基于windows的磁日變可視化軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

基于windows的磁日變可視化軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

在磁體測量中，尤其是在大規(guī)模高精度磁體測量中，磁體的日變校正應(yīng)得到行業(yè)規(guī)范和質(zhì)量規(guī)則的明確規(guī)定。但在航磁野外飛行測量過程中,磁日變站設(shè)置受到供電等條件限制,很難滿足行業(yè)規(guī)范和質(zhì)量規(guī)程的要求,不免有各種人文活動和儀器噪聲等干擾,如不排除和壓制,將嚴(yán)重影響磁日變校正精度。因此在進(jìn)行磁日變校正之前,應(yīng)對其進(jìn)行必要的預(yù)處理,以消除人文干擾、儀器噪聲等的外界影響。對上述干擾和影響的處理方法,以往都由手工完成,不僅工作量大,進(jìn)度慢,而且處理精度較低;為改變這一狀況,開發(fā)了磁日變可視化軟件。其目的是充分利用現(xiàn)有計算機技術(shù),以圖形方式將磁日變曲線顯示在計算機屏幕上,由技術(shù)人員直接進(jìn)行編輯處理。1不活動的磁性體外界人文活動所產(chǎn)生的磁性干擾場在磁日變記錄上表現(xiàn)有以下幾種形式:①活動的磁性體如人體、自行車等快速通過磁力儀探頭時產(chǎn)生的磁干擾異常(圖1a);②不活動的磁性體如離磁日變站較遠(yuǎn)處停放的汽車,產(chǎn)生恒定的干擾磁場,中途離開后,在磁日變記錄上表現(xiàn)為掉格現(xiàn)象(圖1b)。磁力儀在長期使用過程中,偶爾會出現(xiàn)儀器噪聲偏大現(xiàn)象(圖1c),甚至于發(fā)生故障,如果在較短時間內(nèi)未能將儀器故障排除,則將造成磁日變觀測數(shù)據(jù)不同程度的失真和缺失。2windows軟件風(fēng)格Windows軟件具界面友好、操作簡單、易于掌握等特點,給用戶留下深刻的印象;開發(fā)具有Windows軟件風(fēng)格的軟件已成為時尚。我們選擇Windows系統(tǒng)作為開發(fā)平臺,使用MicrosoftVisualBasic面對對象的開發(fā)語言,正是基于這種考慮的。2.1磁日變曲線在磁日變研究中,經(jīng)常需要對比同一天中不同地點觀測的磁日變曲線,以便研究磁日變的變化規(guī)律;主界面采用MDI(圖2),一個MDI能管理多個MDI子窗體,用一個MDI子窗體顯示一個地點的磁日變曲線,可以滿足磁日變研究的需要。2.2ueard軟件創(chuàng)建導(dǎo)則正是因為有了菜單,Windows軟件的使用才變得如此簡單;用VisualBasic提供的菜單編輯器(menueditor)很容易創(chuàng)建具有Windows風(fēng)格的菜單。在創(chuàng)建菜單之前,先按功能對菜單進(jìn)行分類,對每類中的子命令或功能再分組;然后用菜單編輯器為MDI子窗體創(chuàng)建一個菜單條,在菜單條中為每一類菜單創(chuàng)建一個菜單項,再設(shè)計主菜單項的彈出式菜單,彈出式菜單的子菜單項按組排列,組與組之間加以分隔線(圖3),并為常用子菜單分配快捷鍵。2.3資源管理器的模型工具條是命令按鈕(button)的集合,通常每個按鈕與軟件的子菜單項相對應(yīng),是圖形化的菜單,是用戶訪問軟件最常用功能和命令的圖形接口。我們用VisualBasic6.0的CoolBar、ToolBar、ImagelList三個ActiveX控件設(shè)計具有Windows資源管理器樣式的工具條,其風(fēng)格新穎:①工具條左邊有一個“把手”(圖4),用鼠標(biāo)拖動“把手”可以改變工具條位置、順序等;②按鈕的3種狀態(tài):“有效”、“無效”、“獲得熱點”用不同的圖像表示,使得命令按鈕更加形象,并富有動感。資源管理器工具條是CoolBar、ToolBar、ImagelList三個ActiveX控件的組合體。一個CoolBar控件可包含多個Band,每個Band的位置、大小和次序在軟件運行時,可由用戶自由調(diào)整,因此使用它能生成多行、多區(qū)域、可調(diào)整大小的工具條;使每個Band的Child屬性指向一個ToolBar控件;ToolBar控件包含一些按鈕,這些按鈕與軟件菜單中各項的按鈕對應(yīng),并可以為每個按鈕設(shè)置一幅圖像;按鈕的“有效”、“無效”、“熱點”3種狀態(tài)圖像是由與ImagelList、DisableImagelList、HotImagelList三個屬性相關(guān)聯(lián)的ImageList控件提供的。2.4磁日變數(shù)據(jù)的記錄方式可視化編輯是用一定的計算方法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像,顯示在計算機屏幕上,通過對圖形或圖像編輯操作,達(dá)到對數(shù)據(jù)編輯的目的。因此數(shù)據(jù)的圖形化方式是可視化軟件設(shè)計中的重要問題。在使用數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)采集磁日變數(shù)據(jù)之前,磁日變觀測數(shù)據(jù)一直是以模擬方式記錄在記錄紙上的,記錄紙的有效記錄寬度15cm,采用分檔記錄(滿檔10nT,記錄范圍0~10nT,滿10nT自動歸0),模擬記錄儀走紙速度2cm/min。對于磁日變的模擬記錄曲線,技術(shù)人員是非常熟悉的,為了讓技術(shù)人員在使用可視化編輯時有一種真實的感覺,在磁日變數(shù)據(jù)圖形化時,增加分檔顯示,滿檔10nT,滿10nT歸0的模擬記錄曲線方式,并繪制類似模擬記錄紙的網(wǎng)格線作為圖形的背景,增加了仿真效果。3可視化設(shè)計3.1人文干擾連接的調(diào)節(jié)如前所述,磁日變的人文干擾有2種不同的表現(xiàn)形式,所以處理方法有別。人文干擾異常的特點是干擾存在的時間很短,一般在30s以內(nèi),沒有對磁日變的變化規(guī)律產(chǎn)生大的影響,比較容易把它分辨出來,在受干擾的時間段內(nèi),根據(jù)磁日變的變化趨勢,可適當(dāng)增加一些點(圖5a),按增加點進(jìn)行線性內(nèi)插或3次樣條內(nèi)插。人文干擾掉格的特點是干擾存在的時間一般較長,幾分鐘以上,甚至于幾小時,在磁日變曲線上表現(xiàn)為明顯的臺階,即磁日變值比原來減小了一個值,此值的大小基本上等于臺階的高度,在確定掉格的時間段后(圖5b),用鼠標(biāo)拖動這段曲線放到合適位置即可。對于儀器偶爾出現(xiàn)噪聲偏大的情況,用非線性濾波器來過濾掉磁日變數(shù)據(jù)中的噪聲。3.2ws程序中的“事件”Windows編程不同于其它編程方式是“消息”,消息是操作系統(tǒng)通知應(yīng)用程序某事已發(fā)生的一種方式。在Windows程序中,任何事情的發(fā)生都產(chǎn)生一條消息,對VisualBasic來說,發(fā)生一個“事件”,比如鼠標(biāo)移動,發(fā)生MouseMove事件,用戶的操作正是通過產(chǎn)生消息(事件)的方式由操作系統(tǒng)通知應(yīng)用程序的。我們通過對MouseDown、MouseUp、MouseMove等事件的處理(編程),實現(xiàn)了用戶的可視化編輯操作,其過程如圖6。4磁日變數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)以前,在航磁測量生產(chǎn)中,采用模擬記錄的方式來記錄磁日變,所以對磁日變的預(yù)處理只能由人工在模擬記錄紙卷上進(jìn)行光滑等處理,勞動強度大,工作效率低。在“九五”重點勘查項目“青藏高原中西部航磁概查”實施過程中,我們研制了磁日變數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng),實現(xiàn)了磁日變數(shù)據(jù)自動采集;并采用磁日變站網(wǎng)進(jìn)行磁日變觀測,整個生