Generic Mapping Tools Graphics

The Generic Mapping Tools

Version 4.1.3

Technical Reference and Cookbook

by

Pa?l (Paul) Wessel

School of Ocean and Earth Science and Technology University of Hawai'i at Ma?noa

and

Walter H. F. Smith

Laboratory for Satellite Altimetry NOAA/NESDIS/NODC

June 2006

Generic Mapping Tools Graphics

Contents

Contents

ii

List of tables

vii

List of figures

viii

Acknowledgments

xi

The GMT Documentation Project

xii

A Reminder

xiii

Copyright and Caveat Emptor!

xiv

Typographic conventions

xv

1 Preface

1

1.1 What is new in GMT 4.x? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.1 Overview of GMT 4.1.3 [June-1, 2006] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.2 Overview of GMT 4.1.2 [May-15, 2006] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.1.3 Overview of GMT 4.1.1 [Mar-1, 2006] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1.4 Overview of GMT 4.1 [Jan-7, 2006] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.1.5 Overview of GMT 4.0 [Oct-10, 2004] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2 Introduction

12

3 GMT overview and quick reference

15

3.1 GMT summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.2 GMT quick reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4 General features

19

4.1 GMT Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.2 GMT defaults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.2.1 Overview and the .gmtdefaults4 file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.2.2 Changing GMT Defaults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.3 Command Line Arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.4 Standardized command line options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.4.1 Data Domain or Map Region: The ?R option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.4.2 Coordinate Transformations and Map Projections: The ?J option . . . . . . . . . . 23

4.4.3 Map frame and axes annotations: The ?B option . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.4.4 Header data records: The ?H option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.4.5 Portrait plot orientation: The ?P option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.4.6 Plot Overlays: The ?K ?O options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.4.7 Timestamps on plots: The ?U option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.4.8 Verbose Feedback: The ?V option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.4.9 Plot positioning and layout: The ?X ?Y options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.4.10 Binary table i/o: The ?b option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.4.11 Data type selection: The ?f option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.4.12 Number of Copies: The ?c option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.4.13 Lat/Lon or Lon/Lat?: The ?: option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.5 Command Line History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.6 Usage messages, syntax- and general error messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

ii

4.7 Standard Input or File, header records . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.8 Verbose Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.9 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.10 Input Data Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.11 Output Data Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.12 PostScript Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.13 Specifying pen attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.14 Specifying area fill attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.15 Color palette tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.16 Character escape sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.17 Grdfile format specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.18 Options for COARDS-compliant netCDF files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.19 The NaN data value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

5 GMT Coordinate Transformations

42

5.1 Cartesian Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.1.1 Cartesian Linear Transformation (?Jx ?JX) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.1.2 Cartesian Logarithmic projection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

5.1.3 Cartesian Power projection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

5.2 Linear Projection with Polar (, r) Coordinates (?Jp ?JP) . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6 GMT Map Projections

48

6.1 Conic Projections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.1.1 Albers Conic Equal-Area Projection (?Jb ?JB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.1.2 Lambert Conic Conformal Projection (?Jl ?JL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6.1.3 Equidistant Conic Projection (?Jd ?JD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6.2 Azimuthal Projections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

6.2.1 Lambert Azimuthal Equal-Area (?Ja ?JA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

6.2.2 Stereographic Equal-Angle Projection (?Js ?JS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

6.2.3 Orthographic Projection (?Jg ?JG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

6.2.4 Azimuthal Equidistant Projection (?Je ?JE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

6.2.5 Gnomonic Projection (?Jf ?JF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

6.3 Cylindrical Projections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

6.3.1 Mercator Projection (?Jm ?JM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

6.3.2 Transverse Mercator (?Jt ?JT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

6.3.3 Universal Transverse Mercator UTM (?Ju ?JU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

6.3.4 Oblique Mercator (?Jo ?JO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

6.3.5 Cassini Cylindrical Projection (?Jc ?JC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

6.3.6 Cylindrical Equidistant Projection (?Jq ?JQ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

6.3.7 General Cylindrical Projections (?Jy ?JY) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

6.3.8 Miller Cylindrical Projections (?Jj ?JJ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

6.4 Miscellaneous Projections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

6.4.1 Hammer Projection (?Jh ?JH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

6.4.2 Mollweide Projection (?Jw ?JW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

6.4.3 Winkel Tripel Projection (?Jr ?JR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

6.4.4 Robinson Projection (?Jn ?JN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

6.4.5 Eckert IV and VI Projection (?Jk ?JK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

6.4.6 Sinusoidal Projection (?Ji ?JI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

6.4.7 Van der Grinten Projection (?Jv ?JV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

iii

7 Cook-book

72

7.1 The making of contour maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

7.2 Image presentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

7.3 Spectral estimation and xy-plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

7.4 A 3-D perspective mesh plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

7.5 A 3-D illuminated surface in black and white . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

7.6 Plotting of histograms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7.7 A simple location map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7.8 A 3-D histogram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

7.9 Plotting time-series along tracks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

7.10 A geographical bar graph plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

7.11 Making a 3-D RGB color cube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

7.12 Optimal triangulation of data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

7.13 Plotting of vector fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

7.14 Gridding of data and trend surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

7.15 Gridding, contouring, and masking of unconstrained areas . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

7.16 Gridding of data, continued . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

7.17 Images clipped by coastlines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

7.18 Volumes and Spatial Selections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

7.19 Color patterns on maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

7.20 Custom plot symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

7.21 Time-series of RedHat stock price . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

7.22 World-wide seismicity the last 7 days . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

7.23 All great-circle paths lead to Rome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

7.24 Data selection based on geospatial criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

7.25 Global distribution of antipodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

A GMT supplemental packages

113

A.1 dbase: gridded data extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

A.2 gshhs: GSHHS data extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

A.3 imgsrc: gridded altimetry extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

A.4 meca: seismology and geodesy symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

A.5 mex: Matlab?GMT interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

A.6 mgd77: MGD77 extractor and plotting tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

A.7 mgg: GMT-MGD77 extractor and plotting tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

A.8 misc: posters, patterns, and digitizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

A.9 segyprogs: Plotting SEGY seismic data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

A.10 spotter: backtracking and hotspotting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

A.11 x2sys: Track crossover error estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

A.12 x system: Track crossover error estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

A.13 xgrid: visual editor for grdfiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

B GMT file formats

116

B.1 Table data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

B.1.1 ASCII tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

B.1.2 Binary tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

B.2 Grid files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

B.2.1 NetCDF files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

B.2.2 Grid line and Pixel registration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

B.2.3 Boundary Conditions for operations on grids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

B.2.4 Native binary grid files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

B.3 Sun raster files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

C Making GMT Encapsulated PostScript Files

122

iv

D Availability of GMT and related code

123

E Predefined bit and hachure patterns in GMT

124

F Chart of octal codes for characters

125

G PostScript fonts used by GMT

130

H Problems with display of GMT PostScript

131

H.1 PostScript driver bugs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

H.2 Resolution and dots per inch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

H.3 European characters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

H.4 Hints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

I Color Space -- The final frontier

134

J Filtering of data in GMT

136

K The GMT High-Resolution Coastline Data

138

K.1 Selecting the right data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

K.2 Format required by GMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

K.3 The long and winding road . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

K.4 The Five Resolutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

K.4.1 The crude resolution (?Dc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

K.4.2 The low resolution (?Dl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

K.4.3 The intermediate resolution (?Di) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

K.4.4 The high resolution (?Dh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

K.4.5 The full resolution (?Df) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

L GMT on non-UNIX platforms

145

L.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

L.2 Cygwin and GMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

L.3 SFU and GMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

L.4 DJGPP and GMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

L.5 WIN32 and GMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

L.6 OS/2 and GMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

L.7 Mac OS and GMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

M Built-in color palette tables

147

N Custom Plot Symbols

148

O Annotation of Contours and "Quoted Lines"

149

O.1 Label Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

O.2 Label Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

O.3 Examples of Contour Label Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

O.3.1 Equidistant labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

O.3.2 Fixed number of labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

O.3.3 Prescribed label placements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

O.3.4 Label placement at simple line intersections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

O.3.5 Label placement at general line intersections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

O.4 Examples of Label Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

O.4.1 Label placement by along-track distances, 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

O.4.2 Label placement by along-track distances, 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

O.4.3 Using a different data set for labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

v

 ................
................

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