Herramientas Computacionales para Geociencias GMT
Herramientas Computacionales para Geociencias GMT
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Cmo funciona?
GMT no dispone originalmente de una interfaz grfica de usuario. Los mapas se generan a
partir de la intrprete de comandos (lnea de comandos) del sistema operativo en el que se
est utilizando el programa.
Cada lnea de comandos est compuesta por un encabezado que indica la herramienta que
se va a utilizar, una serie de parmetros que indican a la herramienta que se va a hacer, y
qu datos se van a utilizar, y final se coloca el nombre del archivo de salida, para separar
los parmetros de configuracin del nombre del archivo de salida se coloca el signo > >>,
a continuacin podemos ver un ejemplo de esto:
Archivo de
Encabezado Parmetros salida
pscoast -R-78/-75.5/6/8 -Jm3.4i -W0.7p/0 -S138/191/198 -Ba1f1p -N1/0.5p -Df -K -V > mapa.ps
Con esta informacin se genera una imagen en PostScript (el mapa), y se guarda en un
archivo con extensin ps, este archivo puede ser editado y convertido a otros formatos con
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un programa para edicin de imgenes tipo Gimp (libre), Inkscape (libre), CorelDraw
(comercial) o Photoshop (comercial).
http://gmt.soest.hawaii.edu/
El archivo ejecutable puede descargarse en cualquier localidad del disco duro. Para la
instalacin, sin embargo, se recomienda usar C:\GMT4
Siga las instrucciones que aparecen en pantalla, usualmente todo funciona bien por defecto.
El instalador indica que los manuales y el libro de recetas en pdf (cookbook) no estn
incluidos y que deben instalarse por separado. Se le proporcionar el archivo instalador de
estos materiales.
A continuacin se deben modificar las variables de entorno para que el programa pueda
funcionar. En Windows:
- Inicio
-Propiedades
(En Windows 7 cambia un poco. Luego de la opcin Equipo, click en Propiedades, all
aparece una ventana y se busca el espacio titulado Configuracin de nombre, dominio y
grupo de trabajo del equipo, click en el link Cambiar Configuracin. All se busca
opciones Avanzadas etc.)
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Nota: Antes de usar GMT se deben instalar tres programas adicionales para visualizar los
scripts y los mapas creados (los cuales son impresos en archivos postscript .ps). Primero
descargar la suite Gsview y Ghostscript (intrpretes de .ps y .pdf) as:
http://www.ghostscript.com/download
Descargar e instalar la ltima versin del programa. Elegir la opcin GNU PublicLicence.
http://pages.cs.wisc.edu/~ghost/
Segundo, para mejor comprensin de los archivos de comandos (scripts) que generan los
mapas y grficos recomendamos descargar e instalar el programa Notepad++ que facilita la
lectura porque se puede diferenciar entre comandos, variables, comentarios, etc, con un
cdigo de color. Para esto, visite la pgina:
http://notepad-plus-plus.org
En este momento debera estar en capacidad de correr GMT, generar un archivo .ps con un
mapa y visualizarlo. Para probar que todo funciona correctamente, realice la siguiente
prueba:
d. Guardar
Si todo sale bien, se genera el archivo example01.ps el cual puede ser visualizado con
GSView. Doble click en el icono del archivo. Se puede ver una proyeccin de la Tierra con
contornos de anomalas del geoide.
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gmtset
Con la lnea FRAME_WIDTH 0.03, determinamos el ancho del marco del mapa (por
defecto es 0.2c).
Para cambiar la resolucin final del mapa utilizamos DOTS_PR_INCH 600 (la resolucin
por defectos es de 300 dpi (pixel por pulgada)), para el ejercicio es de 600 dpi.
gmtset ANOT_FONT_SIZE 5
Grdimage
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debe ejecutar despus de la configuracin de la base del mapa pero antes que todos los
dems programas, para evitar perdida de informacin dibujada por otros programas.
-Jm3.4i Proyeccin (-J) mercator (m), con ancho en la pgina de 3.4 pulgadas.
Nota: cada parmetro de configuracin debe ir antecedido por el signo menos (-), a
excepcin de los archivo de base de datos.
Pscoast
Con el comando pscoast se puede editar un mapa, que contenga riberas de ros, lagos y
mares, adems las fronteras. Una gran cantidad de parmetros puede dar al mapa el detalle
requerido para su fin.
-Jm3.4i Proyeccin (-J) mercator (m), con ancho en la pgina de 3.4 pulgadas.
-W0.7p/0/0/0 Dibuja la lnea costera (-W) con un espesor de 0.7 puntos y el color
RGB 0/0/0 (para negro).
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-N1/0.5p/0/0/0 Las fronteras (-N) trazadas son del tipo 1 (slo fronteras nacionales)
y tienen un espesor de 0.5 puntos y el color RGB 0/0/0.
psxy
Psxy Imprime los smbolos sobre el mapa para todos los lugares nombrados en la
lista de coordenadas.
-Ss0.07i El smbolo de un lugar (-S) sobre el mapa es un cuadro (s) con un tamao
de 0.07 pulgadas. Otras opciones de smbolos son: estrella(a), circulo (c), triangulo
(t), diamante (d).
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Dibujando lneas
Para dibujar una lnea utilizamos el programa psxy, y cambiamos la orden -S que nos dibuja
un smbolo en un punto, por la orden -M que le indica al programa que una los puntos del
archivo de coordenadas con segmentos de lnea, la lnea de comandos quedara as:
pstext
Programa que agrega texto al mapa. El texto a escribir en el mapa se guarda en un archivo
con formato ASCII. El contenido de ese archivo esta ordenado por un esquema fijo que
define el significado de cada columna.
T arriba
M en el medio
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B abajo
La segunda letra (Y) indica la justificacin horizontal:
L a la izquierda
C en el centro
R a la derecha
pstextlabels.txt-R-79/-75.5/5/8-Jm-O-K-W255/255/255>>mapa2.ps
gmtset LABEL_FONT_SIZE 16
gmtset ANOT_FONT_SIZE 16
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gmtset ANOT_FONT_SIZE 5
Fjense que el primer comando solo lleva un > y la opcin -K para que deje el archivo abierto, que
la ltima lnea solo tiene -O, con lo que se agrega la informacin de esta lnea pero se cierra el
archivo.
Ejercicio 2
En este ejercicio vamos a generar un mapa de contornos de la temperatura global para el
ao 2009, con tres mtodos diferentes.
makecpt
Esta herramienta nos permite hacer una tabla de colores a partir de las tablas .cpt base de
GMT, en el cual definimos un conjunto de intervalos equidistantes dentro de unos lmites
de valores en Z (altura). A continuacin se explican los parmetros bsicos para generar
uno de estas paletas
-C permite seleccionar una tabla de colores base para trabajar, el nombre de las
tablas de colores la encontraremos en los anexos.
-Z crea un archivo cpt continuo, este efecto de este parmetro se podr apreciar
mejor en con la herramienta grdview.
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Esto genera una tabla de colores para las temperaturas entre los -60C a 60C con cambio
de color cada 5 grados.
Pscontour
Con esta herramienta, que a partir de archivos ASCII en formato xyz, generan contornos
por medio de un mtodo de triangulacin, en GMT disponemos de dos mtodos al
momento de instalar en sistemas basados en UNIX, el mtodo de Shewchuk (1996) y el de
Watson (1982), para nuestro caso en Windows se instala el mtodo de Shewchuk (1996)
por defecto.
Para este momento del curso la siguiente lnea ya debe ser bastante entendible para nosotros:
La opcin -I hace que los tringulos generados por el mtodo de triangulacin, tomen los
colores de acuerdo a la tabla de colores. Para este ejemplo vamos a usar como proyeccin
una transformacin lineal cartesiana -Jx y la escala esta en 0.06 pulgadas por cada grado
(0.06d), esta proyeccin es til cuando vamos a generar mapas con coordenadas planas.
psscale
psscale grafica una escala para el mapa de acuerdo a la tabla de colores utilizada.
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Surface
A partir de un archivo con informacin xyz, el programa genera una grilla de datos
resolviendo:
(1 - T) * L (L (z)) + T * L (z) = 0
Donde T es el factor de tencin que est entre 0 y 1, y L indica el operador Laplaciano. Con
la opcin -T podemos indicar con que factor de tencin queremos que se solucione la
ecuacin anterior para una regin dada por los lmites de R. El archivo de salida se genera
con la opcin -G bajo el nombre que nosotros queramos y la extensin puede ser .nc, .grd
entre otras dependiendo del programa con el que bajamos a generar el grafico. Con -I
indicamos el espaciamiento de la grilla, para nuestro caso el espacio es de 0.2 grados, a
continuacin se muestra cmo quedara en comando:
grdview
Al igual que grdimage, este programa genera un mapa de contornos a partir de una de grilla
y una paleta de colores, en este caso el comando nuevo es Qs con lo que indicamos que es
un grfico de superficie.
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Como vemos no se indico el factor de tencin y el programa lo toma como T=0, ahora
relazaremos la misma operacin nuevamente pero con T=0.5 y T=1, para poder ver la
diferencia en la interpolacin de datos de acuerdo al factor de tencin, esto seria as:
triangulate
A partir de uno o ms archivos ASCII con formato xyz, se genera por medio de la
triangulacin de Delaunay un archivo de campo de punto interconectados con la mayor
cantidad de tringulos equilteros posible, para una regin controlada por -R y -J, con -I
indicamos el espaciamiento mnimo de la red de puntos para nuestro caso es de 0.2 grados.
grdfilter
A partir de los datos de un archivo de tipo grd o nc se realiza un filtrado usando una
seleccin de convolucin o no-convolucin isotrpica y hace un clculo de distancias
usando geometra cartesiana o esfrica generando un archivo grd o nc
Con -D0 indicamos que la malla de filtrado debe ser con la misma distancia y unidades que
las del archivo de entrada, con -F indicamos el tipo de filtro que utilizaremos, c1 indica que
utilizaremos un filtrado Arc-Coseno (los valores siguen una curva de coseno) con un
dimetro de 1km.
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Veamos como seria la secuencia de comandos para generar el mapa de contornos con este
tratamiento de datos:
Ejercicio 3
En este ejercicio se realizara un mapa de relieve con una proyeccin de 3D de una regin
en el noroccidente de Colombia, este tipo de proyeccin es muy til porque nos permitir
conocer mejor la morfologa de la esta zona.
Para esto primero generaremos un archivo de iluminacin que nos va a permitir ver mejor
el contraste del relieve, para esto utilizamos la herramienta grdgradient.
grdgradient
grdgradient puede ser utilizado para calcular la derivada direccional en una direccin dada
(-A), o en la direccin (-S y de magnitud -D) de un vector de datos de gradiente. Lo que
permite generar en base a registros topogrficos, registros de iluminacin que nos permita
percibir profundidad a partir de un juego de luces y sombras. Para esto se necesita tener en
cuenta los siguientes parmetros:
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grdview
grdview adems de generar representaciones 2D, tambin puede generar a partir de mallas
2D, perspectivas 3D, del terreno. Para esto se deben tener en cuenta los siguientes
parmetros:
-JZ indica la escala vertical del mapa 3D, para nuestro caso es de 1i (pulgadas).
Le rea a graficar est entre los -76.75 y -76.5 oeste y 6.26 y 6.75 norte. El comando
completo para graficar la regin sera el siguiente:
Ejercicio 4
En este ejercicio se practicara lo que se ha visto anteriormente, para esto, en la carpeta
ejercicio 4 se encuentra un registro topogrfico llamado globaltopo.nc, una base de datos
de sismos para Colombia.
Lo que deben hacer es generar un mapa de Colombia en un tamao de papel A4, el mapa
debe incluir el relieve de la regin graficada, la ubicacin de los sismos, en resolucin de
300pp, las dems parmetros quedan a su decisin.
Nota: puede ocurrir que algunas de las bases de datos que hayamos descargado de
internet tengan como separador de la parte decimal un punto (.) y otras una coma (,),
cuando esto ocurre, debemos revisar en nuestro sistema operativo cual de las dos
opciones se maneja como separador de la parte decimal, ya que esto puede generar
errores en los productos que hagamos con GMT.
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Ejercicio 5
Ahora generaremos una perspectiva 3D, para esto en la carpeta ejercicio5, encontraremos
una serie de registros topogrficos que cubren toda Colombia con una precisin de 3
segundos de arco (90), que debemos convertir en archivos grd y posteriormente unirlos para
generar un solo archivo, esto se realizara con el siguiente comando:
xyz2grd lee una tabla z xyz y crea una archivo grd. -I es el espaciamiento de los puntos
de la malla en este caso es cada 3 segundos de arco (90m) y -Z lee una tabla ASCII
binario de una columna. Se asume que todos los nodos estn soportados.
Pueden usar tablas de colores ya utilizados o el que se encuentra en la carpeta, deben generar un
registro de iluminacin, si utilizan otra tabla de color deben incluir una escala de colores.
Bibliografia
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Reference and Cookbook, 2012.
Wessel, P., Smith, W. H. F. The Generic Mapping Tools Version 4.5.8- A Map-making
Tutorial, 2012.
Wessel, P., Smith, W. H. F. The Generic Mapping Tools Version 4.5.8- GMT Online Man
Pages, 2012.
Wessel, P., Smith, W. H. F. The Generic Mapping Tools Version 4.5.8- GMT
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