Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

ANALYSIS OF WAYS OF AUTOMATION VISUALISATION SITUATION ON ELECTRONIC MAPS GIS "INTEGRATION"

Lokhvitskiy V.A. 1 Voytsekhovskiy S.V. 1 Devyatkin A.M. 1 Safonov V.M. 1
1 "Military Space Academy. AF Mozhaysky" Ministry of Defense of the Russian Federation
В статье предложены постановка и решение задачи расширения функциональных возможностей геоинформационной системы военного назначения (ГИС ВН) «Интеграция», позволяющих отображать обстановку и результаты расчетных специализированных задач на электронной карте в автоматизированном режиме. Проведен анализ возможных путей решения указанной задачи, в ходе которого были рассмотрены три основных способа: создание прикладной задачи внутри ГИС «Интеграция»; разработка клиентского приложения для работы с сервером ГИС «Интеграция»; создание собственного приложения работы с картой на основе прямого доступа к ядру ГИС «Интеграция». Выделены основные достоинства и недостатки каждого подхода и обоснован выбор третьего. Предложен подход к проектированию программного модуля отображения обстановки и результатов решения задач на электронной карте, основанный на шаблоне проектирования MVC (Model-View-Controller), а также представлена структура модуля и его реализация на языке программирования C++ с использованием кроссплатформенной библиотеки Qt 4.7.0.
In the article the problem formulation and solution of extending the functionality of military purpose geographic information systems (GIS) "Integration" that allow displaying situation and the results of calculation of specialized tasks on an electronic map in the automated mode. Analysis of possible ways to solve this problem , in which considered three main ways: the creation of an applied problem in GIS "Integration" , the development of client applications to work with the GIS server "Integration" , the creation of a native application with a map on the basis of direct access to the core GIS "Integration" . The basic advantages and disadvantages of each approach and justified the choice of the third. An approach to designing software module display situation and solving the problem on an electronic map , based on a design pattern MVC (Model-View-Controller), as well as the structure of the module and its implementation in the programming language C + + cross-platform library using Qt4.7.0.
automation
electronic map
Geographic Information Systems

В настоящее время информационные технологии оказывают все большее влияние на эффективность принятия решения командиром. Чем больше актуальной и достоверной информации об обстановке поступает, тем больше вариантов развития событий может быть рассмотрено и осуществлен оптимальный выбор.

Электронные карты местности позволяют структурировать и представить картографическую информацию в удобном виде. Для работы с электронными картами используются геоинформационные системы, анализ функциональных возможностей которых показал, что реализованные в них функции носят универсальный характер и не позволяют в полной мере решать специальные военные задачи в автоматизированном режиме.

1. Анализ основных направлений расширения функциональных возможностей ГИС «Интеграция»

Современные геоинформационные системы представляют собой сложные программные комплексы, как правило, состоящие из следующих компонент:

  • ГИС-ядро – это совокупность программных компонент, обычно оформленных в виде библиотеки или набора библиотек программных модулей, реализующих объектно-ориентированный подход при организации работы с электронной картой;
  • ГИС-приложение (задача) – это компьютерная программа, реализующая выполнение какой-либо функции на основе использования компонент ГИС-ядра конкретной ГИС.

Основными способами расширения функциональности ГИС «Интеграция» являются:

1. Создание задачи внутри ГИС «Интеграция».

2. Разработка клиентского приложения для работы с сервером ГИС «Интеграция».

3. Создание собственного приложения работы с электронной картой.

Рассмотрим основные особенности реализации указанных способов, их основные достоинства и недостатки.

1.1. Создание задачи внутри ГИС «Интеграция»

Данный подход предполагает разработку отдельного пользовательского ГИС-приложения (задачи) и последующую интеграцию его в установленную ГИС.

Особенности реализации:

  • задача запускается из ГИС «Интеграция». В модальном или немодальном режиме обрабатывает данные карт, открытых в ГИС;
  • используются функции интерфейса PanTask и MAPAPI.

Недостатки:

  • данный подход представляет решение каждой отдельной частной задачи в виде
    ГИС-приложения и не позволяет организовать решение более сложных задач;
  • интерфейс работы с картой ограничен возможностями ГИС и не позволяет организовать интерактивный режим.

Пример организации работы пользовательского программного модуля в среде ГИС «Интеграция» представлен на рис. 1.

Рис. 1. Схема взаимодействия прикладной задачи с ГИС «Интеграция»

Можно сделать вывод, что рассмотренный способ может применяться при решении частных расчетных задач ограниченной сложности. Для решения задачи автоматизированного нанесения обстановки и результатов решения задач на электронную карту использование данного способа представляется нецелесообразным.

1.2. Разработка клиентского приложения для работы с сервером ГИС «Интеграция»

Другим способом взаимодействия с электронной картой является вариант взаимодействия через программный интерфейс, представляемый геоинформационной системой. В ГИС «Интеграция» такое взаимодействие организовано на основе специального протокола с использованием клиент-серверной архитектуры (рис. 2).

Рис. 2. Схема взаимодействия прикладной задачи с ГИС «Интеграция» по протоколу взаимодействия для прикладных задач

Особенности реализации:

  • программа работает в собственном окне и не имеет прямого доступа к картографическим данным. Для получения данных карты и передачи результатов программа обращается как клиент к ГИС «Интеграция»;
  • доступ к серверу ГИС «Интеграция» осуществляется через сокеты TCP по протоколу взаимодействия.

Недостатки:

  • функционал модуля работы с картой ограничен возможностями протокола взаимодействия ГИС «Интеграция», набор команд которого существенно меньше функциональных возможностей ГИС-ядра;
  • версия протокола взаимодействия ГИС «Интеграция» имеет слабую степень проработки, встречаются ошибки и не выполняющиеся команды, исправленные в более поздних версиях ядра ГИС.

Таким образом, ограниченность возможностей протокола взаимодействия ГИС «Интеграция» не позволяет реализовать требуемую функциональность в программном модуле автоматизированного нанесения обстановки и результатов решения задач на электронную карту.

1.3. Создание собственного приложения работы с электронной картой

Данный подход предполагает разработку отдельного приложения, работающего непосредственно с ядром ГИС «Интеграция» (mapacces.dll и mapacces.so).

Особенности реализации:

  • программа работает в собственном окне;
  • независимо от ГИС «Интеграция» выполняет операции по обработке картографических данных;
  • установка ГИС «Интеграция» в систему не требуется;
  • в программе существует возможность реализовать необходимую функциональность при работе с картой, которая ограничена только возможностями ядра ГИС.

Недостаток: сложность реализации, связанная с необходимостью разработки интерфейса взаимодействия модуля визуализации с функциями ядра ГИС «Интеграция» (интерфейса MAPAPI).

Учитывая рассмотренные выше особенности и недостатки различных подходов к разработке модуля визуализации, наиболее перспективным для решения специализированных задач с использованием электронных карт местности представляется третий подход, заключающийся в создании собственного приложения на основе функций ядра ГИС «Интеграция».

2. Проектирование программного модуля

Проектирование программного модуля осуществлялось на основе составного шаблона проектирования Model-View-Controller (MVC), позволяющего отделить логику работы программы от способов представления результатов. Структура модуля представлена на рис. 3.

Рис. 3. Обобщенная структура модуля работы с электронной картой

Поскольку модуль предназначен для автоматизированного отображения обстановки и результатов решения задач на электронной карте, то он должен удовлетворять следующим требованиям:

  • иметь удобный и понятный пользователю интерфейс;
  • возможность получать данные из внешней базы данных;
  • возможность использовать функции ядра ГИС.

Вариант отображения результатов решения расчетных задач на примере задачи целераспределения представлен на рис. 4.

Рис. 4. Пример отображения результатов целераспределения

Интерфейс разработанного программного модуля дополнительно позволяет выводить детализированную информацию об объектах, представленных на электронной карте, и результатах решения расчетных задач.

Заключение

В настоящей работе кратко представлены результаты проектирования и разработки программного модуля автоматизированного отображения обстановки и результатов решения задач с использованием электронных карт местности.

Модуль позволяет автоматизировать процессы нанесения обстановки на карту, расчёта возможности применения формирований для нанесения удара, расчёта эффективности применения средств поражения. Использование разработанного модуля позволит оперативно реагировать на резкое изменение обстановки и вносить коррективы в процессе целераспределения, а также подготовить несколько вариантов целераспределения для различных вариантов обстановки.

Рецензенты:

Паршуткин А.В., д.т.н., доцент, профессор кафедры комплексов и средств информационной безопасности Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского, г. Санкт-Петербург.

Басыров А.Г., д.т.н., доцент, начальник кафедры информационно-вычислительных систем и сетей Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского, г. Санкт-Петербург.