface命令对t进行格网化，输出为结构体G，数组结构见附录
G = gmt('surface -R0/150/0/150 -I1', t );
% 利用grd2cpt创建颜色表文件，输出为颜色表结构体cpt
cpt = gmt('grd2cpt -Cjet', G);
% 利用grdimage绘制格网化结果
gmt('grdimage -JX8c -Ba -P -C -G > crap_img.ps', G, cpt);
gmt('destroy');

上例中，grdimage 命令需要两个输入参数：颜色表 cpt 和格网数据 G，两者先后顺序不可交换。强制性输入参数（本例中的 G ）要在所有可选参数（本例中的 cpt ）之前。若有多个选项参数，强制性输入参数写在最前，然后按顺序给出可选参数。

大神级示例

另一个多参数的例子：

x = linspace(-pi, pi)';            % 创建x值
seno = sin(x);                     % 创建y值
xyz  = [x seno seno];              % 创建xyz三列数据，其中y=z
cpt  = gmt('makecpt -T-1/1/0.1');  % 创建rainbow颜色表
%绘制函数曲线，以z值赋颜色。cpt和xyz先后顺序不可交换。
gmt('psxy -R-3.2/3.2/-1.1/1.1 -JX12c -Sc0.1c -C -P -Ba > seno.ps', xyz, cpt);
gmt('destroy');

敲黑板，上例 psxy 一句中，-C 为可选参数，因此引号外 cpt 要在强制性输入数据 xyz 之后。

常见问题

  • 使用完GMT接口后要记得 gmt('destroy') 释放内存，不然有可能出现不可预知错误。

  • gmt括号内直接写module名，看似GMT4语句，实际只支持GMT5的语法。

  • 绘制地理投影时，经纬度标注可能会出现 %s 乱码（即使设置为不显示任何度分秒符号），目前已知Matlab2016存在该问题，其他版本还未有此类反馈。

引用

GMT/MATLAB 工具包用户请引用如下文章:

  • Wessel, P., and J. F. Luis The GMT/MATLAB Toolbox, Geochem. Geophys. Geosyst., 18(2), 811-823, 2017. doi:10.1002/2016GC006723