關(guān)于GIS ArcEngine技術(shù)在電子海圖讀取及顯示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

胡曉寶

【摘 要】在海洋導(dǎo)航定位中電子海圖具有重要作用，本文就對(duì)電子海圖讀取和顯示設(shè)計(jì)中對(duì)GIS ArcEngline技術(shù)的應(yīng)用詳細(xì)分析。

【關(guān)鍵詞】GIS ArcEngine技術(shù)；電子海圖；讀??；顯示設(shè)計(jì)

在經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展背景下海洋貿(mào)易也有迅速發(fā)展，那么在海洋貿(mào)易發(fā)展如何準(zhǔn)確定位船舶位置，確保船舶行駛安全。電子海圖在海洋導(dǎo)航定位中具有重要應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)今對(duì)于數(shù)字電子海圖可以被分成兩類，其中一類是矢量化海圖，另一類是光柵掃描海圖，同時(shí)其也能夠和GPS、計(jì)程儀、雷達(dá)、氣象儀以及測(cè)深儀等導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合使用。本文則關(guān)于GIS ArcEngine技術(shù)在電子海圖讀取和顯示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 電子海圖的關(guān)鍵技術(shù)

電子海圖的顯示系統(tǒng)所采用的是shapefile電子海圖格式，這一數(shù)據(jù)研究是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所研制所得，也是目前應(yīng)用比較廣泛的一種矢量數(shù)據(jù)格式。這種格式在應(yīng)用中比較方便，其主要是采用點(diǎn)線面對(duì)空間特征表示，并且也會(huì)將這些非拓?fù)涞乩硖卣髋c其特征屬性全部都保存起來。在shapefile文件中其標(biāo)準(zhǔn)形式需要有圖形、DBASE屬性文件以及索引文件。

其中圖形文件則組成部分包括固定長(zhǎng)度的文件頭以及不定長(zhǎng)度的記錄，其中文件頭需要對(duì)這一文件的數(shù)據(jù)類型、邊界范圍以及文件長(zhǎng)度等相關(guān)信息全部記錄。在對(duì)shapefile文件進(jìn)行讀取的時(shí)候首先也就要獲取其文件頭，以能夠首先了解這一文件的相關(guān)信息，在此基礎(chǔ)上將元數(shù)據(jù)表建立起來[1]。不定長(zhǎng)度的記錄形式與其基本相似，組成部分包括定長(zhǎng)記錄頭（Record Hearder）以及不定長(zhǎng)記錄（Record Contents）。其結(jié)構(gòu)如表1所示。屬性文件則是用來對(duì)屬性信息記錄，其標(biāo)準(zhǔn)形式是DBF文件，組成也被分成兩部分，分別是頭文件和實(shí)體信息。其中頭文件是不定長(zhǎng)記錄，主要目的是詳細(xì)說明DBF文件，實(shí)體信息的組成則是和圖形文件相對(duì)應(yīng)的記錄項(xiàng)，任何一條記錄中均有可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)屬性記錄，甚至也有可能會(huì)是空值，其需要依照實(shí)際情況呈現(xiàn)。索引文件是坐標(biāo)文件的索引信息，從整體上來看，其結(jié)構(gòu)和圖形文件一樣，其內(nèi)容則包括文件頭以及實(shí)體記錄，對(duì)于文件頭大小的確定則和圖形文件相同，實(shí)體記錄包括兩個(gè)部分記錄長(zhǎng)以及偏移量，記錄長(zhǎng)主要是對(duì)其相對(duì)應(yīng)圖像文件記錄長(zhǎng)度記錄，偏移量則是關(guān)于這一文件頭位置的偏移數(shù)值記錄。

2 電子海圖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電子海圖顯示設(shè)計(jì)關(guān)系到數(shù)據(jù)解析、圖形顯示以及坐標(biāo)變換等過程，所以如果是在Android系統(tǒng)中的電子海圖顯示，其步驟可以被分成以下幾步，具體如下所示。其中系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)則如圖1所示。

2.1 S-57數(shù)據(jù)解析和系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

在系統(tǒng)中這一模塊具有基礎(chǔ)作用。其表示方式是點(diǎn)線面三種物標(biāo)類型，并且再加上相應(yīng)空間坐標(biāo)，從而構(gòu)成其具體的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式，并且還能夠?qū)⑵鋬?nèi)部數(shù)據(jù)依照其圖幅大小成功在SD卡上進(jìn)行存儲(chǔ)。在其存儲(chǔ)過程嚴(yán)格依照比例尺所形成的圖幅索引，這樣可以為其海圖顯示檢索提供一定方便。內(nèi)部數(shù)據(jù)格式的成功應(yīng)用，對(duì)電子海圖顯示速度有明顯的提升[2]。

2.2 坐標(biāo)投影以及轉(zhuǎn)換

這一模塊主要任務(wù)是成功解算出地球橢圓體上的地理坐標(biāo)在計(jì)算機(jī)屏幕上所使用的迪卡坐標(biāo)幾何投影，同時(shí)也要完成從電腦屏幕到地理坐標(biāo)中的反解算功能。那么借助于這一模塊也就能夠?qū)?shù)據(jù)中的地理坐標(biāo)成功在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示，并且計(jì)算機(jī)屏幕上的位置也能夠準(zhǔn)確標(biāo)注出其具體的地理坐標(biāo)。

2.3 海圖檢索和海圖顯示

這一模塊功能則是根據(jù)當(dāng)前能夠顯示的比例尺和屏幕范圍對(duì)其顯示的電子海圖進(jìn)行索引，之后所有被檢索到的電子海圖內(nèi)部格式數(shù)據(jù)需要全部進(jìn)行加載，依照S-52規(guī)范并采用點(diǎn)線面格式繪制出檢索到的電子海圖顯示內(nèi)容。可以采用TrueType字體實(shí)現(xiàn)電子海圖的符號(hào)化物標(biāo)，這樣不但能夠?qū)ζ滹@示海圖效果實(shí)施一定的優(yōu)化，同時(shí)還能夠顯著對(duì)其繪圖速度有所提升[3]。

3 電子海圖的顯示設(shè)計(jì)

3.1 ArcEngine技術(shù)和電子海圖顯示軟件

ArcEngine技術(shù)是為GIS開發(fā)人員在組件實(shí)用基礎(chǔ)上所開發(fā)出的一個(gè)框架，這一框架能夠?yàn)樘峁┥袒蛘邇?nèi)部開發(fā)人員提供行業(yè)內(nèi)部的專用GIS應(yīng)用軟件，其借助于GOM技術(shù)對(duì)其解決方案實(shí)現(xiàn)，并且采用ActiveX控件形式將其在應(yīng)用程序中進(jìn)行嵌入。但是因?yàn)榭刂栖浖邪ù罅康腉IS數(shù)據(jù)接口函數(shù)，所以從理論上來講其開發(fā)人員能夠?qū)rcGIS所有功能全部實(shí)現(xiàn)。借助于VC++MFC平臺(tái)和相關(guān)海圖技術(shù)，也就能夠?qū)崿F(xiàn)其電子海圖的顯示功能。

3.2 電子海圖的顯示實(shí)現(xiàn)

在電子海圖系統(tǒng)中S-57模塊將其海域分解成若干個(gè)小單元，其中信息量的多少能夠?qū)ζ潆娮雍D單元大小起到?jīng)Q定作用，但是必須要小于5MB，每一個(gè)單元均會(huì)有自己的編號(hào)，并且均有具體的有效范圍以及編輯比例尺。其中電子海圖的顯示流程如圖2所示。在電子海圖顯示設(shè)計(jì)中，首先也就需要依照屏幕上所顯示的范圍及其具體比例尺，檢索到與其條件相符合的電子海圖，之后對(duì)檢索到電子海圖中的相關(guān)數(shù)據(jù)讀取，依照其數(shù)據(jù)找到具體的點(diǎn)線面物標(biāo)位置、形狀等相關(guān)信息，并在緩存中對(duì)其物標(biāo)進(jìn)行具體繪圖，在最后對(duì)屏幕進(jìn)行刷新，以完成整個(gè)顯示。在這一系統(tǒng)中其顯示部分均通過Android系統(tǒng)中的SurfaceView類實(shí)現(xiàn)的。其中SurfaceView能夠從其內(nèi)存或者是存儲(chǔ)器方位方式（DMA）等一些硬件接口中直接將其圖像相關(guān)數(shù)據(jù)獲取，屬于是Android系統(tǒng)中的一個(gè)重要繪圖容器。在其電子海圖單元顯示過程中，不管是哪一個(gè)單元其海圖要素均比較多，另外再加上電子海圖中的漫游縮放等復(fù)雜操作，也就導(dǎo)致在繪制海圖過程中，需要占用大量?jī)?nèi)存，其中SurfaceView也就能夠?qū)闹骶€程之外的線程中逐漸向屏幕進(jìn)行繪圖，從而有效的避免因?yàn)閳D畫中的繁瑣任務(wù)而導(dǎo)致其主線程出現(xiàn)阻塞情況，不管是程序的反應(yīng)速度還是其相關(guān)操作的平滑性均能夠得到顯著提升。

4 結(jié)語

綜上所述，以上在Android系統(tǒng)中采用GIS ArcEngine技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)電子海圖數(shù)據(jù)讀取和顯示功能，在S-52標(biāo)準(zhǔn)模塊上對(duì)電子海圖的渲染及顯示成功完成，之后借助于電子海圖上的經(jīng)緯度相關(guān)信息，shapefile電子文件被成功轉(zhuǎn)化為相關(guān)數(shù)據(jù)信息，這樣對(duì)其電子海圖的顯示速度有大大的提升，并且還實(shí)現(xiàn)了電子海圖的測(cè)量和定位功能。基于電子海圖的顯示設(shè)計(jì)可以明顯看出這一海圖精度較高，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)和GPS數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)等相關(guān)信息的結(jié)合使用，從而大大提高其這一技術(shù)的應(yīng)用前景和應(yīng)用范圍。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鐘宇，趙朝方，劉元廷，等.基于ArcEngine電子海圖顯示技術(shù)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2012，35（9）：133-135.

[2]許兆新，花文華.三維電子海圖地形可視化技術(shù)研究[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，30（10）：1129-1133.

[3]楊功流，竇玉寶，鄭榮才.一種雷達(dá)和電子海圖圖像疊加方法[J].中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，18（2）：181-184.

[責(zé)任編輯：湯靜]