CN107341244B - 海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，该方法包括如下步骤：101、根据TIF文件的存储格式读取出存储的地图数据；102、根据地图数据中的长宽将高度数据排列成对应的数组；103、构建一个3维中显示的面；104、把所有的点都组件为正方形的数据后整个注入U3D的模型对象中来形成构建3维影像的数据；105、对海缆路由进行显示。本发明所实现的海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，通过以读取字节的方式来获取高层TIF文件中的地图数据，并对地图数据进行分析筛选，注入U3D的模型对象中来形成构建3维影像，能够及时、准确地对海缆路由的状况进行动态管理和综合显示，便于人们进行监控。
Description
技术领域
本发明涉及海缆路由的技术领域，尤其涉及一种用于海缆路由的海底地形管理及显示方法。
背景技术
海底电缆作为全球能源互联网跨海互联的重要通道，运行环境恶劣，容易造成绝缘老化，并可能导致海缆故障。特别是随着海洋活动日益增加，海缆受船锚拖拽等破坏情况时有发生，传统的监视方式无法及时发现和预警。近年来，全球海缆事故引发重大社会问题时有报道，严重影响了跨海互联智能电网和信息通信网络安全稳定运行。
目前对于海底电缆的监控，主要有以下几种方案：
一、基于分布式光纤传感的海缆实时应变/温度监测技术
基于光纤布里渊光时域反射仪(BOTDR)研究光纤布里渊散射频移和强度与海缆应变和温度变化的作用规律，获取海缆正常工作状态和故障状态下的应变与温度数据；研究了光纤应变和温度数据与海缆运行状态的关系，为海缆的故障判断提供理论依据，并确定科学的故障判据。采用有限元技术实现海缆应变和温度的建模与分析，建立了海缆和光纤的应变/温度关系，为海缆应变/温度的准确测量、预警和报警阈值的科学设定提供了理论依据。
二、三维定位技术确定海缆故障点
通过收集分析BOTDR、海缆地理和路由数据，建立了海缆光纤长度与“经纬度-深度”三维信息数据库,为了提高数据库信息的准确度,结合海缆铺设沿线地形图、海缆路由剖面图及海缆路由竣工图等实际情况对数据库进行必要的修正，并尽可能多地提取海缆路由、海底地形和海底地质结构特征点作为标定依据。
一旦海缆发生故障，BOTDR测试数据会有非常明显的变化，系统软件将会发生故障报警，将故障时海缆数据与该通道测试标准曲线相比对，通过查找数据库，立即获得故障点的经纬度和深度信息，从而准确确定故障点位置，为海缆修复和快速打捞提供依据。
三、海缆磁探测技术
首先利用BOTDR或光时域反射仪(OpticalTimeDomainReflectometry，OTDR)对海缆断点距离进行理论定位，然后在海缆登陆点利用直流电源、海缆铜芯及海水构造直流回路，以增强海缆周边磁场的异常分布；再利用磁力仪在海缆断点理论位置附近进行磁场扫描探测，根据磁异常分布判断海缆断点位置的经纬度，通过移植光纤光栅谱峰高精度快速寻峰方法至海缆磁探测曲线峰值探测。
随着构建全球能源互联网的战略实施和海上风电等清洁能源的大规模开发利用，海缆在跨海跨洋能源、信息互联互通上的作用将越来越大。利用目前广泛应用的光电复合海底电缆的光纤作为分布式传感元器件，实现对海缆运行状态在线监测和故障诊断预警的技术研究，然而，这种方式使得海缆路由的监控需要非常强大的监控系统作为技术支持，目前的方式，对于海缆路由的综合动态管理并不能有效地进行，亟需进行改进。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，该方法能够及时、准确地对海缆路由的状况进行动态管理和综合显示，便于人们进行监控。
本发明的另一个目的在于提供一种海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，该方法容易实现，操作简便。
为实现上述目的，本发明是按照如下方式实现的。
一种海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，该方法包括如下步骤：
101、根据TIF文件的存储格式读取出存储的地图数据，用于通过以读取字节的方式来获取高层TIF文件中的地图数据；
所述地图数据，包括有高度、长宽数据，本发明主要获取所存储的高度数据和长宽数据，以形成海缆路由的三维立体图像。
102、根据地图数据中的长宽将高度数据排列成对应的数组；
103、以构建正方形的方式读取数组中的一个点和其相邻的另外3点，将这4个点拼接成为2个三角形构成一个3维中显示的面；
104、把所有的点都组件为正方形的数据后整个注入U3D的模型对象中来形成构建3维影像的数据；
105、编辑untiy本身的sharder文件来通过高度数据呈现不同的颜色，对海缆路由进行显示。
所述步骤101中，TIF格式文件全称是Tag Image File Format标签图像文件格式主要用于存储照片数据。GIS高层地图是使用这种图片存储格式来进行地图的存储。
更进一步，所述TIF格式文件数据可以分成：
文件头——数据——文件目录(目录列表)；
而存储GIS地图数据的划分为：
文件头——数据——文件目录(目录列表)——地形高度坐标索引列表——地形高度字节长度列表。
更进一步，在TIF中文件数据的存储方式都是低位在前高位在后。
更进一步，所述目录列表中包含有若干个目录，其中，目录构成由目录数量(16位int)+目录1+目录2——目录N+下一个目录列表的字节坐标(32位int)组成。
更进一步，步骤101中，地图数据中：根据从目录列表中分析处理的地图高度字节坐标索引表，地图高度字节长度索引列表获取到对应的整形数组，且地图高度字节坐标索引表和地图高度字节长度索引列表这两个的长度是一样的。
更进一步，所述地图高度字节坐标索引表中的每一个值代表的是每一组地图数据在整个文件中所在的开始位置字节坐标，地图高度字节长度索引列表中的每一个值代表了每一组地图数据占了多少个字节长度。
本发明所实现的海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，通过以读取字节的方式来获取高层TIF文件中的地图数据，并对地图数据进行分析筛选，注入U3D的模型对象中来形成构建3维影像，能够及时、准确地对海缆路由的状况进行动态管理和综合显示，便于人们进行监控。
附图说明
图1是本发明所实现的TIF格式文件结构图。
图2是本发明所实现目录列表的示意图。
图3是本发明所实现海缆路由的动态显示示意图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
本发明所实现的一种海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，该方法包括如下步骤：
101、根据TIF文件的存储格式读取出存储的地图数据，用于通过以读取字节的方式来获取高层TIF文件中的地图数据；
所述地图数据，包括有高度、长宽数据，本发明主要获取所存储的高度数据和长宽数据，以形成海缆路由的三维立体图像。
所述步骤101中，TIF格式文件全称是Tag Image File Format标签图像文件格式，主要用于存储照片数据。GIS高层地图是使用这种图片存储格式来进行地图的存储。
结合图1所示，TIF格式文件数据可以分成：
文件头——数据——文件目录(目录列表)这种结构。
而存储GIS地图数据的划分为：
文件头——数据——文件目录(目录列表)——地形高度坐标索引列表——地形高度字节长度列表。
其中，文件头固定为8位字节，头部只有II(0x4949)和MM(0x4D4D)这两种8位char；在TIF中整形的存储方式都是低位在前高位在后。
如4A BA 8B 01这种最高位是01。
按照16进制的从低到高位写法应该是01 8B BA 4A换成10进制就是25934410，这个的意思就是文件的目录在第25934410字节开始。
目录列表：目录构成由目录数量(16位int)+目录1+目录2——目录N+下一个目录列表的字节坐标(32位int)组成。
单个目录长度固定为12字节。
一般目录的字节长度为2+12*N+4，N为目录数量。
如图2开始的17 00说明该目录列表有多少个目录，结束的00 00 00 00表示没有下一个目录列表。一般来说GIS高层地图数据的TIF都是只有一个目录列表。
目录的组成
为目录类型说明这个目录是干什么的2-3为数据类型说明这个目录中的数据字节是以哪种类型组成的
4-7为数据长度说明这个目录中的数据有多少，这个长度不是实际字节长度。
8-11有两种情况1.数据字节长度超过4字节时这里存放的字节坐标。2数据字节长度在4字节以内时直接存放的是数据。
类型1：
| 11 01 | 04 00 | 11 0E 00 00 | 7A BB 8B 01 |
其中，第一栏11 01是目录类型，第二栏04 00是字节类型，第三栏11 0E 00 00是数据长度，第四栏7A BB 8B 01是数据的字节坐标，因为从04表示32位int型占字节4个，而长度是3601(0e 11)4*3601已经超过了允许的字节长度，所以只能保存字节坐标了。
11 01——10进273，表示地图高度字节坐标索引列表；
04 00——10进4，表示32位int占据4个字节；
11 0E 00 00——10进3601，表示长度是3601；
7A BB 8B 01——10进25934714，表示数据字节坐标在第25934714字节；
该条目录信息为地图高度字节坐标索引列表长度为3601每个索引是32位int，从25934714字节开始。
类型2：
| 00 01 | 03 00 | 01 00 00 00 | 00 0E 00 00 |
其中，00 01是目录类型03 00是字节类型01 00 00 00是数据长度11 0E 00 00是数据内容
00 01——10进256表示图片宽度
03 00——10进3表示是16位int占据3个字节
01 00 00 00——10进1表示数据长度只1位
11 0E 00 00——10进3601
该条目录的信息为图片宽度为3601是由1个16位的int型保存的。
目录类型
00 01——256图片宽度
01 01——257图片高度
02 01——258颜色深度
03 01——259是否压缩
11 01——273地图高度字节坐标索引表
17 01——279地图高度字节长度索引列表
字节类型
1——byte ubyte 8位无符号整形
2——byte ASII char字符
3——2Byte ushort 16位无符号整形
4——4Byte uint 32位无符号整形
5——16Byte URATIONAL无符号分数是由2个long组成的6——byte 8位整形
7——byte未定义
8——2Byte short 16位整形
9——4Byte int 32位整形
10——16Byte RATIONAL有符号分数
11——4Byte float 32位浮点数
12——8Byte double 64位浮点数。
地图数据：根据从目录列表中分析处理的地图高度字节坐标索引表，地图高度字节长度索引列表获取到对应的整形数组。这两个的长度是一样的。
地图高度字节坐标索引表中的每一个值代表的是每一组地图数据在整个文件中所在的开始位置字节坐标。
地图高度字节长度索引列表中的每一个值代表了每一组地图数据占了多少个字节长度。
坐标索引表的数据一般是：
| 4C 38 00 00 | 6E 54 00 00 | 90 70 00 00 |
长度索引表的数据一般是：
| 22 1C 00 00 | 22 1C 00 00 | 22 1C 00 00 |
把这两组数据换成10进制之后就会变成
14412，21614，28816
7202，7202，7202
这就告诉了一组高度数据从哪个地方开始，从哪里结束(总字节长度)之后按照这个数据去文件中的所在字节开始读取数据就能获得高度了。
地图高度数据——2Byte 16位int无符号整形
那么实际要读取的次数为例：7202/2＝3601。
一组高度数据总数对应图片宽度，总高度数组总数对应图片高度。，
102、根据地图数据中的长宽将高度数据排列成对应的数组；
103、以构建正方形的方式读取数组中的一个点和其相邻的另外3点，将这4个点拼接成为2个三角形构成一个3维中显示的面；
104、把所有的点都组件为正方形的数据后整个注入U3D的模型对象中来形成构建3维影像的数据；
105、编辑untiy本身的sharder文件来通过高度数据呈现不同的颜色，对海缆路由进行显示。显示结果如图3所示。
总之，本发明所实现的海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，通过以读取字节的方式来获取高层TIF文件中的地图数据，并对地图数据进行分析筛选，注入U3D的模型对象中来形成构建3维影像，能够及时、准确地对海缆路由的状况进行动态管理和综合显示，便于人们进行监控。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
101、根据TIF文件的存储格式读取出存储的地图数据，用于通过以读取字节的方式来获取高层TIF文件中的地图数据；
102、根据地图数据中的长宽将高度数据排列成对应的数组；
103、以构建正方形的方式读取数组中的一个点和其相邻的另外3点，将这4个点拼接成为2个三角形构成一个3维中显示的面；
104、把所有的点都组件为正方形的数据后整个注入U3D的模型对象中来形成构建3维影像的数据；
105、编辑untiy本身的sharder文件来通过高度数据呈现不同的颜色，对海缆路由进行显示。
2.根据权利要求1所述的海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，其特征在于所述步骤101中，所述地图数据，包括有高度、长宽数据，获取所存储的高度数据和长宽数据，以形成海缆路由的三维立体图像。
3.根据权利要求2所述的海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，其特征在于所述TIF格式文件数据可以分成：
文件头——数据——目录列表；
而存储GIS地图数据的划分为：
文件头——数据——目录列表——地形高度坐标索引列表——地形高度字节长度列表。
4.根据权利要求3所述的海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，其特征在于更进一步，在TIF中文件数据的存储方式都是低位在前高位在后。
5.根据权利要求3所述的海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，其特征在于所述目录列表中包含有若干个目录，其中，目录构成由目录数量+目录1+目录2——目录N+下一个目录列表的字节坐标组成。
6.根据权利要求5所述的海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，其特征在于步骤101中，地图数据中：根据从目录列表中分析处理的地图高度字节坐标索引表，地图高度字节长度索引列表获取到对应的整形数组，且地图高度字节坐标索引表和地图高度字节长度索引列表这两个的长度是一样的。
7.根据权利要求6所述的海缆路由海底地形动态管理和综合展现方法，其特征在于所述地图高度字节坐标索引表中的每一个值代表的是每一组地图数据在整个文件中所在的开始位置字节坐标，地图高度字节长度索引列表中的每一个值代表了每一组地图数据占了多少个字节长度。
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