grdrotater

贡献者:

何星辰

最近更新日期:

2025-10-18

官方文档:

grdrotater

简介:

地理网格的有限旋转重构

grdrotater 读取一个地理网格，并根据给定的总重建旋转参数对其进行重建。 用户可以提供一个多段线格式的裁剪多边形文件； 此时仅使用该多边形内的网格区域来确定重建后的区域范围。 如果旋转区域不是整个地球，还会返回重建区域的轮廓线。

语法

gmt grdrotater ingrid -Erot_file|lon/lat/angle[+i] -Goutgrid [ -Aregion ] [ -Drotoutline ] [ -Fpolygonfile ] [ -N ] [ -Rregion ] [ -S ] [ -Tages ] [ -V[level] ] [ -bbinary ] [ -dnodata[+ccol] ] [ -fflags ] [ -ggaps ] [ -hheaders ] [ -nflags ] [ -oflags ] [ -:[i|o] ] [ --PAR=value ]

注意：选项标志和相关参数之间不允许有任何空格。

必选选项

ingrid[=ID|?varname][+bband][+ddivisor][+ninvalid][+ooffset][+sscale]

输入网格名。通过追加 =ID 可指定 网格格式 [默认为 =nf]； 追加 ?varname 可指定 NetCDF 变量 [默认为 GMT 找到的第一个 2-D 网格]。 对网格追加子选项可进行额外设置：

  • +b 选取一个波段 band（仅用于图片）[默认为 0]

  • +d 将网格除以一个数 divisor [默认为 1]

  • +n 将网格中的 invalid 替换为 NaN

  • +o 将网格中的值进行一定的偏移，即加一个数 offset [默认为 0]

  • +s 将网格中的值缩放，即乘以 scale [默认为 1]

注 ：offset 操作位于 scale 之前。

-Erot_file|ID1-ID2|lon/lat/angle[+i]

可通过以下三种方式之一指定旋转参数：

  • 提供一个包含旋转参数的文件。该文件必须为每个旋转包含一条记录， 每条记录的格式如下：

    lon lat tstart [tstop] angle [ khat a b c d e f g df ]

    其中 tstart 和 tstop 以百万年（Myr）为单位，lon lat angle 均以度为单位。 tstart 和 tstop 分别为阶段的起始与结束年龄。 若记录中未提供 tstop，则表示为一次总重建旋转，此时 tstop 默认设为 0， 且文件中其他记录也不应指定 tstop。 若旋转的协方差矩阵 C 可用，则必须按照括号中列出的九个可选项提供： 此处 C = (g/khat)*[ a b d; b c e; d e f ]， 即 C 由三个行向量组成。 若拟合旋转的自由度 (df) 为 0 或未给出，则默认设置为 10000。 文件中空行以及以 # 开头的记录将被忽略。

  • 提供由两个板块 ID 组成的文件名（以连字符连接，例如 PAC-MBL）， 程序将从 GPlates 旋转数据库中提取相应的旋转参数。 若未找到对应旋转，将返回错误。

  • 直接指定 lon/lat/angle，即旋转极的经度、纬度与旋转角度（均以度为单位）， 用于单一的总重建旋转。

    无论采用哪种方式，都可以在参数后附加 +i， 表示希望对旋转进行反转（invert rotation）。

-Goutgrid[=ID][+ddivisor][+ninvalid][+ooffset|a][+sscale|a][:driver[dataType][+coptions]]

输出网格文件名。通过追加 =ID 可指定 网格格式。 对网格追加子选项可进行额外设置：

  • +d 将网格除以一个数 divisor [默认为 1]

  • +n 将网格中的 invalid 替换为 NaN

  • +o 将网格中的值进行一定的偏移，即加一个数 offset，或使用 a 自动对值 进行调整以保证整数网格的精度 [默认为 0]

  • +s 将网格中的值缩放，即乘以 scale，或使用 a 自动对网格缩放以保证整数 网格的精度 [默认为 1]

注 ：offset 操作位于 scale 之前；+sa 将会同时设置 +oa。如果需 使用 GDAL 指定网格格式，则 ID 应设置为 gd，并指定 :driver 和可选的数据 类型 dataType，以及 +coptions 选项传递给 GDAL 的 -co 选项。

可选选项

-Aregion

直接指定旋转后网格的区域范围。默认情况下，输出网格的范围与旋转后的区域完全匹配； 使用 -A 可将输出范围裁剪或扩展为指定的 region。

-Drotoutline

指定输出旋转后网格轮廓线的文件名。它表示网格在指定时间重建后的轮廓。 若涉及多个重建时间，则 rotoutline 必须包含 C 格式化说明符来输出时间。 若仅指定一个时间且未使用 -D，则轮廓将输出到标准输出（除非使用 -N）。

-Fpolygonfile

指定一个闭合的多段线多边形文件，定义网格内需要投影的区域 [默认投影整个网格]。 注意：如果同时给出 -F 和 -R，则以 -R 为准。

-N

不输出旋转后的多边形轮廓线 [默认将其写入标准输出，或通过 -D 写入文件]。

-Rwest/east/south/north[/zmin/zmax][+r][+uunit]

指定感兴趣的区域。 |Add_-Rgeo|

该选项可以通过多种方式来定义区域：

  1. -Rwest/east/south/north 这是在使用经纬线呈直线的地图投影时指定地理区域的标准方式。 坐标可用十进制度表示，也可以使用 [±]dd:mm[:ss.xxx][W|E|S|N] 格式表示。

  2. -Rwest/south/east/north+r 当使用倾斜（斜轴）投影时，经线和纬线不再适合作为地图边界。 在这种情况下，可以通过给出矩形的左下角与右上角的地理坐标，并添加 +r 修饰符， 来保证地图输出区域为矩形，即使经纬线不是直线。

  3. -Rg 或 -Rd 用于快速指定全球范围。-Rg 表示经度 0 到 360，纬度 -90 到 +90； -Rd 表示经度 -180 到 +180，纬度 -90 到 +90。

  4. -Rcode1,code2,…[+e|r|Rincs] 通过查阅 DCW（数字世界地图）数据库，间接地根据一个或多个国家代码来确定边界区域。 可以使用两个字符的 ISO 3166-1 alpha-2 国家代码（例如 NO）或完整国名（例如 Norway）。 如果要选择国家内的某个州（若可用），请追加 .state（如 US.TX），或使用完整州名（如 Texas）。 若要选择整个大陆，请直接拼写完整名称（如 ** -RAfrica **）。 还可指定 DCW数据 的缩写或完整名称。所有名称大小写不敏感。 可附加以下修饰符：

    • +r：将区域边界调整为 inc、xinc/yinc 或 winc/einc/sinc/ninc 的整数倍（默认不调整）。 例如，-RFR+r1 将法国的边界取整到最接近的整数度。inc 为正数表示扩大范围，负数表示缩小。

    • +R：在区域边界的基础上增加或减少 inc、xinc/yinc 或 winc/einc/sinc/ninc 的数值（默认不扩展）。 inc 为正数表示扩大区域，负数表示缩小。

    • +e：将区域边界调整为 inc、xinc/yinc 或 winc/einc/sinc/ninc 的整数倍， 并确保边界至少调整 inc 的 0.25 倍（默认不调整）。

  5. -Rxmin/xmax/ymin/ymax[+uunit] 在投影单位（如 UTM 米制）下指定区域。 其中 xmin/xmax/ymin/ymax 为与所选投影 (-J) 兼容的笛卡尔坐标。 unit 为允许的 :doc:`explain_distunits`（默认是 e）。 该选项会反算出实际的矩形地理区域。

    对于以 (0,0) 为中心的投影区域，可使用简写形式 -Rhalfwidth[/halfheight]+uunit， 其中 halfheight 默认为 halfwidth。此简写形式必须带 +u 修饰符。

  6. -Rjustifylon0/lat0/nx/ny 其中 justify 为两字符组合： L|C|R (左，中，右) and T|M|B (上，中，下)，(例如, BL 为左下角) justify 指明 lon0/lat0 是矩形区域的哪个点， 而 nx 与 ny 与网格间距（通过 -I 设置）共同决定区域范围。 该形式常用于创建网格。 例如：-RCM25/25/50/50 表示一个以 (25,25) 为中心、尺寸为 50×50 的网格区域。

  7. -Rgridfile 从指定网格文件中复制区域范围设置。 根据调用模块的不同，此方式可能同时设置网格间距与网格配准方式 （参见 网格配准 ）。

  8. -Ra[uto] 或 -Re[xact] 仅在现代模式下的绘图模块可用。自动从输入数据中确定区域：

    • -Re：精确匹配数据的范围（默认若未指定 -R）。

    • -Ra：在数据范围基础上略微扩大，使区域边界为数据范围的合理倍数。

-S

仅旋转多边形轮廓线，而不旋转网格（若未提供网格文件，则必须使用 -F）。

-Tages

设置所需的重建时间： - 对于单个时间，直接追加数值； - 对于等间隔的时间范围，格式为 -Tstart/stop/inc； 若希望 inc 表示“点数”，请追加 +n。 - 若为不等间距时间序列，请通过文件第一列提供，例如 -Tagefile。 若未指定 -T 且 -E 指定了旋转文件，则默认使用旋转文件中的时间作为重建时间。

-V[level] (more …)

设置 verbose 等级 [w]

-bi[ncols][type][w][+l|b] (more …)

设置二进制输入数据的格式

-bo[ncols][type][w][+l|b] (more …)

设置二进制输出的数据格式

-d[i|o]nodata (more …)

将输入数据中等于 nodata 的记录替换为 NaN，或将输出数据中值为 NaN 的记录替换为 nodata

-f[i|o]colinfo (more …)

指定输入或输出列的数据类型

-h[i|o][n][+c][+d][+msegheader][+rremark][+ttitle] (more …)

跳过或生成指定数目的头段记录

-:[i|o] (more …)

交换输入或输出中的第一和第二列

-n[b|c|l|n][+a][+bBC][+c][+tthreshold] (more …)

设置网格文件的插值方式

-ocols[,…][,t[word]] (more …)

设置输出数据列（0表示第一列，t 表示文本列）

-^ 或 -

显示简短的帮助信息，包括模块简介和基本语法信息（Windows下只能使用 -）

-+ 或 +

显示帮助信息，包括模块简介、基本语法以及模块特有选项的说明

-? 或无参数

显示完整的帮助信息，包括模块简介、基本语法以及所有选项的说明

--PAR=value

临时修改GMT参数的值，可重复多次使用。参数列表见 配置参数

网格重采样的后果

在对网格进行重采样或重新取样时，会使用多种算法（参见 -n）， 这些算法可能导致重采样后的数值出现一定的失真或意外结果。 使用样条函数进行重采样的一个常见现象是：新的采样值可能会**略微超出原始网格的全局最小值或最大值**。 如果这种超出范围的现象不可接受，可以在 -n 选项中添加 +c 参数， 以对重采样结果进行裁剪，从而确保输出的数值不会超过输入网格的最小值和最大值。

大地坐标与地心坐标

所有球面旋转均作用于地心坐标。 这意味着输入的数据点和网格被视为采用大地坐标表示， 在进行旋转之前，必须先将其转换为地心坐标。 旋转操作完成后，最终重建得到的点将再转换回大地坐标。 如果将椭球设置参数 PROJ_ELLIPSOID 更改为 Sphere， 则可跳过此默认的转换过程。

示例

要将网格 topo.nc 和多边形 clip_path.txt 的数据旋转， 使用极点 (135.5, -33.0)、旋转角度 37.3° 的总重建旋转，并采用双三次插值，运行:

gmt grdrotater topo.nc -E135.5/-33/37.3 -V -Fclip_path.txt -Grot_topo.nc > rot_clip_path.txt

要将网格 faa.nc 按 rotations.txt 文件的旋转参数反旋转至 32 Ma，并使用双线性插值，运行:

gmt grdrotater faa.nc -Erotations.txt -T32 -V -Grot_faa.nc -nl > rot_faa_path.txt

若仅希望查看网格 large.nc 在相同旋转下的轮廓线，可运行:

gmt grdrotater large.nc -Erotations.txt -T32 -V -S | gmt plot -Rg -JH180/6i -B30 -W0.5p | gv -

要将 topo.nc 网格按 rotations.txt 旋转文件回转至 100 Ma， 并每 10 Myr 生成一次重建网格及轮廓，运行:

gmt grdrotater topo.nc -Erotations.txt -T10/100/10 -V -Grot_topo_%g.nc -Drot_topo_path_%g.txt

假设你已将 gridA.nc 和 gridB.nc 分别使用 多边形 polyA.txt 与 polyB.txt 限定区域， 并分别应用旋转 A = (123W,22S,16.4) 与 B = (108W,16S,-14.5)， 得到旋转后的 rot_gridA.nc 与 rot_gridB.nc。 要确定两者旋转后区域的重叠范围，可使用 grdmath:

gmt grdmath 1 rot_gridA.nc ISNAN SUB 1 rot_gridB.nc ISNAN SUB 2 EQ = overlap.nc

网格 overlap.nc 在重叠区域的值为 1，其他区域为 0。 可以将其用作掩码，或通过 grdcontour -D 提取轮廓多边形。

备注

GMT 附带了 EarthByte 旋转模型 Global_EarthByte_230-0Ma_GK07_AREPS.rot。 若需使用其他旋转文件，可创建一个环境变量 GPLATES_ROTATIONS， 并将其指向相应的旋转文件路径。

相关模块

backtracker, grdcontour, gmtpmodeler, grdmath, grdpmodeler, grdspotter, hotspotter, originater, rotconverter