Фадюшин С.Г. Компьютерные технологии в судовождении

Подождите немного. Документ загружается.

командой Get #, a запись командой Put #. Двоичный доступ отлича-

ется от произвольного тем, что нельзя случайным образом переме-

щаться по файлу и читать данные в любом месте. В двоичном режиме

чтение данных происходит последовательно и в виде блоков. Количе-

ство байт, прочитанных из файла, равно размеру строки, в которую

должны быть занесены прочитанные данные.

После выполнения всех операций открытый файл необходимо за-

крыть оператором Close #.

Чаще всего данные приходится загружать в программу из таблиц

Microsoft Access, а также с других СУБД. В Visual Basic предусмотре-

но много возможностей для работы с базами данных формата Micro-

soft Access. Для работы с базами данных необязательно иметь уста-

новленную копию Access, так как в Visual Basic входит ядро Access

Jet Engine. Microsoft Jet Engine представляет собой систему программ,

управляющих базами данных.

Разработка главной формы ЭКС «Кадет»

Ввод данных в программу и вывод полученных результатов разбе-

рѐм на примере разработки главной формы учебной программы, ус-

ловно названной электронной картографической системой «Кадет»

(ЭКС «Кадет»).

Задача заключается в том, чтобы разработать главную форму ЭКС

«Кадет», с помощью которой можно было бы обеспечить расчѐт и вы-

вод истинного курса судна (К), расстояния, пройденного судном на

этом курсе (S), и времени плавания на курсе (T), после ввода коорди-

нат пункта отхода (f

, L

) и прихода (f

, L

) и скорости судна (V). Суд-

но находится в северных широтах, в восточном полушарии и следует

курсами в NE четверти.

Для решения поставленной зада-

чи воспользуемся формулами, из-

вестными из аналитического (пись-

менного) счисления, которые выво-

дятся из локсодромического тре-

угольника, изображѐнного на рис. 2.

Отшествием (ОТШ) называется

длина отрезка параллели между ме-

ридианами пункта отхода и прихода,

рассчитываемая по средней паралле-

ли и выраженная в морских милях.

Рис. 2

.cosРДОТШ

,KsinSОТШ

Меридиональной частью (МЧ) называется длина отрезка мери-

диана от экватора до параллели заданной точки, выраженная в эквато-

риальных милях.

.МЧМЧРМЧ

Разность долгот (РД) это меньшая из дуг экватора между мери-

дианами точки отхода и прихода.

РД

или

cos

ОТШ

РД

где

промежуточное значение широты в интервале между

На небольших расстояниях промежуточное значение широты до-

пустимо принимать равным средней широте, т. е.

mп

Разность широт (РШ) это дуга меридиана между параллелями

точки отхода и прихода.

РШ

или

.KcosSРШ

Курс судна рассчитывается по формуле

РШ

ОТШ

РМЧ

РД

tgK

Примечание. Если нет ни ветра, ни течения, то в качестве курса К

принимается истинный курс (ИК), если есть ветер – то ПУ

Течение

учитывается отдельным курсом и в качестве К принимается ПУ . При

совместном воздействии ветра и течения – путевой угол ПУ

. Курс

получается в четвертном счѐте.

Плавание судна рассчитывается по формуле

.КsecРШS

Для расчѐта времени плавания можно использовать формулу

VST /

Главную форму ЭКС «Кадет» можно представить в виде, изобра-

жѐнном на рис. 3.

Рис. 3. Главная форма ЭКС «Кадет»

Для создания интерфейса, показанного на рис. 3, и написания ко-

дов программы необходимо выполнить следующие шаги:

1. Запустить VB.

2. Увеличить размеры формы-заготовки, так чтобы на ней

смогли разместиться нужные элементы. Это можно сделать

с помощью мыши, растянув ею форму-заготовку за маркеры

размера (прямоугольники по контуру).

3. Щѐлкнуть мышью на кнопке соответствующего элемента,

расположенного на панели элементов. В нашем примере не-

обходимы следующие элементы: Надписи (Label), Тексто-

вые поля (TextBox), Кнопки (CommandButton).

4. Переместить указатель мыши на форму-заготовку и после

того, как он примет вид перекрестия, нажать левую кнопку

мыши и, не отпуская еѐ, выделить место для элемента. Кро-

ме этого можно дважды щѐлкнуть по кнопке нужного эле-

мента левой кнопкой мыши. Тогда он появится в центре

формы-заготовки, и его можно будет перетащить мышью в

нужное место и с помощью маркеров размеров изменить

размер. Для перемещения элемента по форме-заготовке

можно использовать также комбинацию клавиш Ctrl и кла-

виши управления курсором (клавиши со стрелками), а для

изменения размеров – комбинацию клавиш Shift и клавиши

управления курсором.

5. После того как все нужные элементы будут нанесены на

форму-заготовку, необходимо изменить их свойства. Для

этого активизируем нужный элемент (щѐлкаем по нему ле-

вой кнопкой мыши) и в окне свойств указываем новые свой-

ства, предварительно удалив свойства по умолчанию. На-

пример, щѐлкнув мышью по форме, находим свойство

Caption и вместо свойства, указанного по умолчанию

(Form1), вписываем ЭКС «Кадет». То же самое проделыва-

ем с другими элементами, кроме текстовых полей, указав

соответствующее им свойство Caption.

6. Переходим к окну кодов, для этого можно щѐлкнуть мышью

по кнопке перехода к окну кодов (см. первую лекцию) и в

самом начале программы (секция General) объявляем пере-

менные величины, так, как это показано на фрагменте

Dim f1 As Single 'Широта пункта отхода

Dim f2 As Single 'Широта пункта прихода

Dim L1 As Single 'Долгота пункта отхода

Dim L2 As Single 'Долгота пункта прихода

Dim df As Single 'Разность широт

Dim dL As Single 'Разность долгот

Dim fsr As Single 'Средняя широта

Dim OT As Single 'Отшествие

Dim K As Single 'Истинный курс

Dim S As Single 'Расстояние

Dim V As Single 'Скорость

Dim T As Single 'Время

7. Переходим к окну дизайнера формы, для этого можно щѐлк-

нуть мышью по соответствующей кнопке интегрированной

среды разработки. Выбираем элемент, для которого требует-

ся написать код (в данном случае это кнопка ПУСК), и два-

жды щѐлкаем по нему левой кнопкой мыши. В то место, где

находится курсор после выполнения вышеуказанной коман-

ды (между ключевыми словами Private Sub Command1_Click() и

End Sub), вписываем нижеприведѐнные коды:

Private Sub Command1_Click()

f1 = Text1.Text ‘Ввод исходных данных в соответствующее текстовое поле

L1 = Text2.Text

f2 = Text3.Text

L2 = Text4.Text

df = f2 f1

dL = L2 L1

fsr = (f1 + f2) / 2

OT = (dL / 57.3) * Cos(fsr / 57.3) ‘Углы под знаком тригонометрической функ-

ции вводятся в радианах

K = OT / (df / 57.3)

K = Atn(K)

S = (((df / 57.3) * (1 / Cos(K))) * 57.3) * 60

K = K * 57.3

Text6.Text = K ‘Вывод результатов в соответствующее текстовое поле

Text7.Text = S

V = Text5.Text

T = S / V

Text8.Text = T

End Sub

8. Пункт 7 повторяем для кнопки ВЫХОД, в качестве кодов

указав только один оператор End:

Private Sub Command2_Click()

End

End Sub

9. Запускаем программу, нажав кнопку START или клавишу F5.

Примечание. В настоящем учебном пособии имена управляющих элементов

заданы по умолчанию. Выбор информативных имѐн предлагается сделать са-

мостоятельно.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие способы ввода данных в программу и вывода резуль-

татов вы знаете?

2. Что такое переменные и постоянные величины?

3. Как задаются свойства элементов формы?

3. ВВЕДЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЮ РАЗРАБОТКИ РАСТРОВЫХ

И ВЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ НАВИГАЦИОННЫХ КАРТ

Растровые изображения, векторная графика,

основные способы оцифровки навигационных карт,

векторизация растровых изображений,

растровые картографические дисплейные системы (РКДС),

векторные навигационные карты, разработка растровых

и векторных навигационных карт для ЭКС «Кадет»

Растровая графика

Электронные карты (ЭК) являются основным элементом элек-

тронных картографических систем (ЭКС). ЭК и ЭКС изучаются на

старших курсах судоводительского факультета, когда курсантами на-

коплен достаточный багаж знаний для освоения этих сложных пред-

метов [1], [2]. В настоящей лекции рассматриваются лишь некоторые

основные вопросы технологии разработки растровых и векторных

электронных навигационных карт, знание которых в дальнейшем по-

может успешному освоению ЭК и ЭКС.

Прежде всего, разберѐм, что такое растровое изображение и век-

торная графика.

Растровым изображением называется изображение, представ-

ленное двумерным массивом точек (пикселей), каждая из которых

имеет свой цвет. В монохромных, или бинарных растровых изображе-

ниях любая точка может иметь только один из двух цветов: чѐрный

или белый. Эти точки называются растровыми точками. Каждый пик-

сел на растровом поле соседствует с восьмью другими, которые обра-

зуют растр. Растровые изображения могут быть получены сканирова-

нием оригинального изображения с бумаги, преобразованием видео-

изображения специальным декодером или с помощью программы ре-

дактора растра.

К форматам файлов растровой графики относятся: BMP, TIFF,

GIF, JPEG и другие (этими сокращениями обычно указываются рас-

ширения файлов). Рассмотрим каждый из перечисленных форматов.

Формат файла BMP (сокращенно от BitMaP) это «родной» фор-

мат растровой графики для Windows, поскольку он наиболее близко

соответствует внутреннему формату Windows, в котором эта система

хранит свои растровые массивы. Для имени файла, представленного в

BMP-формате, чаще всего используется расширение BMP, хотя неко-

торые файлы имеют расширение RLE, означающее run length encoding

(кодирование длины серий). Расширение RLE имени файла обычно

указывает на то, что произведено сжатие растровой информации фай-

ла одним из двух способов сжатия RLE, которые допустимы для фай-

лов BMP-формата.

В файлах BMP информация о цвете каждого пиксела кодируется 1,

4, 8, 16 или 24 бит (бит/пиксел). Числом бит/пиксел, называемым так-

же глубиной представления цвета, определяется максимальное число

цветов в изображении. Изображение при глубине 1 бит/пиксел может

иметь всего два цвета, а при глубине 24 бит/пиксел более 16 млн.

различных цветов.

TIFF (Tagged Image File Format, формат файлов изображения,

снабженных тегами) один из самых сложных. Каждый файл начина-

ется заголовком файла изображения (IFH), важнейший элемент кото-

рого каталог файла изображения (IFD, Image File Directory) служит

указателем к структуре данных. IFD представляет собой таблицу для

идентификации одной или нескольких порций данных переменной

длины, называемых тегами. Теги хранят информацию об изображе-

нии. В спецификации формата файлов TIFF определено более 70 раз-

личных типов тегов. Например, тег одного типа хранит информацию о

ширине изображения в пикселах, другого информацию о его высоте.

В теге третьего типа хранится таблица цветов (при необходимости), а

тег четвертого типа содержит сами данные растрового массива. Изо-

бражение, закодированное в файле TIFF, полностью определяется его

тегами, и этот формат файла легко расширяется, поскольку для при-

дания файлу дополнительных свойств достаточно лишь определить

дополнительные типы тегов.

Так что же делает TIFF столь сложным? С одной стороны, состав-

ление программ, различающих все типы тегов, это непростое дело.

В большинстве программ для чтения файлов TIFF реализуется только

подмножество тегов, именно поэтому созданный одной программой

файл TIFF иногда не может быть прочитан другой. Кроме того, про-

граммы, создающие файлы TIFF, могут определять собственные типы

тегов, имеющие смысл только для них. Программы чтения файлов

TIFF могут пропускать непонятные для них теги, но всегда существу-

ет опасность, что это повлияет на внешний вид изображения.

Еще одна сложность заключается в том, что файл TIFF может со-

держать несколько изображений, каждому из которых сопутствуют

собственный IFD и набор тегов. Данные растрового массива в файле

TIFF могут сжиматься с использованием любого из нескольких мето-

дов, поэтому в надежной программе для чтения файлов TIFF должны

быть средства распаковки RLE, LZW (LempelZivWelch) и несколько

других. Ситуацию еще больше ухудшает то обстоятельство, что поль-

зование программами распаковки LZW должно осуществляться в со-

ответствии с лицензионным соглашением с фирмой Unisys Corp. на

право пользования алгоритмом LZW. В результате даже самые луч-

шие программы считывания TIFF нередко «сдаются», когда сталки-

ваются со сжатым по методу LZW изображением.

Несмотря на свою сложность файловый формат TIFF остается од-

ним из лучших для передачи растровых массивов с одной платформы

на другую благодаря своей универсальности, позволяющей кодиро-

вать в двоичном виде практически любое изображение без потери его

визуальных или каких-либо иных атрибутов.

GIF (Graphics Interchange Format) формат обмена графическими

данными (произносится «джиф»). Структура файла GIF зависит от

версии GIF-спецификации, которой соответствует файл. В настоящее

время используются две версии, GIF87a и GIF89a. Первая из них про-

ще. Независимо от номера версии, файл GIF начинается с 13-байт за-

головка, содержащего сигнатуру, которая идентифицирует этот файл

в качестве GIF-файла, номер версии GIF и другую информацию. Если

файл хранит всего одно изображение, вслед за заголовком обычно

располагается общая таблица цветов, определяющая цвета изображе-

ния. Если в файле хранится несколько изображений (формат GIF, ана-

логично TIFF, позволяет кодировать в одном файле два и более изо-

бражений), то вместо общей таблицы цветов каждое изображение со-

провождается локальной таблицей цветов.

В файле GIF87a вслед за заголовком и общей таблицей цветов

размещается изображение, которое может быть первым из нескольких

располагаемых подряд изображений. Каждое изображение состоит из

10-байт описателя изображения, расположенной вслед за ним локаль-

ной таблицы цветов и битов растрового массива. Для повышения эф-

фективности использования памяти данные растрового массива сжи-

маются с помощью алгоритма LZW.

Файлы GIF89a имеют аналогичную структуру, но они могут со-

держать факультативные блоки расширения с дополнительной ин-

формацией о каждом изображении. В спецификации GIF89a опреде-

лены четыре типа блоков расширения. Это блоки расширения для

управления графикой, которые описывают, как изображение должно

выводиться на экран (например, накладывается ли оно на предыдущее

изображение подобно диапозитиву или просто заменяет его); блоки

расширения с обычным текстом, содержащие текст, отображаемый

вместе с графикой; блоки расширения для комментария, содержащие

комментарии в коде ASCII; и блоки расширения прикладных про-

грамм, в которых хранится информация, принадлежащая только соз-

давшей этот файл программе. Блоки расширения могут находиться

практически в любом месте файла после общей таблицы цветов.

Основные достоинства GIF заключаются в широком распростра-

нении этого формата и его компактности. Но ему присущи два доста-

точно серьезных недостатка. Один из них состоит в том, что в изо-

бражениях, хранящихся в виде GIF-файла, не может быть использова-

но более 256 цветов. Второй заключается в том, что разработчики

программ, использующие в них форматы GIF, должны иметь лицен-

зионное соглашение с CompuServe и вносить плату за каждый экземп-

ляр программы. Возникшее в результате этого запутанное юридиче-

ское положение пока тормозит внедрение программистами в свои

графические программы средства для работы с файлами GIF.

Формат файла JPEG (Joint Photographic Experts Group Объеди-

ненная экспертная группа по фотографии, произносится «джейпег»)

был разработан компанией C-Cube Microsystems как эффективный ме-

тод хранения изображений с большой глубиной цвета, например, по-

лучаемых при сканировании фотографий с многочисленными, едва

уловимыми (а иногда неуловимыми) оттенками цвета. Самое большое

отличие формата JPEG от других рассмотренных здесь форматов со-

стоит в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями (а

не алгоритм без потерь) информации. Алгоритм сжатия без потерь так

сохраняет информацию об изображении, что распакованное изобра-

жение в точности соответствует оригиналу. При сжатии с потерями

приносится в жертву часть информации об изображении, чтобы дос-

тичь большего коэффициента сжатия. Распакованное изображение

JPEG редко соответствует оригиналу абсолютно точно, но очень часто

эти различия столь незначительны, что их едва можно (если вообще

можно) обнаружить.

Для работы с растровой графикой широко используется такая про-

грамма, как Paint.

Распространенные форматы файлов растровой графики, рассмот-

ренные выше, представлены в табл. 2.

Таблица 2

Распространѐнные форматы файлов растровой графики

Формат

Максимальное

число

бит/пиксел

Максимальное

число цветов

Максимальный

размер изображе-

ния, пиксел

Методы

сжатия

BMP

16777216

65535 65535

RLE*

GIF

256

65'535 65535

LZW

JPEG

16777216

65535 65535

JPEG

TIFF

16777216

всего 4294967295

LZW,

RLE и

другие*

* Сжатие выполняется факультативно.

Векторная графика

Векторная графика это изображения, состоящие из геометри-

ческих объектов, таких как прямые линии, дуги, окружности, эллип-

сы, прямоугольники.

Достоинства векторной графики:

изображения занимают относительно небольшой размер;

векторные изображения могут быть легко масштабированы без

потери качества.

Недостатки векторной графики:

векторная графика не позволяет получать изображения фото-

графического качества;

векторные изображения иногда не распечатываются или выгля-

дят на бумаге по-другому, чем на экране.

Программы, работающие с векторной графикой:

Corel Draw. Специализированная программа для создания кар-

тин и анимации в формате cdr.

Macromedia Free Hand. Специализированная программа для

создания векторных изображении в формате h10.

Macromedia Flash. Программа, предназначенная для создания

анимации специально для Интернет в формате swf и fla.

Современная векторная графика это уже не просто геометриче-

ские фигуры, разбавленные текстом. Сегодня векторные программы