GMT在地震应急专题图绘制中的应用研究

王万宁　孔祥雪　冯石　于浩　张文静

【摘 要】对GMT绘图软件、地震应急专题图制作要素和辽宁地形特点进行了简要介绍，在此基础上利用GMT软件绘制了辽宁省地震应急专题图，同时给出了详细的绘制流程和相关解释。为后续将GMT应用在此方面提供了一些参考。

【关键词】GMT;地震应急;专题图

中图分类号： P209文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）31-0232-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.111

Application of GMT in Thematic map of Earthquake Emergency

WANG Wan-ning KONG Xiang-xue FENG Shi YU Hao ZHANG Wen-jing

（Earthquake Administration of Liaoning Province， Liaoning Shenyang 110034， China）

【Abstract】This paper briefly introduces the GMT drawing software， the acquired elements of plotting earthquake emergency thematic map and the topographic feature of Liaoning province. Based on the previous analysis， three thematic maps of earthquake emergency in Liaoning province are plotted with GMT software. Besides， the detailed drawing process and relevant explanation of paint effects are also discussed. This paper is going to provide some references for subsequent application of GMT.

【Key words】GMT; Earthquake emergency; Thematic map

0 引言

GMT（Generic Mapping Tools）是拥有80多种命令行工具的开源绘图软件，支持30多种地图投影，自带模块包括海岸线、河流、国界等数据信息，用于绘制不同类型的专题地图[1-5]。GMT具有操控命令灵活、矢量图输出、显示不失真以及存储格式多样化的优点，在地球科学领域得到了广泛的应用[4-7]。目前GMT还提供了与MATLAB兼容的程序接口，可以在MATLAB中直接调用GMT命令;而GMT命令生成的结果，如格网数据（GRD）、表格数据（TABLE）、颜色表（CPT）、文本文件（TXT）、图片（PSFILE）等，都可以作为MATLAB变量调用运算;此外，MATLAB中的矩阵变量可以直接作为GMT的输入数据[2]。上述特性将MATLAB数学运算与GMT成果绘制的功能优势有效地融合在一起，进一步促进了GMT在地球科学研究中的应用。

地震应急专题图制作成为地震应急工作的一项重要内容，利用图件来表达信息具有其他方式无法比拟的优越性[9]。在地震灾害发生时，应急管理部门需要第一时间绘制地震应急专题图，图中应清晰地显示灾区预估的人员、房屋等受灾情况，有助于领导制订切实有效的救援方案。同时对地震灾情的破坏范围和破坏程度进行初步估计，为指挥应急救援工作提供辅助依据[8]。地震应急专题图不仅需要精准地展示震中位置，还应包含主要城市距离以及地震影响范围内的交通、学校、水库、医院等专题信息，具有及时、直观、易读、信息量大等优势，在指挥人员拿到图件后能够快速得到需要的信息，在辅助决策过程中发挥着十分重要的作用，因此相比之下，突出应急专题图的易读性比美观性更重要，同时也对快速化产出专题地图提出新的要求。

目前，辽宁省地震应急专题图通常使用ARCGIS或MAPINFO软件制作，调用各种矢量数据和属性数据，并在此基础上实现快速出图，但是这种出图方式对制图人员的专业要求较高，需要制图人员具有一定的地理基础知识并且熟悉相关出图软件[11]。辽宁省基本地貌可概括为“六山一水三分田”，地势大致呈现自北向南、由东西两侧向中部倾斜的趋势，山地丘陵分列辽东、辽西两侧，辽河平原位于中部，呈马蹄形指向辽西渤海沿岸狭长的海滨平原[3]。同时考虑到辽宁省山地丘陵海拔较低且平原地区相对较多的特点，利用传统手段绘制的应急专题图存在山体阴影效果不明显的现象。此外，使用ARCGIS绘图导出成果的过程耗时较长。与常规地震应急专题图绘制软件相比，GMT具有操作简便、矢量图输出、图形质量高、任意缩放而不失真的优势。由于尚无先例可循，因此本文将详细讨论利用GMT绘制地震应急专题图的流程及绘制效果。

1 利用GMT绘制地震应急专题图

GMT的绘图操作是通过包含若干命令行的程序脚本来实现[6]，而命令行相对于界面化绘图软件具有内存占用少的优势。此外，命令行语句可以更加精确控制图形的显示，比如线条宽度、符号大小等，还具有批量处理、易重复操作、自动化成图等优点。因此，GMT软件在专题图绘制方面具有潜在的应用优势。以绘制地震影响范围图为例，影响范围图中最主要的是不同烈度的影响场。而影响场的实现主要依靠烈度衰减公式。地震烈度的衰减关系在不同地区都有不同的特点，目前我部门绘制椭圆形烈度圈采用东部地区的衰减关系。首先建立以震源为原点，长轴为x轴、短轴为y轴的新坐标系。根据给定的地震烈度I和震级M由衰减关系式和方向概率函数，分别求得椭圆的长、短轴半徑[10]。

长轴方向：Ia=5.7123+1.3626M-4.2903ln（R+25）（1）

短轴方向：Ib=3.6588+1.3626M-3.5406ln（R+13）（2）

根据上述公式计算烈度圈的长、短轴半径，根据半径绘制各级烈度圈。在绘制地震影响范围图中，与绘制震中位置图不同的是，地震影响范围图的绘制无需叠加地形模型。本文的研究中，利用GMT软件绘制地震影响范围图的主要步骤如下：首先，绘制底图边框及地图比例尺信息，调整经纬度显示间隔;然后，绘制烈度圈，调整烈度圈的透明度，优化显示效果;此外，加载行政区边界、断裂信息、震中、政府所在地信息等，编辑政府符号、标注、标题等信息;最后，添加图例，并将绘制结果转存成PNG格式文件。

基于上述步骤，GMT绘制的影响范围图整体效果如图1所示，其中将烈度圈设置为半透明显示，以防止遮盖烈度圈内的相关信息。在图中可清楚显示，每级烈度圈所影响的乡镇或区县范围。有助于救援人员第一时间确认烈度圈内乡镇、区县的受灾情况。

图1 地震影响范围分布图

2 总结

绘制地震应急专题图是在地震发生后抗震救灾工作的重要内容之一，研究利用不同的技术手段绘制地震应急专题图对于优化震后抗震救灾工作起着至关重要的作用。通过上述研究表明，GMT可以绘制出清晰直观的震中位置图、影响范围图、震区交通图等地震应急专题图。通过编写不同的代码脚本，绘制所需的地形底图、震中位置、烈度圈、交通分布等相关信息，满足内容直观、显示清晰、成图美观的应急专题图绘制要求。相信随着GMT技术的不断发展，其在专题图绘制中的使用将会更加广泛。

【参考文献】

[1]Wessel.P.，W.H.F.Smith.GMT A Map making Tutorial[EB/OL].http：//gmt.soest.hawaii.edu.

[2]Wessel.P.，W.H.F.Smith.GMT Technical Reference and Cookbook[EB/OL].http：//gmt.soest.hawaii.edu.

[3]http：//www.ln.gov.cn/zjln/zrgm/

[4]張永奇，丁晓光，韩晓飞.GMT软件在大地测量及地震成果表达中的应用[J].山西建筑，2013，39（6）：205-207.

[5]马润霞.通用制图工具GMT在大地测量中的应用[J].测绘技术装备，2010（2）：35-37.

[6]占伟，孟宪刚，刘志广.GMT绘制GPS速度场的应用[J].华北地震科学，2010，28（3）：61-64.

[7]梁洪宝，刘志广，宋惠军，等.GMT绘制应变场的应用[J].华北地震科学，2012，30（4）：49-52.

[8]郑树平，杨斌，程紫燕.地震应急专题地图快速化产出研究[J].山西地震，2014（3）：38-40.

[9]魏艳旭，贾军鹏，杨凡，等.河北省地震应急专题图模板化及快速出图技术研究[J].国际地震动态，2016（6）：20-25.

[10]王辉山，陈琳，于威宇，等.基于ArcGIS的地震专题图绘制[J].高原地震，2011，23（2）：49-53.

[11]孙哲，赵曦，贾宁.基于“天地图”的地震专题图自动出图技术研究与实现——以陕西省为例[J].震灾防御技术，2016，11（2）：396-402.