胡曉寶

【摘 要】在海洋導(dǎo)航定位中電子海圖具有重要作用，本文就對電子海圖讀取和顯示設(shè)計中對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?。伙@示設(shè)計

在經(jīng)濟全球化發(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)用價值，現(xiàn)今對于數(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，同時其也能夠和GPS、計程儀、雷達(dá)、氣象儀以及測深儀等導(dǎo)航數(shù)據(jù)進行結(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)計中的應(yīng)用進行分析。

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，其主要是采用點線面對空間特征表示，并且也會將這些非拓?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度的文件頭以及不定長度的記錄，其中文件頭需要對這一文件的數(shù)據(jù)類型、邊界范圍以及文件長度等相關(guān)信息全部記錄。在對shapefile文件進行讀取的時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]。不定長度的記錄形式與其基本相似，組成部分包括定長記錄頭（Record Hearder）以及不定長記錄（Record Contents）。其結(jié)構(gòu)如表1所示。屬性文件則是用來對屬性信息記錄，其標(biāo)準(zhǔn)形式是DBF文件，組成也被分成兩部分，分別是頭文件和實體信息。其中頭文件是不定長記錄，主要目的是詳細(xì)說明DBF文件，實體信息的組成則是和圖形文件相對應(yīng)的記錄項，任何一條記錄中均有可能會出現(xiàn)多個屬性記錄，甚至也有可能會是空值，其需要依照實際情況呈現(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體記錄，對于文件頭大小的確定則和圖形文件相同，實體記錄包括兩個部分記錄長以及偏移量，記錄長主要是對其相對應(yīng)圖像文件記錄長度記錄，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

電子海圖顯示設(shè)計關(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

在系統(tǒng)中這一模塊具有基礎(chǔ)作用。其表示方式是點線面三種物標(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卡上進行存儲。在其存儲過程嚴(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)在計算機屏幕上所使用的迪卡坐標(biāo)幾何投影，同時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)成功在計算機屏幕上顯示，并且計算機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其顯示的電子海圖進行索引，之后所有被檢索到的電子海圖內(nèi)部格式數(shù)據(jù)需要全部進行加載，依照S-52規(guī)范并采用點線面格式繪制出檢索到的電子海圖顯示內(nèi)容?？梢圆捎肨rueType字體實現(xiàn)電子海圖的符號化物標(biāo)，這樣不但能夠?qū)ζ滹@示海圖效果實施一定的優(yōu)化，同時還能夠顯著對其繪圖速度有所提升[3]。

3 電子海圖的顯示設(shè)計

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)人員在組件實用基礎(chǔ)上所開發(fā)出的一個框架，這一框架能夠為提供商或者內(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)對其解決方案實現(xiàn)，并且采用ActiveX控件形式將其在應(yīng)用程序中進行嵌入。但是因為控制軟件中包括大量的GIS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所有功能全部實現(xiàn)。借助于VC++MFC平臺和相關(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，每一個單元均會有自己的編號，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)找到具體的點線面物標(biāo)位置、形狀等相關(guān)信息，并在緩存中對其物標(biāo)進行具體繪圖，在最后對屏幕進行刷新，以完成整個顯示。在這一系統(tǒng)中其顯示部分均通過Android系統(tǒng)中的SurfaceView類實現(xiàn)的。其中SurfaceView能夠從其內(nèi)存或者是存儲器方位方式（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，需要占用大量內(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行繪圖，從而有效的避免因為圖畫中的繁瑣任務(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，這樣對其電子海圖的顯示速度有大大的提升，并且還實現(xiàn)了電子海圖的測量和定位功能?；陔娮雍D的顯示設(shè)計可以明顯看出這一海圖精度較高，同時還能夠?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】

[1]鐘宇，趙朝方，劉元廷，等.基于ArcEngine電子海圖顯示技術(shù)與實現(xiàn)[J].測繪與空間地理信息，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，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，2010，18（2）：181-184.

[責(zé)任編輯：湯靜]