CN108733442A - 一种基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，该系统包括：符号显示与编辑模块，可以图形化显示和编辑电子海图扩展符号；符号图形编码模块，用于将符号图形转换为矢量符号描述语言指令串形式进行描述；符号库管理模块，以标准符号文件形式组织存储管理符号数据；矢量符号描述语言解析模块，将符号图形的矢量符号描述语言指令串还原为图形数据；符号绘制模块，将符号图形数据快速绘制到计算机屏幕显示。基于以上特点，本发明大幅降低了电子海图扩展符号的创建难度和符号库的管理难度，同时符号图形描述更精确、更标准、更美观、绘制速度更快，符号库可移植性、可复用性和兼容性大幅提高，避免了重复劳动，提高了生产率。

Description

一种基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统

技术领域：

本发明属于地理信息系统技术领域。涉及的是一种基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统。

背景技术：

随着海图数字化的迅速发展，以S-57格式为代表的电子海图(ENC)在航海领域应用范围越来越广。传统纸质符号在电子海图上以计算机描绘的图形符号出现。与S-57海图数据传输标准关联的S-52呈现标准即给出了标准海图符号在计算机显示设备上的标准图形显示方式。而电子海图更多是作为电子海图相关应用的基础参考数据，大多数的应用都会根据其具体功能、应用领域和应用需求在电子海图上叠加相关扩展要素。这些扩展要素以各种形式的电子海图扩展符号叠加于电子海图上层。对于这些电子海图扩展符号的建立、描述、绘制及符号库管理缺乏严格的标准，没有系统化的管理方式和方法，目前一般采用光栅图片或简单的文本文件(TXT)对符号进行描述和管理，这些方式存在以下缺陷：

1.新符号的建立或已有符号的更新没有统一的、自动化的方式，通常采用手动制作光栅图片或手动维护符号库文件进行。导致符号创建、修改过程复杂，易出错。

2.仅采用光栅图片描述的符号绘制在电子海图上会出现失真，旋转时出现畸变的情况，符号图形显示不准确，不美观。

3.即使采用矢量符号，传统的描述方式是在特定的坐标系中直接描述组成符号图形的点、线或面，该方式可以描述较为简单的符号，对于较为复杂的符号描述难度大，并且符号图形简单粗糙，不美观。

4.由于电子海图扩展符号为2维图形，通常采用基于CPU的软件渲染，不能充分利用GPU等图形硬件资源，绘制速度较慢。

5.不同领域、不同行业、不同应用或同一应用不同阶段采用的电子海图扩展符号库格式不一致，符号图形描述方式不一致，无法直接移植或重用，造成了重复性的劳动。符号库或符号没有版本控制，不具备继承性，兼容性差，难于管理。

发明内容：

本发明的目的是建立一套标准、严格的矢量化电子海图扩展符号管理系统，解决传统电子海图扩展符号管理上存在的上述问题。

有鉴于此，本发明提出了一种基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，包括：符号显示与编辑模块，利用计算机用户图形界面辅助电子海图扩展符号图形的设计构建或编辑；符号图形编码模块，将符号的图形表示形式转换为矢量符号描述语言指令串形式；符号库管理模块，自动生成符号唯一标识信息和版本信息，并将符号的矢量符号描述语言指令串与其唯一标识、版本号及相关符号属性数据存储于结构化的、标准格式的符号库文件中，并提供专用接口对符号库进行管理；矢量符号描述语言解析模块，用于解析符号图形的矢量符号描述语言指令串，将矢量符号描述语言指令串还原为相应的图形数据；符号绘制模块，将符号的图形数据利用OpenGL标准接口快速绘制到计算机屏幕显示。

通过上述技术方案，利用计算机图形编辑工具辅助创建新符号图形或编辑已有符号图形，所创建的符号图形转换为矢量符号描述语言指令串进行标准化描述，存储于以标准XML格式组织的符号库中。计算机图形辅助工具大大简化了符号图形的创建过程，理论上可以创建任意复杂度的符号图形，使符号图形更美观。所创建的符号图形由符号图形编码模块通过特定流程转换为矢量符号描述语言指令串，与符号的唯一标识、版本号及属性数据一起构成符号块存储于符号库中，符号的描述更准确，更统一。符号库包含更全面的符号管理数据和属性数据，使符号库维护更方便、更灵活，可移植性、可复用性更高。符号库中的所有符号由矢量符号描述语言解析模块读取解析后用符号绘制模块以OpenGL方式绘制到屏幕进行显示，再编辑，形成闭环，建立了完整的、标准化的符号管理系统。

进一步的，在上述技术方案中，符号显示与编辑模块包含图形用户操作界面和丰富的图形编辑工具，可以查看、显示和编辑当前维护符号库中的所有符号图形及符号属性数据信息，可以在符号库中创建新符号。通过统一的符号创建入口简化并标准化符号的创建过程。

进一步的，在上述技术方案中，符号图形编码模块参照本发明自定义的矢量符号描述语言指令集，按既定规则将符号图形转换为矢量描述语言指令串。指令串以ASCII码字符串形式存储，使符号的描述简单化、标准化、可移植性更好。

进一步的，在上述技术方案中，符号库管理模块将符号图形的矢量符号描述指令字符串和符号相关管理数据和属性数据组成一个完整的符号描述块，并将符号描述块数据以XML格式存储在指定符号库中。标准XML格式存储使符号库移植性更高。符号库中的符号通过其唯一标识进行索引，管理更方便，灵活。此外，符号库管理模块对外导出符号库管理专用应用程序接口，可以直接嵌入应用程序，实现符号库管理功能，避免了重复开发。

进一步的，在上述技术方案中，矢量符号描述语言解析模块将符号的矢量符号描述语言指令串进行解析和执行，将指令串还原为点、线或面等图元数据以及对应每个图元的必要绘图参数。该模块是对矢量符号描述语言所描述的符号进行可视化管理的基础。还原后的图元数据存储于特定的数据结构中，该数据结构的设计符合OpenGL绘制惯例，有助于符号图形的快速绘制。

进一步的，在上述技术方案中，符号绘制模块将矢量符号描述语言解析模块输出的图形数据用OpenGL绘图引擎绘制到目标显示器。OpenGL接口可以充分利用图形硬件加速，提高符号绘制速度。

此外，符号绘制模块对外导出了符号绘制专用应用程序接口，可以直接嵌入应用程序，实现符号的绘制快速绘制，避免了重复开发。

再进一步，在上述技术方案中，符号显示与编辑模块具体的可以创建颜色深度为8位的点、线段、填充圆、非填充圆、填充多边形、非填充多边形，多边形可以是任意不自相交多边形(可以是凸多边形、凹多边形、带空洞多边形)，圆和多边形可以采用半透明填充，透明度可指定。借助上述特性，系统可以绘制复杂多样、美观的电子海图扩展符号。

再进一步，在上述技术方案中，符号库管理模块可管理多个符号集，不同符号集代表不同类型或领域的符号组合，每个符号集称为一个symbol class，对应一个XML符号库文件。一个符号集内部可以建立多组不同分类或意义的符号，每一组称为一个symbol set。每个符号集和符号集中每个符号都设置有版本号，对符号集和每个符号进行版本管理。每个符号库和符号均绑定唯一标识，可以对符号库和其中的符号进行快速检索。利用符号管理模块的上述特征可以实现不同应用系统中符号的统一管理，同一应用中不同版本符号的管理，大幅提高了符号库的可移植性和兼容性。

基于以上技术方案，本发明产生的有益效果是：

可以借助计算机图形辅助工具以简便、快速的方式创建图形表示复杂的矢量符，通过矢量符号描述语言对符号图形进行描述，让符号的描述全面、严格、准确，标准化程度大幅提高。利用OpenGL对符号进行硬件加速绘制，提高了符号绘制速度。同时对符号库以标准的格式进行自动管理，大大降低了符号库维护难度，提高了符号库的可移植性和可复用性，可以在不同应用、不同领域间共享符号库，避免了符号创建和管理中的重复性工作，提高了生产效率。

附图说明

图1为基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统示意图

图2为本发明中采用的矢量符号描述语言指令集及参数定义。

图3为本发明中电子海图扩展符号库构成结构示意图。

图4为本发明中符号集的数据结构构成示意图。

图5为本发明中符号块的数据结构构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。需要说明的是，在下面的描述中表述了实施的具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开实施例的限制。

如图所示，根据本发明的实施例的基于矢量符号描述语言的电子海图应扩展符号构建系统，可以包括：符号显示与编辑模块，利用计算机用户图形界面辅助电子海图扩展符号图形的设计构建或编辑；符号图形编码模块，将符号的图形表示形式转换为矢量符号描述语言指令串形式；符号库管理模块，自动生成符号唯一标识信息和版本信息，并将符号的矢量符号描述语言指令串与其唯一标识、版本号及相关符号属性数据存储于结构化的、标准格式的符号库文件中，并提供专用接口对符号库进行管理；矢量符号描述语言解析模块，用于解析符号图形的矢量符号描述语言指令串，将矢量符号描述语言指令串还原为相应的图形数据；符号绘制模块，将符号的图形数据利用OpenGL标准接口快速绘制到计算机屏幕显示。

通过上述技术方案，利用计算机图形编辑工具辅助创建新符号图形或编辑已有符号图形，所创建的符号图形转换为矢量符号描述语言指令串进行标准化描述，存储于以XML格式的符号文件组织的符号库中。计算机图形辅助工具大大简化了符号图形的创建，理论上可以创建任意复杂度的符号图形，符号图形更美观。所创建的图形由特定流程转换为矢量符号描述语言指令串存储于符号库中，符号的描述更准确，更统一。符号库包含更全面的符号管理数据和属性数据，使符号库维护更方便、更灵活可移植性、可复用性更高。

进一步的，在上述技术方案中，符号显示与编辑模块包含图形用户操作界面和丰富的图形边界工具，可以查看、显示和编辑当前维护符号库中的所有符号图形及符号属性数据信息，可以符号库中创建新符号。

进一步的，在上述技术方案中，符号图形编码模块参照本发明自定义的矢量符号描述语言指令集，按既定规则将符号图形转换为矢量描述语言指令串。

进一步的，在上述技术方案中，符号库管理模块将符号图形的矢量符号描述指令字符串和符号相关管理数据和属性数据组成一个完整的符号描述块，并将符号描述块数据以XML格式存储在指定符号库中。符号库中的符号通过其唯一标识进行索引。

进一步的，在上述技术方案中，矢量符号描述语言解析模块将符号图形的矢量描述指令字符串进行解析和执行，将指令还原为点、线或面等图元以及对应每个图元的必要绘图参数。存储于特定的数据结构中。该数据结构便于符号绘制模将其作为图形数据输入进行绘制。

进一步的，在上述技术方案中，符号绘制模块将适量符号描述语言解析模块的输出使用OpenGL绘图引擎绘制到目标显示器。同时符号绘制模块会对外导出符号绘制相关应用程序接口，符号库管理系统的用户可以直接调用接口进行符号绘制，避免重复开发。

再进一步，在上述技术方案中，符号显示与编辑模块具体的可以创建颜色深度为8位的点、线段、折线段、填充/非填充圆、填充/非填充多边形，多边形可以是任意不自相交多边形(可以是凸多边形、凹多边形、带空洞多边形)，圆和多边形可以采用半透明填充，透明度可指定。

再进一步，在上述技术方案中，符号图形编码模块将符号显示与编辑模块建立的符号图形，参照矢量符号描述语言指令集转换为指令字符串。所参照的指令集见图2。符号图形按照所给指令集编码后格式类似于：

SP255，0，0；SW1；ST0.5；PU300，400，PD300，500；CI5；PMO；CI10；PM2；FP；

上述指令串对符号的描述精确、紧凑、解析速度快，易存储、管理、移植。

再进一步，在上述技术方案中，符号库管理模块管理的符号库结构如图3。符号库包含多个符号集，每个符号集称为一个symbol class，对应一个XML符号库文件。一个符号集由多组不同类型或意义的符号组成，每一组称为一个symbol set。每个symbol set包含一个或多个符号(symbol)。此外，每个符号集、符号组、符号都必须包含“名称”和“唯一标识”两个字段，且不能为空，名称可以重复。符号管理模块利用“唯一标识”对符号库中的符号集、符号组或符号进行索引。符号集和符号必须包含“版本”字段，版本范围从00～99，符号管理器通过“版本”字段管理符号库及符号的版本。符号集的数据结构构成参见图4，符号块的数据结构构成参见图5。同时，符号库管理模块会对外导出符号库管理相关应用程序接口，符号库管理系统的用户可以直接调用接口进行符号库管理，避免重复开发。

通过本发明方案，利用计算机图形工具辅助符号图形建立，使用矢量符号描述语言对符号图形进行精确描述，通过系统化、标准格式的符号库管理和符号版本管理，大大简化了符号图形创建过程，降低了创建和维护难度，符号的图形描述，更准确，符号图形可以更多样、更美观、绘制速度更快。同时，符号库可复用性、可移植性及兼容性大大增加，库管理也更灵活。

Claims (10)

1.一种基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，其特征在于，包括：符号显示与编辑模块，利用计算机用户图形界面辅助电子海图扩展符号图形的设计构建或编辑；符号图形编码模块，将符号的图形表示形式转换为矢量符号描述语言指令串形式；符号库管理模块，自动生成符号唯一标识信息和版本信息，并将符号的矢量符号描述语言指令串与其唯一标识、版本号及相关符号属性数据存储于结构化的、标准格式的符号库文件中，并提供专用接口对符号库进行管理；矢量符号描述语言解析模块，用于解析符号图形的矢量符号描述语言指令串，将矢量符号描述语言指令串还原为相应的图形数据；符号绘制模块，将符号的图形数据利用OpenGL标准接口快速绘制到计算机屏幕显示。

2.根据权利要求1所述的基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，其特征在于，所述符号显示与编辑模块通过计算机图形用户界面的图形编辑工具进行符号图形的创建或修改。

3.根据权利要求2所述的基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，其特征在于，所述计算机图形用户界面的图形工具可以创建颜色深度为8位并带有alpha通道的点、线段、填充圆、非填充圆、填充多边形、非填充多边形，其中多边形是任意不自相交多边形，圆和多边形支持半透明填充，填充透明度可指定。

4.根据权利要求1所述基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，其特征在于，所述符号图形编码模块对于符号图形的编码采用矢量符号描述语言进行编码、描述，将符号图形字符化。

5.根据权利要求4所述基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，其特征在于，所述矢量符号描述语言定义了特定的指令集和指令参数便于描述电子海图扩展符号的图形。

6.根据权利要求1所述基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，其特征在于，所述符号库管理模块采用树形层级结构，可管理多种类型符号集合，符号库采用标准XML文件格式存储，每个符号集合和符号通过唯一标识信息和版本信息进行检索和版本管理。

7.根据权利要求6所述基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，其特征在于，符号库管理模块对外导出符号库管理相关应用程序接口可供用户调用。

8.根据权利要求1所述基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，其特征在于，所述矢量符号描述语言解析模块将符号图形的矢量符号语言指令串转换为点、线、面图元及对应每个图元的必要绘图参数，存储于便于绘制的数据结构中。

9.根据权利要求1所述基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，其特征在于，所述符号绘制模块采用OpenGL标准接口作为绘图引擎，将符号绘制于屏幕上。

10.根据权利要求1所述基于矢量符号描述语言的电子海图扩展符号构建系统，其特征在于，所述符号绘制模块对外导出符号绘制相关应用程序接口供用户调用。