Фадюшин С.Г. Компьютерные технологии в судовождении
Подождите немного. Документ загружается.
51
5. ПРИВЯЗКА ИЗОБРАЖЕНИЯ НАВИГАЦИОННОЙ КАРТЫ
К СИСТЕМЕ КООРДИНАТ ГРАФИЧЕСКОГО РЕДАКТОРА
Использование графических редакторов для ведения навигационной
прокладки; перевод географических координат текущей точки
в прямоугольные координаты; перевод прямоугольных координат
текущей точки в географические координаты; привязка растровых
навигационных карт базы данных ЭКС «Кадет»
к географической системе координат; код программы ЭКС «Кадет»
Использование графических редакторов
для ведения навигационной прокладки
Графические редакторы, такие как Paint, Corel Draw, Autocad и
другие, постоянно совершенствуясь, достигли такого уровня, при ко-
тором их возможности можно использовать в навигационных целях
для ведения прокладки. Эти редакторы позволяют вести навигацион-
ную прокладку как на растровых, так и на векторных изображениях
навигационных карт.
Графические редакторы, например, Paint, доступны широкому
кругу пользователей и позволяют использовать навигационные карты,
оцифрованные и в случае необходимости векторизованные судоводи-
телем, бумажный аналог или электронный вариант которых имеется в
его распоряжении.
Следует заметить, что изображения навигационных карт, исполь-
зуемые в графических редакторах, не должны заменять бумажные и
лицензированные электронные навигационные карты, но их можно
применять для планирования рейса при ведении навигационной пред-
варительной прокладки, в учебном процессе и в случае, если на судне
отсутствует необходимая бумажная или электронная навигационная
карта. Однако при использовании графических редакторов в качестве
средства для ведения навигационной прокладки возникает проблема,
которая заключается в установлении соответствия географической
системы координат навигационной карты прямоугольной системе ко-
ординат графического редактора. Т. е. перевод географических коор-
динат , точки на навигационной карте в прямоугольные координа-
ты X, Y точки на изображении навигационной карты, представленном
в электронном виде, и наоборот (привязка изображения навигацион-
ной карты к системе координат графического редактора).
52
Перевод географических координат текущей точки
в прямоугольные координаты
Рассмотрим перевод географических координат текущей точки ,
в прямоугольные координаты x
t
и y
t
для северных широт и восточ-
ных долгот (для координат остальных наименований привязка осуще-
ствляется аналогичным образом, но с учѐтом знаков, так, как это при-
нято в навигации). Составим следующую пропорцию:
,
;
tt
x
РДX
(
1)
где X – абсцисса нижнего правого угла карты;
РД – разность долгот нижнего правого и верхнего левого углов
карты;
x
t
– абсцисса текущей точки;
t
– разность долгот текущей точки и верхнего левого угла
карты.
Из составленной пропорции найдѐм
,
xtt
kx
где
.
РД
X
k
x
Для нахождения ординаты текущей точки y
t
составим пропорцию
,
;
tt
РМЧy
РМЧY
(
2)
где Y – ордината нижнего правого угла карты;
РМЧ – разность меридиональных частей верхней и нижней
рамок карты, рассчитываемая по формуле
,
ОТШ
РШРД
РМЧ
где РШ – разность широт верхней и нижней рамок карты;
ОТШ – отшествие между верхним левым и правым нижним
углами карты.
53
РМЧ
t
– разность меридиональных частей верхней рамки карты и
текущей точки, рассчитываемая по формуле
,
t
tt
t
w
РМЧ
где
t
– разность широт между верхней рамкой карты и текущей
точкой;
w
t
– отшествие между верхним левым углом карты и текущей
точкой.
Из пропорции (2) найдѐм
.
РМЧ
РМЧY
y
t
t
Обозначим
,
y
k
РМЧ
Y
тогда
.
ytt
kРМЧy
(
4)
Перевод прямоугольных координат текущей точки
в географические координаты
Рассмотрим перевод прямоугольных координат x
t
и y
t
текущей
точки в географические координаты , также для северных широт и
восточных долгот.
Для перевода ординаты y
t
в географическую широту воспользу-
емся составленной ранее пропорцией (2) и выражением (4), из которо-
го определим
.
y
t
t
k
y
РМЧ
Разность широт
t
найдѐм по формуле
54
.
t
tt
t
wРМЧ
(
5)
В формуле (5)
,
x
t
t
k
x
а w
t
можно найти из выражения
.cos
mtt
w
(
6)
В выражении (6) в качестве начального значения
m
можно при-
нять среднюю широту карты, т. е.
,
2
нв
m
где
в
,
н
– широта верхней и нижней рамок карты соответствен-
но.
По мере итерационного уточнения широты текущей точки, кото-
рое в программном виде можно организовать в виде цикла, значение
m
также должно уточняться до тех пор, пока текущее значение
t
не
будет отличаться от его предыдущего значения на заданную малую
величину.
Определив
t
и
t
, географические координаты текущей точки
можно найти из выражений
,
;
tлt
tвt
где
л
– долгота левой рамки карты.
Привязка растровых навигационных карт базы данных ЭКС «Кадет»
к географической системе координат
55
Рассмотрим в качестве примера привязку растровых навигацион-
ных карт базы данных ЭКС «Кадет» к географической системе коор-
динат для северных широт и восточных долгот.
Цель этого примера заключается в том, чтобы показать, каким об-
разом можно подготовить растровые навигационные карты к ведению
на них прокладки с помощью графического редактора Paint.
Технология привязки состоит из следующих шагов:
1. На главную форму ЭКС «Кадет» нанести элементы, изобра-
жѐнные на рис. 10 под заголовком Привязка карты. В соот-
ветствии с рис. 10 указать их свойство Caption.
Рис. 10. Главная форма с элементами привязки карты
2. Переходим к окну кодов (см. вторую лекцию) и объявляем
переменные величины, так, как это показано на нижеприве-
дѐнном фрагменте:
'Привязка карты (объявление переменных величин)
Dim f1r As Single 'Широта верхнего левого угла рамки карты
Dim f2r As Single 'Широта нижнего правого угла рамки
56
Dim X1 As Single 'Координата X верхнего левого угла рамки
Dim Y1 As Single 'Координата Y верхнего левого угла рамки
Dim L1r As Single 'Долгота верхнего левого угла рамки
Dim L2r As Single 'Долгота нижнего правого угла рамки
Dim X2 As Single 'Координата X нижнего правого угла рамки
Dim Y2 As Single 'Координата Y нижнего правого угла рамки
Dim dLr As Single 'Разность долгот рамки
Dim Kx As Single 'Коэффициент по оси x
Dim Ky As Single 'Коэффициент по оси y
Dim xt As Single 'Координата x текущей точки
Dim yt As Single 'Координата y текущей точки
Dim dLt As Single 'Разность долгот левой рамки карты и текущей точки
Dim Lt As Single 'Долгота текущей точки
Dim fsrk As Single 'Средняя широта карты
Dim fsrt As Single 'Средняя широта текущей точки
Dim OTr As Single 'Отшествие между верхним левым и нижним правым
углами карты
Dim OTt As Single 'Отшествие текущей точки
Dim RMCHr As Single 'РМЧ рамки карты
Dim rmcht As Single 'Разность меридиональных частей текущей точки
Dim dfr As Single 'Разность широт верхней и нижней рамок карты
Dim dft As Single 'Текущая разность широт
Dim dfti As Single 'Предыдущее значение текущей разности широт
Dim Ft As Single 'Широта текущей точки
3. Переходим к окну дизайнера форм и дважды щѐлкаем по
элементу Option1. Перейдя к окну кодов, в место, в котором
находится курсор, записываем следующие коды:
'Привязка карты (перевод географических координат в X и Y)
Private Sub Option1_Click()
f1r = Text13.Text
L1r = Text14.Text
X1 = Text15.Text
Y1 = Text16.Text
f2r = Text17.Text
L2r = Text18.Text
X2 = Text19.Text
Y2 = Text20.Text
Ft = Text11.Text
Lt = Text12.Text
dLr = L2r L1r
Kx = (X2 X1) / dLr
dLt = Lt L1r
xt = dLt * Kx
xt = X1 + xt
Text9.Text = xt
fsrk = (f1r + f2r) / 2
57
OTr = (dLr / 57.3) * Cos(fsrk / 57.3)
OTr = OTr * 57.3
dfr = f1r f2r
RMCHr = (dLr * dfr) / OTr
Ky = (Y2 Y1) / RMCHr
fsrt = (f1r + Ft) / 2
OTt = (dLt / 57.3) * Cos(fsrt / 57.3)
OTt = OTt * 57.3
dft = f1r Ft
rmcht = (dLt * dft) / OTt
yt = rmcht * Ky
yt = Y1 + yt
Text10.Text = yt
End Sub
4. Переходим к окну дизайнера форм и дважды щѐлкаем по
элементу Option2. Перейдя к окну кодов, в место, в котором
находится курсор, записываем следующие коды:
'Привязка карты (перевод X и Y в географические координаты
Private Sub Option2_Click()
f1r = Text13.Text
L1r = Text14.Text
X1 = Text15.Text
Y1 = Text16.Text
f2r = Text17.Text
L2r = Text18.Text
X2 = Text19.Text
Y2 = Text20.Text
xt = Text9.Text
yt = Text10.Text
xt = xt X1
yt = yt Y1
dLr = L2r L1r
Kx = (X2 X1) / dLr
dLt = xt / Kx
Lt = L1r + dLt
Text12.Text = Lt
fsrk = (f1r + f2r) / 2
OTr = (dLr / 57.3) * Cos(fsrk / 57.3)
OTr = OTr * 57.3
dfr = f1r f2r
RMCHr = (dLr * dfr) / OTr
Ky = (Y2 Y1) / RMCHr
rmcht = yt / Ky
Do
dfti = dft
OTt = (dLt / 57.3) * Cos(fsrk / 57.3)
58
OTt = OTt * 57.3
dft = (rmcht * OTt) / dLt
Ft = f1r dft
fsrk = (f1r + Ft) / 2
Loop Until Abs(dfti dft) <= 0.01
Text11.Text = Ft
End Sub
5. Запускаем программу кнопкой START на панели инстру-
ментов или клавишей F5 и, если требуется, делаем еѐ отладку.
На рис. 11 показаны главная форма ЭКС «Кадет» и фрагмент на-
вигационной прокладки с расчѐтами, сделанный в графическом редак-
торе Paint, на навигационной карте Японского моря, предварительно
отсканированной, а затем векторизованной в Easy Trace и сохранѐн-
ной в формате JPEG. Для расчѐта ИК, S и времени плавания T исполь-
зовались известные из навигации формулы, по которым составлена
программа в Visual Basic.
59
Рис. 11. Графическое представление результатов работы программы ЭКС «Кадет»
Код программы-приложения ЭКС «Кадет» для северных широт и
восточных долгот и плавании судна курсами в NE четверти приведѐн
ниже.
Код программы-приложения ЭКС «Кадет»
'Объявление переменных величин (разработка главной формы)
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
'Объявление переменных величин (привязка карты)
Dim f1r As Single 'Широта верхнего левого угла рамки карты
Dim f2r As Single 'Широта нижнего правого угла рамки
Dim X1 As Single 'Координата X верхнего левого угла рамки
Dim Y1 As Single 'Координата Y верхнего левого угла рамки
Dim L1r As Single 'Долгота верхнего левого угла рамки
Dim L2r As Single 'Долгота нижнего правого угла рамки
Dim X2 As Single 'Координата X нижнего правого угла рамки
Dim Y2 As Single 'Координата Y нижнего правого угла рамки
Dim dLr As Single 'Разность долгот рамки
Dim Kx As Single 'Коэффициент по оси x
Dim Ky As Single 'Коэффициент по оси y
Dim xt As Single 'Координата x текущей точки
Dim yt As Single 'Координата y текущей точки
Dim dLt As Single 'Разность долгот левой рамки карты и текущей точки
Dim Lt As Single 'Долгота текущей точки
Dim fsrk As Single 'Средняя широта карты
Dim fsrt As Single 'Средняя широта текущей точки
Dim OTr As Single 'Отшествие между верхним левым и нижним правым уг-
лами карты
Dim OTt As Single 'Отшествие текущей точки
Dim RMCHr As Single 'РМЧ рамки карты
Dim rmcht As Single 'Разность меридиональных частей текущей точки
Dim dfr As Single 'Разность широт верхней и нижней рамок карты
60
Dim dft As Single 'Текущая разность широт
Dim dfti As Single 'Предыдущее значение текущей разности широт
Dim Ft As Single 'Широта текущей точки
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
Private Sub Command2_Click()
End
End Sub
'Привязка карты (перевод географических координат в X и Y)
Private Sub Option1_Click()
f1r = Text13.Text
L1r = Text14.Text
X1 = Text15.Text
Y1 = Text16.Text
f2r = Text17.Text
L2r = Text18.Text
X2 = Text19.Text
Y2 = Text20.Text
Ft = Text11.Text
Lt = Text12.Text
dLr = L2r L1r
Kx = (X2 X1) / dLr
dLt = Lt L1r
xt = dLt * Kx
xt = X1 + xt
Text9.Text = xt