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Category: Data & AnalyticsAPI key required

Generic Mapping Tools (GMT) 地球科学投图

GMT (Generic Mapping Tools) 零基础一键安装与制图教程。自动检测操作系统 (Linux/macOS/Windows)，一键配置环境并安装 GMT。涵盖投影、颜色、要素绘制。附带 OpenTopography DEM API 配置。所有软件和教程引用自 GMT 中文社区 (https://docs.gmt-china.org/latest/)。

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GMT 制图入门 — 一键部署 + 零基础教程

声明：本 skill 中的软件安装方法、绘图语法、示例数据均引用自 GMT 中文社区（https://docs.gmt-china.org/latest/）。本 skill 仅将这些知识封装为 Hermes Agent 可调用的自动化流程。

触发条件

用户提到：GMT、制图、地图绘制、Generic Mapping Tools、地形图、DEM、投影、GMT教程、安装GMT

第零步：自动检测系统并安装 GMT（Agent 必须首先执行）

加载本 skill 后，Agent 必须：

0.1 检测操作系统

# Agent 执行此命令判断 OS
uname -s
# Darwin → macOS
# Linux  → Linux
# MINGW* / MSYS* / CYGWIN* → Windows (Git Bash)

0.2 检测是否已安装 GMT

gmt --version 2>/dev/null || echo "NOT_INSTALLED"

如果已安装，跳过安装步骤。

0.3 一键安装（按 OS 自动选择方案）

▸ Linux 安装

# 方案 A：Conda（推荐，跨平台统一）
# 1. 安装 Miniconda（如果没有）
if ! command -v conda &>/dev/null; then
    curl -sL "https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh" -o /tmp/miniconda.sh
    bash /tmp/miniconda.sh -b -p ~/miniconda3
    export PATH="$HOME/miniconda3/bin:$PATH"
fi

# 2. 配置 conda-forge
conda config --add channels conda-forge 2>/dev/null
conda config --set channel_priority strict 2>/dev/null

# 3. 接受 TOS（conda 26+）
conda tos accept --override-channels --channel https://repo.anaconda.com/pkgs/main 2>/dev/null
conda tos accept --override-channels --channel https://repo.anaconda.com/pkgs/r 2>/dev/null

# 4. 安装 GMT 到独立环境
conda config --set solver classic 2>/dev/null
CONDA_NO_PLUGINS=true conda create -y -n gmt -c conda-forge gmt
conda config --set solver libmamba 2>/dev/null

# 5. 持久化 PATH
SHELL_RC="$HOME/.bashrc"
grep -q "conda3/envs/gmt/bin" "$SHELL_RC" 2>/dev/null || \
    echo 'export PATH="$HOME/miniconda3/envs/gmt/bin:$PATH"' >> "$SHELL_RC"

# 6. 验证
export PATH="$HOME/miniconda3/envs/gmt/bin:$PATH"
gmt --version

# 方案 B：系统包管理器（备选）
# sudo apt install gmt gmt-dcw gmt-gshhg -y   # Ubuntu/Debian

▸ macOS 安装

# 方案 A：Homebrew（推荐）
if ! command -v brew &>/dev/null; then
    /bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
fi
brew install gmt

# 方案 B：Conda（同 Linux 方案，跨平台一致）

▸ Windows 安装

# 推荐方案：Conda（与 Linux/macOS 统一环境，避免路径问题）
# 前提：需要安装 Git Bash 或 Miniconda Prompt

# 1. 安装 Miniconda for Windows（如果没有）
#    手动下载：https://docs.conda.io/en/latest/miniconda.html
#    或用 curl（在 Git Bash 中）：
if ! command -v conda &>/dev/null; then
    curl -sL "https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Windows-x86_64.exe" -o /tmp/miniconda.exe
    start /wait "" /tmp/miniconda.exe /InstallationType=JustMe /RegisterPython=0 /S /D=%UserProfile%\miniconda3
    export PATH="$HOME/miniconda3/bin:$HOME/miniconda3/Scripts:$PATH"
fi

# 2. 安装 GMT（同 Linux 流程）
conda config --add channels conda-forge
conda create -y -n gmt -c conda-forge gmt

# 3. 持久化 PATH
#    在 Git Bash 的 ~/.bashrc 中添加：
echo 'export PATH="$HOME/miniconda3/envs/gmt/bin:$PATH"' >> ~/.bashrc

# 4. 验证
export PATH="$HOME/miniconda3/envs/gmt/bin:$PATH"
gmt --version

Windows 特别说明：如果用户没有 Git Bash，Agent 应引导用户先安装 Git for Windows（https://git-scm.com/download/win），然后用 Git Bash 执行上述命令。Conda 方案保证与 Linux/macOS 完全一致的 GMT 6.x 环境。

0.4 安装后验证

gmt begin first_map pdf
    gmt basemap -R0/10/0/10 -JX10c -Baf -B+t"My First GMT Map"
gmt end
# 检查是否生成 first_map.pdf
ls -lh first_map.pdf

第一步：GMT 核心概念

1.1 现代模式（Modern Mode）

gmt begin 输出文件名 格式    # 如 map pdf
    # 所有绘图命令...
gmt end

1.2 三个核心参数：-R -J -B

| 参数 | 含义 | 示例 | |------|------|------| | -R | 绘图区域 | -R114/123/34/38 (lon1/lon2/lat1/lat2) | | -J | 投影方式 | -JM15c (Mercator, 宽15cm) | | -B | 边框标注 | -B2 -BWSen |

每个 GMT 绘图命令都必须包含 -R 和 -J。

1.3 图层模型

第 6 层  gmt text      文字标注      ← 最上面
第 5 层  gmt plot      散点符号
第 4 层  gmt legend    图例
第 3 层  gmt coast     海岸线
第 2 层  gmt grdimage  DEM 底图
第 1 层  gmt basemap   底图框架      ← 最下面

第二步：常用投影速查

| 投影 | -J 写法 | 场景 | |------|-----------|------| | Mercator | -JM15c | 区域地图 | | Lambert | -JL120/36/33/42/15c | 中纬度 | | Hammer | -JH120/15c | 全球概览 | | Orthographic | -JG120/36/15c | 地球视角 | | 线性 | -JX10c/8c | XY散点图 |

第三步：颜色选用（CPT）

| CPT | 效果 | |-----|------| | -Cterra | ★ 地形首选 | | -Cglobe | 卫星图风格 | | -Crainbow | 彩虹色 | | -Chot | 热力色 | | -Cpolar | 两极色 | | -Cgray | 灰度 |

地形加光照：-I+d（自动光照）

第四步：要素绘制

4.1 海岸线

gmt coast -W0.3p,gray30 -Slightblue -Df
# 关键坑：DEM 上图叠加 coast 不要用 -G，会盖住地形

4.2 散点符号

gmt plot data.txt -Sc0.3c -Gred -W0.5p,black
# -Sc=圆 -Ss=方 -St=三角 -Sd=菱 -Sa=星

4.3 文字标注

gmt text labels.txt -F+f12p,4,black -DJ0.3c/0.2c
# 字体编号: 4=Times-Roman, 5=Times-Bold, 0=Helvetica

4.4 色标

gmt colorbar -Cterra -DJTC+w8c/0.5c+h -Baf+l"Elevation (m)"

4.5 图例

gmt legend -DJTR+o0.3c -F+gwhite+p0.5p << EOF
S 0.3c c 0.3c red  0.5p,black 0.7c  Group A
EOF

第五步：DEM 地形数据获取

方案概览

| 数据源 | 分辨率 | 覆盖 | 是否需要 API Key | 国内可用 | |--------|--------|------|-----------------|----------| | 中科大 rsync | 30弧分~15弧秒 | 全球 | 否 | ✅ | | Copernicus S3 | 30m | 全球 | 否 | ✅ | | OpenTopography | 30m/90m | 全球 | 是（免费注册） | ✅ |

5.1 中科大 rsync（低分辨率全球数据）

rsync -av mirrors.ustc.edu.cn::gmtdata/server/earth/earth_relief/earth_relief_30m_g.grd ~/.gmt/cache/

5.2 Copernicus S3（高分辨率区域数据）

wget -O N36E117.tif \
  "https://copernicus-dem-30m.s3.amazonaws.com/Copernicus_DSM_COG_10_N36_00_E117_00_DEM/Copernicus_DSM_COG_10_N36_00_E117_00_DEM.tif"

5.3 OpenTopography API（★ 推荐，最灵活的高分辨率 DEM）

OpenTopography 是全球高分辨率地形数据的开放平台，提供 30m/90m SRTM、ALOS、Copernicus 等数据集的 API 访问。GMT 6 内置了 OpenTopography 数据源支持，配置后可直接用 @earth_relief_01s 语法下载。

第 1 步：注册获取 API Key

  1. 打开 https://portal.opentopography.org/register
  2. 填写邮箱、姓名、机构，注册免费账号
  3. 登录后进入 MyOpenTopo → https://portal.opentopography.org/dashboard
  4. 在 dashboard 页面可以看到你的 API Key

第 2 步：把 API Key 告诉 Agent

用户将 API Key 发给 Agent 后，Agent 执行：

# 方式一：设置环境变量（推荐，不写入配置文件）
export OPENTOPO_API_KEY="你的API_KEY"

# 持久化到 shell 配置
echo 'export OPENTOPO_API_KEY="你的API_KEY"' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# 方式二：写入 GMT 配置文件（仅当前会话）
gmt set GMT_DATA_SERVER_OPENTOPO_API_KEY "你的API_KEY"

第 3 步：Agent 自动下载 DEM

配置好 API Key 后，Agent 可以直接用 GMT 内置语法：

# 下载研究区域的 1弧秒 SRTM DEM（自动通过 OpenTopography API）
gmt grdcut @earth_relief_01s -R114/123/34/38 -Gstudy_area.grd

# 直接绘图
gmt begin dem_map pdf
    gmt grdimage study_area.grd -Cterra -I+d -JM15c -Baf
    gmt coast -W0.3p -Swhite
gmt end

支持的 OpenTopography 数据集： | GMT 语法 | 分辨率 | 数据集 | |----------|--------|--------| | @earth_relief_01s | 1弧秒 (~30m) | SRTM GL1 / ALOS World 3D | | @earth_relief_03s | 3弧秒 (~90m) | SRTM GL3 | | @earth_relief_15s | 15弧秒 (~450m) | SRTM15+ | | @srtm_relief_01s | 1弧秒 | SRTM only | | @srtm_relief_03s | 3弧秒 | SRTM only |

Agent 与用户交互流程

Agent: "要使用 OpenTopography 高分辨率 DEM，需要 API Key（免费）。"
Agent: "请访问 https://portal.opentopography.org/register 注册账号，"
Agent: "登录后在 https://portal.opentopography.org/dashboard 查看你的 API Key，"
Agent: "把 API Key 发给我，我会配置好。"

用户: "我的 API Key 是 xxxxxxxxxxxxxxxx"

Agent: 执行 export OPENTOPO_API_KEY="xxx" + echo 到 ~/.bashrc
Agent: 验证: gmt grdcut @earth_relief_01s -R测试区域 -Gtest.grd
Agent: "配置成功！以后画图我自动用 OpenTopography 获取高精度 DEM。"

5.4 DEM 分辨率选择速查

| 地图范围 | 推荐分辨率 | 数据源 | |----------|-----------|--------| | 全球/半球 | 30弧分 (~55km) | 中科大 rsync | | 大陆级 | 15弧秒 (~450m) | 中科大 rsync | | 区域级（省） | 30m (1弧秒) | OpenTopography / Copernicus | | 局部（矿区） | 30m | OpenTopography |

第六步：完整示例 — 区域地质样品分布图

将以下脚本保存为 sample_map.sh，修改上方的 REGION 和 PROJ 即可直接使用：

#!/bin/bash
# GMT 区域样品分布图模板
# 使用前改三个地方：
#   1. REGION  改为你的经纬度范围
#   2. PROJ    选择投影和尺寸
#   3. 准备数据文件 samples.txt (格式: lon lat group)

set -e

REGION="115/122/30/36"        # ← 改成你的研究区域
PROJ="M15c"                   # ← 投影：M=Mercator, J=Orthographic, H=Hammer
OUT="sample_map"

# 检查 GMT
if ! command -v gmt &> /dev/null; then
    echo "GMT not found. Run: conda create -n gmt -c conda-forge gmt"
    exit 1
fi

gmt begin ${OUT} pdf

    # 1. 底框
    gmt basemap -R${REGION} -J${PROJ} -Ba2f1 -BWSen -B+t"Sample Distribution"

    # 2. 海岸线
    gmt coast -W0.3p,gray40 -Slightblue -Df

    # 3. 样品点（按组别着色）
    #    数据格式: lon lat group
    if [ -f samples.txt ]; then
        awk '$3=="andesite"'  samples.txt | gmt plot -Sc0.3c -Gred    -W0.5p,black -l"Andesite"
        awk '$3=="granite"'   samples.txt | gmt plot -Sc0.3c -Gblue   -W0.5p,black -l"Granite"
        awk '$3=="basalt"'    samples.txt | gmt plot -St0.3c -Ggreen  -W0.5p,black -l"Basalt"
    else
        echo "No samples.txt — create it with format: lon lat group"
    fi

    # 4. 文字标注（可选）
    # echo "116.4 39.9 Beijing" | gmt text -F+f10p,5,black -DJ0.3c/0.2c

    # 5. 图例
    gmt legend -DJTR+o0.3c -F+gwhite+p0.5p << EOF
S 0.3c c 0.3c red   0.5p,black 0.7c  Andesite
S 0.3c c 0.3c blue  0.5p,black 0.7c  Granite
S 0.3c t 0.3c green 0.5p,black 0.7c  Basalt
EOF

gmt end

echo "Done → ${OUT}.pdf"

运行：

chmod +x sample_map.sh
# 先准备你的 samples.txt，然后：
./sample_map.sh

常见错误排查

| 问题 | 原因 | 解决 | |------|------|------| | gmt: command not found | PATH 未设置 | export PATH=~/miniconda3/envs/gmt/bin:$PATH | | Region ... not correctly specified | -R 格式错 | 必须是 lon1/lon2/lat1/lat2 | | 海岸线盖住 DEM | 用了 -G 填色 | 去掉 -G，仅保留 -S | | DEM 下载失败 | 网络屏蔽 | 中科大 rsync / Copernicus S3 / OpenTopography | | Bad record counter | 缓存损坏 | rm -f ~/.gmt/gmt_data_server.txt | | OpenTopography 403 | API Key 未配置 | 检查 echo $OPENTOPO_API_KEY | | 中文乱码 | 字体不支持中文 | 用英文，或安装中文字体 |

学习路径

0. 加载本 skill → Agent 自动检测 OS → 一键安装 GMT → 验证 first_map
1. GMT 中文社区入门教程 → https://docs.gmt-china.org/latest/tutorial/started/
2. 跑通上面的完整示例 → 改成自己的数据和区域
3. 配置 OpenTopography API Key → 自动获取高精度 DEM
4. 添加 DEM 地形底图 → gmt grdimage + 光照
5. 进阶：自定义 CPT、等值线、多子图
   → https://docs.gmt-china.org/latest/tutorial/advanced/
6. 看绘图实例找灵感 → https://docs.gmt-china.org/latest/gallery/

参考资源

  • GMT 中文社区: https://docs.gmt-china.org/latest/
  • 官方文档: https://docs.generic-mapping-tools.org/
  • GMT 中文论坛: https://community.gmt-china.org/
  • OpenTopography 注册: https://portal.opentopography.org/register
  • OpenTopography Dashboard: https://portal.opentopography.org/dashboard
  • 本 skill 参考文件:
    • references/gmt-cheatsheet.md — 命令速查表
    • references/gmt-dem-sources.md — DEM 数据源详解