基于windows的磁日变可视化软件的设计与实现

基于windows的磁日变可视化软件的设计与实现

在磁体测量中，尤其是在大规模高精度磁体测量中，磁体的日变校正应得到行业规范和质量规则的明确规定。但在航磁野外飞行测量过程中,磁日变站设置受到供电等条件限制,很难满足行业规范和质量规程的要求,不免有各种人文活动和仪器噪声等干扰,如不排除和压制,将严重影响磁日变校正精度。因此在进行磁日变校正之前,应对其进行必要的预处理,以消除人文干扰、仪器噪声等的外界影响。对上述干扰和影响的处理方法,以往都由手工完成,不仅工作量大,进度慢,而且处理精度较低;为改变这一状况,开发了磁日变可视化软件。其目的是充分利用现有计算机技术,以图形方式将磁日变曲线显示在计算机屏幕上,由技术人员直接进行编辑处理。1不活动的磁性体外界人文活动所产生的磁性干扰场在磁日变记录上表现有以下几种形式:①活动的磁性体如人体、自行车等快速通过磁力仪探头时产生的磁干扰异常(图1a);②不活动的磁性体如离磁日变站较远处停放的汽车,产生恒定的干扰磁场,中途离开后,在磁日变记录上表现为掉格现象(图1b)。磁力仪在长期使用过程中,偶尔会出现仪器噪声偏大现象(图1c),甚至于发生故障,如果在较短时间内未能将仪器故障排除,则将造成磁日变观测数据不同程度的失真和缺失。2windows软件风格Windows软件具界面友好、操作简单、易于掌握等特点,给用户留下深刻的印象;开发具有Windows软件风格的软件已成为时尚。我们选择Windows系统作为开发平台,使用MicrosoftVisualBasic面对对象的开发语言,正是基于这种考虑的。2.1磁日变曲线在磁日变研究中,经常需要对比同一天中不同地点观测的磁日变曲线,以便研究磁日变的变化规律;主界面采用MDI(图2),一个MDI能管理多个MDI子窗体,用一个MDI子窗体显示一个地点的磁日变曲线,可以满足磁日变研究的需要。2.2ueard软件创建导则正是因为有了菜单,Windows软件的使用才变得如此简单;用VisualBasic提供的菜单编辑器(menueditor)很容易创建具有Windows风格的菜单。在创建菜单之前,先按功能对菜单进行分类,对每类中的子命令或功能再分组;然后用菜单编辑器为MDI子窗体创建一个菜单条,在菜单条中为每一类菜单创建一个菜单项,再设计主菜单项的弹出式菜单,弹出式菜单的子菜单项按组排列,组与组之间加以分隔线(图3),并为常用子菜单分配快捷键。2.3资源管理器的模型工具条是命令按钮(button)的集合,通常每个按钮与软件的子菜单项相对应,是图形化的菜单,是用户访问软件最常用功能和命令的图形接口。我们用VisualBasic6.0的CoolBar、ToolBar、ImagelList三个ActiveX控件设计具有Windows资源管理器样式的工具条,其风格新颖:①工具条左边有一个“把手”(图4),用鼠标拖动“把手”可以改变工具条位置、顺序等;②按钮的3种状态:“有效”、“无效”、“获得热点”用不同的图像表示,使得命令按钮更加形象,并富有动感。资源管理器工具条是CoolBar、ToolBar、ImagelList三个ActiveX控件的组合体。一个CoolBar控件可包含多个Band,每个Band的位置、大小和次序在软件运行时,可由用户自由调整,因此使用它能生成多行、多区域、可调整大小的工具条;使每个Band的Child属性指向一个ToolBar控件;ToolBar控件包含一些按钮,这些按钮与软件菜单中各项的按钮对应,并可以为每个按钮设置一幅图像;按钮的“有效”、“无效”、“热点”3种状态图像是由与ImagelList、DisableImagelList、HotImagelList三个属性相关联的ImageList控件提供的。2.4磁日变数据的记录方式可视化编辑是用一定的计算方法将数据转换成图形或图像,显示在计算机屏幕上,通过对图形或图像编辑操作,达到对数据编辑的目的。因此数据的图形化方式是可视化软件设计中的重要问题。在使用数据收录系统采集磁日变数据之前,磁日变观测数据一直是以模拟方式记录在记录纸上的,记录纸的有效记录宽度15cm,采用分档记录(满档10nT,记录范围0~10nT,满10nT自动归0),模拟记录仪走纸速度2cm/min。对于磁日变的模拟记录曲线,技术人员是非常熟悉的,为了让技术人员在使用可视化编辑时有一种真实的感觉,在磁日变数据图形化时,增加分档显示,满档10nT,满10nT归0的模拟记录曲线方式,并绘制类似模拟记录纸的网格线作为图形的背景,增加了仿真效果。3可视化设计3.1人文干扰连接的调节如前所述,磁日变的人文干扰有2种不同的表现形式,所以处理方法有别。人文干扰异常的特点是干扰存在的时间很短,一般在30s以内,没有对磁日变的变化规律产生大的影响,比较容易把它分辨出来,在受干扰的时间段内,根据磁日变的变化趋势,可适当增加一些点(图5a),按增加点进行线性内插或3次样条内插。人文干扰掉格的特点是干扰存在的时间一般较长,几分钟以上,甚至于几小时,在磁日变曲线上表现为明显的台阶,即磁日变值比原来减小了一个值,此值的大小基本上等于台阶的高度,在确定掉格的时间段后(图5b),用鼠标拖动这段曲线放到合适位置即可。对于仪器偶尔出现噪声偏大的情况,用非线性滤波器来过滤掉磁日变数据中的噪声。3.2ws程序中的“事件”Windows编程不同于其它编程方式是“消息”,消息是操作系统通知应用程序某事已发生的一种方式。在Windows程序中,任何事情的发生都产生一条消息,对VisualBasic来说,发生一个“事件”,比如鼠标移动,发生MouseMove事件,用户的操作正是通过产生消息(事件)的方式由操作系统通知应用程序的。我们通过对MouseDown、MouseUp、MouseMove等事件的处理(编程),实现了用户的可视化编辑操作,其过程如图6。4磁日变数据接收系统以前,在航磁测量生产中,采用模拟记录的方式来记录磁日变,所以对磁日变的预处理只能由人工在模拟记录纸卷上进行光滑等处理,劳动强度大,工作效率低。在“九五”重点勘查项目“青藏高原中西部航磁概查”实施过程中,我们研制了磁日变数据收录系统,实现了磁日变数据自动采集;并采用磁日变站网进行磁日变观测,整个生