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2008年11月24日星期一

画地图

昨天简单用 GMT 画了一个研究区域位置图，并不费劲，今天画地形图才算是费了大劲。首先是 pscoast 画的底图跟 DEM 对不上。我在 Google Earth 和 GRASS 之间来回对照没看出什么问题，后来打开经纬度网格才发现 gtopo30 中的青藏高原南边的一系列山峰跑到了北纬30度附近（实际应为27.5度左右），不知道是 gtopo30 这个数据集本身的 bug 还是 GRASS 转换格式时出的问题。

[caption id="" align="alignleft" width="240" caption="Topography map of Tibet"]Topography map of Tibet[/caption]

后来重新搜了一下，改用 UC San Diego 的 Smith & Sandwell[1. Smith, W. H. F., and D. T. Sandwell, Global seafloor topography from satellite altimetry and ship depth soundings, Science, v. 277, p. 1957-1962, 26 Sept., 1997.] 的全球地形数据集。之后就是不断地看各个命令的 man page，以及 GMT Cookbook 还有邮件列表和各种网站上的资料，并攻克了诸如调节调色板对应高度范围等种种难题。在这过程中我发现 GMT 虽然学习曲线相当陡峭，但并不是阳春白雪，许多大学的制图课都将其作为重要的内容。

绘图用的脚本如下：
#/bin/bash
# prepare the surface
# data downloaded from ftp://topex.ucsd.edu/pub/global_topo_1min/
img2grd ~/images/global_topo_1min/topo_11.1.img -T1 -S1 -R70/105/25/40 -m1 -D -Gtopo.nc -V
mv topo.nc ~/Desktop/thesis/auxillary/topo.nc
# land is a home-made cpt derived from GMT_relief.cpt
makecpt -Cland -T-1000/9000/1000 -Z -V > topo.cpt
# Relieves
grdgradient ~/Desktop/thesis/auxillary/topo.nc -Ne1 -A100 -M -Glight.nc
#basemap
grdimage ~/Desktop/thesis/auxillary/topo.nc -Ilight.nc -Ctopo.cpt -Jm87.5/32.5/0.6c -Bpa600mg600m -R70/105/25/40 -K > ~/Desktop/thesis/images/topography.ps
pscoast -Bpa600mg600mf300m -J -R -I2 -N1/thick -W -Lf77/27/33/1000 -Tf102/37/1.5c -O -K >> ~/Desktop/thesis/images/topography.ps
psxy ~/Desktop/thesis/auxillary/boundary.xy -O -J -R -Sc0.03c -Gblack -K >> ~/Desktop/thesis/images/topography.ps
# annotations
pstext -O -J -R -K >> ~/Desktop/thesis/images/topography.ps <75 29 18 0 1 LM @#India@%%
80 39 16 0 21 LM XUAR
84 33 16 0 21 LM TAR
93 37 16 0 21 LM Qinghai
100 30 16 0 21 LM Sichuan
END
pstext -O -J -R -Wwhite,Othinnest,white -K >> ~/Desktop/thesis/images/topography.ps <88 37 14 0 5 LM [1]
92 33 14 0 5 LM [2]
89 30 14 0 5 LM [3]
100 29 14 0 5 LM [4]
END
# [1]: Kunlung Mt.
# [2]: Tangula Mt.
# [3]: Niangqen-Tanglha Mt.
# [4]: Hengduan Mt.
# making and drawing contours
grdcontour ~/Desktop/thesis/auxillary/topo.nc -Jm87.5/32.5/0.6c -Q10000 -L-1000/9000 -C500 -O -K >> ~/Desktop/thesis/images/topography.ps
psscale -D20c/4.5c/9c/1c -Ctopo.cpt -Bp2000:@Topography:/:m: -O >> ~/Desktop/thesis/images/topography.ps

# convert format
ps2raster ../images/topography.ps -Tg -P -A

# clean up
rm topo.cpt
rm light.nc
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2008年11月21日星期五

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自由地图绘制软件 GMT



[caption id="" align="alignright" width="202" caption="Map of Alexander's empire. Created with GMT. Image via Wikipedia"]Map of Alexander's empire.[/caption]


导师把论文里的地图打回来了，还威胁说下次再画那么难看的图就让它直接进字纸篓。GRASS 的地图表现似乎确实不能让人满意，尤其是在缺乏底图数据的情况下，把遥感图像合成到地图上比较困难，处理使用不同投影和坐标系的数据更是困难。QGis 这方面稍有改善，但软件本身还不稳定。好在 GRASS 支持将数据输出成 ASCII GRID 格式，使得利用其它绘图工具生成地图成为可能。

 

Generic Mapping Tools（GMT）就是这样一个工具（包）。GMT 按照 GPL 发布，对 Windows，Mac OS X 及 *nix 等主流平台都提供了二进制包。整套工具由60多个命令行程序组成，可以组合这些程序实现比较复杂的绘图指令。最终的输出格式是 PostScript 或 eps 格式。

GMT 的一大特点是附带了 GSHHS 海岸线和国境线数据库，以此为基础，地图上的特征点可以简单地用经纬度或地图上的(x,y)位置表示，从文本文件中读入。GRASS 等软件导出的 ASCII 文件可以被 GMT 直接读取，或者用 awk 进行简单的处理后读取，这样部分地消除了在各种坐标系间转换地理数据的麻烦。GMT 本身对各种常见投影方法的支持很好，还可以通过命令行选项灵活地设定地图布局，足以应付一般的制图需要。GMT 还可以用来描绘风场图，2D/3D 等高线图，以及其它的数据图（当然这个也许还是用 R 和电子表格一类的软件更方便）。

从我对 GMT 粗浅的接触，我觉得 GMT 对于美国以外的地区提供的数据还不够丰富，没有省/州一级的境界数据，另外似乎对线段和多边形等矢量特征的导入支持不够好。但是对于 GRASS 用户来说，GMT 确实提供了一个在自带脚本 ps.map 之外的更强大和方便的选择。与基于图形界面的 MapInfo Professional 等软件比，命令行界面的 GMT 也有它的优势。


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2008年11月20日星期四

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2008年11月19日星期三

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2008年11月18日星期二

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2008年11月17日星期一

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2008年11月14日星期五

维京人在格陵兰的覆灭与两种适应



[caption id="" align="alignnone" width="130" caption="Book cover via Amazon"]Book cover of [/caption]


昨天爱丁堡大学的 Andrew Dugmore 教授到本校来做了一个讲座，主题是讨论格陵兰岛的维京人的 resilience 和 adaptation。因为和我做的课题有关，而且这几天我在看 Jared Diamond 的 Collapse 这本书，正好也看到关于格陵兰岛维京人的章节，所以对这个讲座很感兴趣。而且这好像还是我在英国第一次看到做 resilience 这方面研究的教授，以前看文献的时候总以为这个东西只有美国和澳大利亚的一小撮人在研究，现在知道离自己相对较近的地方也有人做这个还是挺高兴的。

Andrew 一上来还是从 panarchy 的概念入手，着重介绍了其中的跨尺度（inter-scale）作用，包括大尺度的慢过程对小尺度的快过程的影响（remember），以及小尺度过程的反作用（revolt），事实上维京人与格陵兰岛环境的互动也可以用这两种作用概括。Andrew 与 Jared Diamond 似乎有过接触，他也提到了 Collapse 这本书里对维京人的描述。Andrew 和 Jared 都注意到，一个不可忽视的事实是维京人的环境管理与我们想象的不同，虽然他们一开始对冰岛和格陵兰岛的树木都进行了破坏性的砍伐，但他们都很快意识到树木对草地和他们赖以生存的畜牧业的重要性，并停止了砍伐，并通过调整畜群结构建立起了基本可持续的畜牧业（冰岛可以认为是半可持续地发展了上千年，目前是欧洲生活水平最高的国家之一），但为什么格陵兰岛的维京人没有取得像在冰岛那样的成功，并最终消失了？

一个重要的原因是格陵兰岛的气候比冰岛的更寒冷，但 Andrew 指出，事实上维京人一直适应得很好，建立了完善的社区，并且许多牧场一直保持了良好的状态。他们几乎做对了每一件事情，但无法预见到公元1400年左右的小冰期的出现。气候和植被模型显示在小冰期植被的生长季变短，使得秋季可用的牧场面积局限于较低海拔的区域，而已有的牲畜数量在有限的草场上造成了破坏，而从破坏发生到变得可见再到采取措施都需要相当长的时间，维京人一度适应得非常好的畜牧和狩猎生产方式没有能适应这个突然的变化，其发达的畜群不能在短时间内减小规模，因为适应于畜牧的维京人找不到替代的生产方式，结果导致了其社会在十三世纪初的崩溃。

[caption id="" align="alignright" width="240" caption="The "East Settlement" of Vikings in Greenland"][/caption]

这个理论的警示意义是明显的。和维京人一样，今天的我们也没有对于未来可能发生的突然变化的知识。当变化发生时，我们对已有条件的极度发达的适应可能反而让我们在变化面前无所适从。一个简单的例子是粮食生产，当粮食剩余实际上依赖于大量的能源和化工产品投入的时候，如果生产必需的资料突然出现极度的短缺或者失效，就可能造成严重的影响。而且这种突然的变化出现的可能性，并不因为我们今天的社会比维京人更发达而减小。

在维京人覆灭的同时，因纽特人在格陵兰岛上取得了成功，以至于十六世纪重返格陵兰的欧洲探险者以为因纽特人是格陵兰岛唯一的原住民。Andrew 对于因纽特人的成功的解释是，不同于定居的，农业文化的维京人，因纽特人适应了游猎式的生活方式，他们的流动性（mobility）使得他们能够接触更广阔多样的环境，从而在变化面前有更强的适应能力。活动范围大，意味着因纽特人有更多的选择，这也使得他们的社会更加 resilient。

从这里我想到，当我们讨论社会和人群的适应时，我们说的 adaptation 有两层含义，其一是对现有环境的适应，这种适应是小尺度过程对大尺度过程的 remember 作用的反应，用 adaptive cycle 来解释的话，对应其 r 阶段和 K 阶段；其二是对变化本身的适应，即变化发生时能否及时调整为另一种模式，同时保持系统的关键功能的存在，对应 adaptive cycle 的 $$\Omega$$ 和 $$\alpha$$ 阶段。理想化地说，第一种适应不应当以第二种适应为代价，在改善对某种特定环境的适应的同时，我们也应当维持适应另一种或多种完全不同的条件的可能性，或者至少延缓这种可能性的消失。

不能否认的是我们仍然像维京人一样没有意识到这个问题，我们的生活方式的进步往往导致了适应变化的可能性的丧失，这体现在物种的消失和对个别资源的过度依赖上。至于对第二种适应非常必要的 mobility，在人口日益增长的今天似乎也越来越难保证。虽然在全球化的今天个人可以越来越容易地迁移，但人类还是一种不喜欢陌生环境的动物，结果全球化只带来了趋同的城市和中国城韩国街意大利区这样的聚落的存在，都不利于人类适应变化的环境。维护文化的多样性，同时鼓励与外来人群的交流，以及维护自然环境的多样性，对于人类的第二种适应，我认为将同等重要。

听完 Andrew 的讲座后我又赶场去听了 Tindall Centre 的 Mike Hulme 的讲座，关于“Why we don't agree on climate change”。与他人不同的是他不讨论气候变化的原因或者解决方法或者争议，而是探询为什么存在争议。他指出这是一个文化和思维方式的问题，四种思维范式─怀旧、恐惧、改变自然的骄傲和对社会正义的诉求导致了目前关于气候变化的复杂叙事的出现。也许“我不同意”确实是人类的天性，这也许也能解释为什么人类在突然的变化面前总是要一段时间才能采取行动吧……但这正是让我们成为人类的重要的特质，我们也许不应该为了更好的适应而抛弃它。


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  • Welcome to DeepDyve

    深搜索引擎 Infovell 改版改名，目前处于免费 beta 测试阶段，据说将持续到明年1月。此后似乎也将同时提供免费和收费服务。

    (tags: search web research)

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2008年11月13日星期四

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2008年11月11日星期二

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You are served



[caption id="" align="alignright" width="202" caption="Image via Wikipedia"]A typical fast food meal in the United States ...[/caption]


In the US, McDonald's and Wendy's along with Burger King are selling essentially the same food.  By comparing Carbon-12 and its radioactive brother Carbon-13 ratios in the food, researchers conclude that the ultimate source of fast food in the US is one single crop called corn.

This may not be a surprising discovery after all.  Beef used in fast food comes from cattle feed on corn; corn oil or its mixture with other oils is used for fried food; and corn syrup is used to sweeten soft drink.  The implication however calls for more attention.  Fast food accounts for a half of the US' commercial food production, and the base of this food industry empire is on a single crop whose plantation is often regarded as unsustainable.

The environmental impact of corn production is mentioned in this blog, as well as reports by SciAm and The Washington Post.  The charges on corn include intensive use of pesticides and fertiliser, consuming land and water resources and eat away a large portion of energy.  Apparently eating fast food not only increases your size but also your ecological/carbon footprint.


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2008年11月10日星期一

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