基于OpenGL和GDAL的發落點精確繪制技術
2017-07-01 10:27:36鐘權沈靜波路偉欣
科技視界 2017年6期
鐘權++沈靜波++路偉欣
【摘 要】為了能夠更好的在雷達的顯示軟件中展示彈道目標的發落點信息。提出一種在Qt平臺下開發的基于OpenGL和GDAL的發落點精確繪制技術。該技術可以直觀的展示導彈發落點的地理信息，其精度可達1km。在某型雷達的顯示軟件中，使用該技術來實現彈道目標的發落點現實。結果表明，該技術可以清晰流暢且直觀的顯示彈道導彈的發落點變化情況。
【關鍵詞】發落點繪制；GDAL；OpenGL；雷達顯示
Plotting Technique of Impact and Launch Points based on OpenGL and GDAL
ZHONG Quan1，2，3 SHEN Jing-bo1，2，3 LU Wei-xin1
（1.No.38 Research Institute，China Electronics Technology Group Corporation，Hefei Anhui 230088，China；
2.Key Laboratory of Aperture Array and Space Detection，Hefei Anhui 230088，China；
3.Key Laboratory of Intelligent Information Processing，Hefei Anhui 230088，China）
【Abstract】In order to display and plotting the information of ballistic missiles launch and impact points detected by radar more intuitionistic.A method of impact and launch points plotting based on OpenGL and GDAL working on the Qt platform was proposed.It can display the geographic information as precise as 1 kilometer.The method had been used for displaying the information in some kind of radar.It indicated that the technique can display the change of impact and launch points clearly and fluently.
【Key words】Plotting technique of Impact and Launch points；GDAL；OpenGL；Display of radar
為了在防空預警雷達系統的顯示軟件中更好地展示彈道導彈目標的發落點信息，本文展示了一種在Qt平臺下開發的發落點窗的精確繪制技術。該技術可以將從網絡接收到的預測的發點和落點信息分別顯示在兩個不同的窗體中。在實際的雷達系統中，隨著探測信息的積累，預測發落點信息處在不斷精確的過程中，為了直觀展示這個進程，同時為了方便操作員掌握發落點信息以提前預警，在雷達的顯示軟件中加入發落點繪制顯示模塊。本文所闡述的發落點精確繪制技術正是在這個模塊上的應用。
在實際應用中，操作人員可以通過設置經緯度來設定要觀測顯示區域的中心位置，通過選定距離來設置觀測發落點的區域范圍，通過設置刻度信息來判斷發落點相對觀測中心的距離。基于GDAL的發落點繪制技術可以精確的在界面上顯示觀測區域的行政區劃信息和經緯度信息，方便操作人員直觀的觀測彈道導彈的發落點變化情況，從而做出更加精準的判斷。該方法配置簡單、使用方便，并且具有跨平臺屬性，可以很迅速的配置在其他類似的雷達系統中。
1 相關技術簡介
OpenGL（Open Graphics Library）是有一種開放的、獨立于硬件接口的和具有高度可移植性的軟件接口。它是由七百多個由C語言實現的函數接口所組成的函數庫。借助這些函數，技術人員可以在軟件中構造場景、創建虛擬環境。目前，由于OpenGL在三維繪制方面的優異表現，它已經被廣泛應用于3D游戲、醫學、地理信息等方面軟件的開發[1-2]。
與OpenGL 類似，GDAL（Geospatial Data Abstraction Library）也是一個開源的用于處理柵格數據的類庫。其開源、跨平臺、易擴展、功能強大的特性使得它在圖像處理領域和地理信息系統領域有著較為廣泛的應用[3-4]。在GDAL庫中，包含一個重要的OGR的庫，它支持對矢量數據進行操作和處理。本文正是使用該庫來讀取彈道發落點的精確地理信息。
2 發落點窗繪制及顯示技術的實現
2.1 發落點窗數據處理流程
基于OpenGL和GDAL的發落點繪制模塊主要包括數據接收、本地數據讀取、數據管理、人機交互和顯示繪制等模塊，其結構組成如圖1所示。數據接收模塊從網絡中接收發落點的經緯度信息；本地數據讀取是指使用GDAL來讀取事先存儲在本地的矢量行政地圖信息；數據管理模塊主要是指對所有接收到的發落點進行管理和對地理信息數據進行管理；人機交互模塊負責選擇需要關注的區域范圍，觀測范圍的大小和觀測的刻度；顯示繪制模塊是指在Qt平臺下，使用OpenGL來繪制由數據管理模塊所管理的數據，并將繪制結果顯示出來。
圖1 發落點窗軟件結構組成
2.2 地理信息數據管理設計
地理信息主要包括省界、縣界、高速公路和地點名稱等信息。對于地點名稱，將其存儲在字符串列表中。其他的地理信息都可以看成由多個點形成的特殊多邊形，存儲在以文件名為索引的映射表中，其中，OGRDataSource類由GDAL提供的存儲接口。地理信息數據的具體結構如下：
Q其中，m_maps 中保存了所有的地理信息，但是這些地理信息并不是都需要顯示，mapList保存了需要顯示的地圖數據信息。
2.3 發落點數據管理設計
發落點窗的數據管理結構是一致的，使用落點來說明發落點數據的管理方式。在落區中，有多個批次的落點信息，使用QList
2.4 地理信息數據繪制和顯示技術
2.4.1 地理信息數據的加載
為了使用GDAL庫，必須使用OGRRegisterAll（）函數來注冊驅動。地理信息的讀取和加載由函數OGRSFDriverRegistrar：：Open（char*， bool）完成，其中，第一參數指定地理信息存儲的路徑。如2.2節所示，如果讀取成功，則讀取后的信息存儲在字典QMap
存儲在OGRDataSource結構中的數據是分層管理的，層次結構由數據本身決定。可以通過OGRDataSource：：GetLayer（）函數來遍歷每個數據層，獲得的數據層保存在OGRLayer結構中。對于OGRLayer結構中的數據，使用函數OGRLayer：：GetNextFeature（）來遍歷每個特征數據，返回值保存在OGRFeature結構中。接著，使用OGRFeature：：GetGeometryRef（）函數，來獲得具體的幾何信息。對于這些幾何信息，使用OpenGL即可繪制在主界面中。
2.4.2 地理信息數據的刪除
通過對字典QMap
3 應用實例
在某項目中采用Qt4.8.0為平臺進行發落點窗繪制和顯示的開發設計，顯示效果如圖2所示。圖中，不同位置的點形成的點集即是不同批的目標所形成的落點信息，相同批發落點的顏色相同，這些發落點集是某一批目標在不同時刻通過前端網絡預測得到的，點跡的亮度會隨著時間的流逝不斷衰減，直至消失。點集旁邊的數字標明了不同批的批號標牌。圓環狀的實線是根據區域中心和量程繪制的刻度線，這些刻度線可以讓操作者更容易的查看發落點的相對位置。左上角的曲線是由GDAL庫讀取、由OpenGL繪制的行政地圖信息，通過鼠標滾輪的操作，可以放大或者縮小顯示范圍；通過鼠標左鍵在主界面進行拖動，可以達到漫游的效果。垂直和水平的虛線是經緯度信息。實際應用結果表明，該發落點窗可以很好的滿足項目的實際需要，并且能夠方便的移植到新的項目中去，在不同的平臺上表現一致。
4 結論
本文提出一種在Qt平臺下開發的基于OpenGL和GDAL的曲線繪制和顯示技術。該技術可以方便靈活地在雷達顯示軟件中顯示彈道導彈的落點和發點信息，豐富了雷達顯示軟件對彈道目標的顯示效果。其中，GDAL庫的使用不僅降低了繪制窗體模塊中地理信息的難度，而且提高了繪制和顯示的精度。該技術已經在多款雷達顯示軟件中得到應用。應用結果表明，該技術可以清晰流暢且直觀地顯示落發點的變化情況。從而，讓操作員更好、更直觀的觀察到彈道導彈的落發點變化趨勢，以此輔助操作員對目標類型和目標的危險等級做出更加精準的判斷。
【參考文獻】
[1]陳星雨.基于OPENGL和GDAL的衛星遙感圖像處理系統的研究[D].廣州：華南理工大學，2013.
[2]Dave Shreiner.OpenGL Programming Guide.[M].Seventh Edition.機械工業出版社，2010.
[3]郜風國，馮崢，唐亮，等.基于 GDAL 框架的多源遙感數據的解析[J].計算機工程與設計，2012，33（2）：760-765.
[4]Open Source Geospatial Foundation.GDAL-Geospatial Data Abstraction Library [EB/OL].（2010-04）[2010-06].http：//www.gdal.org/.
[責任編輯：田吉捷]
