Особенности формата хранения метрических данных для использования в бортовых системах картографической информации
 Скачать 495.77 Kb.
|
|
Размещено на http://www.allbest.ru/ ОСОБЕННОСТИ ФОРМАТА ХРАНЕНИЯ МЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В БОРТОВЫХ СИСТЕМАХ КАРТОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ П.В. Коновалов Повышение безопасности авиационных перелетов является одним из приоритетных направлений в области разработки и конструирования бортовой аппаратуры. Одним из факторов, повышающих вероятность возникновения аварийной ситуации во время пилотирования летательного аппарата, является утомляемость экипажа. Эффективным способом снижения нагрузки на органы восприятия является представление необходимой пилоту навигационной информации в графическом виде. Наглядные изображения не только упрощают восприятие, но и позволяют вести пилотирование в условиях плохой видимости (ночные перелеты, сложные погодные условия). Ресурсоемкость обработки информации о положении летательного аппарата в пространстве и условиях перелета затрудняет использование геоинформационных систем в составе бортового оборудования. В связи с этим актуальной является задача разработки специализированного формата для записи метрических данных, позволяющего оптимизировать использование ограниченных вычислительных ресурсов бортового оборудования. Описание структуры записи метрических данных Метрические данные являются частью цифровой модели местности и представляют собой координаты точек, определяющих местоположение и очертания объектов. Кодирование осуществляется с применением условной системы координат и условной единицы координат. Для ограничения района задания данной модели местности используется прямоугольная рамка. Стороны рамки ориентированы по направлениям осей, а нижний левый угол совпадает с началом условной системы координат. В качестве условной единицы измерения координат используется пиксель, численно равный длине стороны квадрата, покрывающего ровно один элемент изображения. Прямоугольный район внутри рамки делится на квадраты размером 64 на 64 пикселя. При описании цифровой модели местности применяется два вида нумерации квадратов карты: двойная и сквозная. При двойной нумерации используется два индекса, один из которых увеличивается при переборе квадратов по столбцам (строкам) вдоль первой оси условной системы координат в порядке возрастания значений координат, другой – вдоль второй оси. При сквозной нумерации используется лишь один индекс. Он увеличивается при переборе квадратов по столбцам (строкам) вдоль первой оси условной системы координат в порядке возрастания значений координат с переходом, по достижению крайнего квадрата столбца (строки), к следующему столбцу (строке) по направлению второй оси, также в порядке возрастания значений координат. В обоих случаях нумерация начинается с квадрата, содержащего точку начала отсчета условной системы координат. Перевычисление индексов квадратов при смене системы нумерации выполняется по формулам:  где k = 0 … K – 1 – индекс квадрата при сквозной нумерации, K – общее количество квадратов, i = 0 … I – 1 и j = 0 … J – 1 – индексы квадрата при двойной нумерации вдоль направлений соответственно первой и второй осей условной системы координат, I и J – количество квадратов в сетке вдоль направлений соответственно первой и второй осей условной системы координат, mod – операция взятия остатка от деления, [...] – операция взятия целого от деления. Очевидно, что справедливо соотношение K = I J. Координаты метрики объектов в ЦММ задаются приращениями координат характерных точек объектов относительно точек начала отсчета соответствующих квадратов. Точка начала отсчета в каждом квадрате совпадает с его угловой точкой, имеющей минимальные значения условных координат. В общем случае перевычисление приращений условных координат в координаты проекции карты и обратно выполняются по формулам:       где X и Y – координаты точки в системе координат проекции карты (в метрах), X0 и Y0 – координаты начала отсчета условной системы координат в системе координат проекции карты (в метрах), x и y – приращения условных координат точки внутри соответствующего квадрата (единица значения любой из координат численно равна пиксель/4, диапазон изменения значений координат – 0…255). Выбор 8-разрядного слова для кодирования координат обеспечивает неразрывность отображений расположенных в нескольких квадратах площадных и линейных объектов в масштабах, крупнее исходного в 2 и 4 раза, а также существенное упрощение масштабирования объектов при переходе от основного масштаба к производным за счет использования определенного количества старших битов координат. Способы формирования метрики объектов По способу формирования метрики, в зависимости от форм и размеров, объекты местности подразделяются на следующие виды: площадной, линейный, векторный и точечный. Формирование метрики площадного объекта выполняется в соответствии со следующими правилами: точки метрики площадного объекта должны являться углами многоугольника, образованного последовательным соединением отрезками прямых линий соседних в последовательности точек, а также последней с первой; причем последняя точка метрики должна совпадать с первой, замыкая таким образом контур площадного объекта; ни одна из сторон многоугольника не должна пересекать других его сторон, кроме смежных сторон; первой должна следовать точка, имеющая максимальное значение вертикальной координаты, порядок следования остальных точек должен обеспечивать обход углов многоугольника против часовой стрелки; любая прямая линия, параллельная горизонтальной оси, должна пересекать границы объекта (многоугольника) не более чем в двух точках; если реальный объект имеет контуры более сложного многоугольника, то он разбивается на несколько простых, удовлетворяющих данному правилу; все точки метрики многоугольника должны лежать в одном квадрате; если объект простирается на несколько квадратов, то он искусственно усекается соответствующими отрезками границ квадрата, которые в связи с этим отражаются в метрике. Формирование метрики линейного объекта выполняется в соответствии со следующими правилами: точки метрики линейного объекта должны являться узлами ломаной линии, образованной последовательным соединением отрезками прямых линий соседних в последовательности точек; ни один из отрезков ломаной линии не должен пересекать других, кроме смежных; некоторые линейные объекты имеют несимметричные условные графические обозначения (например, овраг или обрывистый берег водоема); при формировании последовательности точек для таких объектов это необходимо учитывать; все точки метрики ломаной линии должны лежать в одном квадрате; если объект простирается на несколько квадратов, то он искусственно усекается соответствующими точками на границах квадрата, которые в связи с этим становятся частью метрики. Формирование метрики векторного объекта выполняется в соответствии со следующими правилами: первая пара координат метрики должна описывать приращения условных координат центра объекта относительно начала отсчета соответствующего квадрата; вторая пара координат метрики указывает точку конца вектора, проведенного из центра объекта и определяющего его ориентацию для случая, если бы центр объекта располагался в точке с координатами {127, 127}, то есть в условной системе координат векторный объект ориентирован вдоль линии, заданной координатами следующих двух точек: {64 i + x0, 64 j + y0}, {64 i + x0 + x1 127, 64 j + y0 + y1 127}, где x0, y0 и x1, y1 – пары координат соответственно первой и второй точек метрики векторного объекта; если значения второй пары координат метрики одновременно равны 127, то векторный объект считается неориентированным. Формирование метрики точечного объекта выполняется в соответствии со следующим правилом: единственная пара координат метрики должны соответствовать приращениям условных координат центра объекта или для некоторых типов объектов иной характерной точки. Программное представление формата хранения Структура метрических данных в синтаксисе языка С имеет вид: { object_id, object_key, visualization_parameters[], object_color, object_primitives[] }, где object_id, object_key – идентификационная информация о метрическом объекте; visualization_parameters[] – параметры визуализации объекта (атрибуты отображения); object_color – цвет, используемый для отображения объекта на средствах индикации; object_primitives[] – графические примитивы (линии, знаки, дуги, окружности, специальные символы и пр.), используемые для построения объекта. Описание параметров условной системы координат представляется в следующем виде: { zero_x, zero_y, x_quadrants, y_quadrants, pixel_size }, где zero_x, zero_y – координаты точки отсчета условной системы координат; x_quadrants, y_quadrants – количество квадратов вдоль соответствующей оси; pixel_size – размер условного пикселя данной картографической проекции. Заключение Использование описанного формата хранения метрических данных в составе программного обеспечения вычислительного модуля, входящего в состав бортовой системы картографической информации, позволило оптимизировать процесс работы с вычислительными ресурсами модуля и добиться общего быстродействия комплекса. метрический бортовой индикационный картографический Литература Костишин, М.О. Оценка точности визуализации местоположения объекта в геоинформационных системах и системах индикации навигационных комплексов пилотируемых летательных аппаратов / М.О.Костишин [и др.] // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2014. - № 1. – С. 87 – 93. Парамонов, П.П. Принцип формирования и отображения массива геоинформационных данных на экран средств бортовой индикации / П.П. Парамонов [и др.] // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2013. - № 6. – С. 136 – 142. Парамонов, П.П. Реализация структуры данных, используемых при формировании индикационного кадра в бортовых системах картографической информации / П.П.парамонов [и др.] // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2013. - № 2. – С. 165 – 167. Парамонов, П.П. Структурный анализ и синтез графических изображений на экранах современных средств бортовой индикации на плоских жидкокристаллических панелях / П.П.парамонов [и др.] // Авиакосмическое приборостроение. – 2004. - № 5. – С. 50 – 57. Парамонов, П.П. Теория и практика статистического анализа картографических изображений в системах навигации пилотируемых летательных аппаратов / П.П.парамонов [и др.] // Датчики и системы. – 2001. - № 8. – С. 15 – 19. Размещено на Allbest.ru |