数字化的数据计算与图形绘制流程范文

【论文摘要】本文对中波广播覆盖工作中数据计算、效果图绘制进行了数字化研究，对实现数字化的关键算法进行了分析，使用计算机系统实现了中波广播地波传输距离计算、广播覆盖效果图绘制及覆盖统计等工作。

【关键词】广播覆盖传播距离覆盖半径Java语言关系型数据库

1、手工计算与绘图的流程

中波广播覆盖等工作经常要进行广播覆盖半径的理论计算，理论计算的方法较多，实际计算中使用球形地面的地波传播公式结合地波传播曲线表估算出的中波广播传播距离数值，更接近实地广播场强收测数值．因此作为中波广播的覆盖半径在广播覆盖工作中使用。

球形地面上的地波传播公式为：

即首先使用公式(1)进行场强计算，所得场强结果结合地波传播曲线表．查出限定场强值下中波广播地波传播距离的理论值，并作为某中波频率和发射功率的广播覆盖半径。根据覆盖半径可在平面地图上用圆规绘制出中波广播覆盖效果图，而后再进行各项统计工作。

2、数字化的数据计算与图形绘制流程

使用计算机进行数学计算和图形绘制，首先应把需要的参数、图形等数据输入进计算机，存储在数据库中，然后找到适合的算法运算数据，最后使用计算机语言编程实现算法逻辑3．1数字化基础数据

(1)选取适合的区域平面地图，制成区域平面地图的电子文档；根据区域平面地图的直线比例尺，计算出区域平面地图电子文档中两点间距离(像素数量)与实际区域的两点间距离(公里数)的换算系数。使用该系数能够算出实际区域中两点间直线距离在区域平面地图电子文档中所表示的以像素为单位的直线长度。

(2)记录区域平面地图电子文档中该封闭区域的边界像素坐标值和该区域包含的像素数量总和，用于统计覆盖面积。

(3)记录区域平面地图电子文档中各地、市或县所处位置的像素坐标值，该值即覆盖效果图中发射机广播覆盖的圆心坐标。

(4)将地波传播曲线表制成电子文档，并矢量化地波传播曲线表电子文档．用于计算地波传播距离。

2、1覆盖半径的数据计算

(5)设定广播频率和发射功率参数，通过公式①和(4)中矢量化的地波传播曲线表电子文档计算出该点的地波传播距离即广播覆盖半径，而后使用(1)中取得的距离换算系数计算出区域平面地图电子文档中的像素数量值，即覆盖效果图中发射机播出覆盖圆的半径。

2、2效果图绘制

(6)在区域平面地图的电子文档上以(3)中某地、市或县的像素坐标值为圆心，以(5)中得出的覆盖半径像素数量值为半径绘制圆，圆内区域则表示某地某频率和功率的理论有效覆盖范围。

覆盖统计计算

(7)根据(6)产生的覆盖效果图和(2)中的区域的边界像素坐标值和该区域包含的像素数量总和统计出覆盖面积。如果统计出覆盖人口数．需要生成人口分布图的电子文档，计算方法与覆盖面积统计类似。除了基础数据的准备工作外，其他各步骤通过编制计算机程序，计算用户输入的数据和存储在计算机服务器中的数据，得出计算结果、绘制出图形、完成统计工作。

3．关键算法分析

3．1平面地图绘制

平面地图由曲面地图经过投影并计算得出，因此平面地图的准确度直接关系到图形绘制和统计计算的准确度。一般情况下，地图上两点间的距离与实际地理距离相比总有一定误差，为方便研究并合理控制误差范围，经过计算机程序多次计算、绘制并比较后发现，直接使用球形地面上的地波传播公式取得的广播传输距离值在1：100万的小比例尺平面地图上绘制所产生的误差可以忽略不计，因此本文中计算程序选取1：100万的小比例尺平面区域地图，并且直接使用传输距离值作为覆盖半径值绘制覆盖效果图。

3．2曲线表的矢量化

地波传播曲线表的电子文档精度和矢量化地波传播曲线表电子文档的方法以及使用地波传播曲线表电子文档计算地波传播距离的算法决定着地波传播距离的准确度。

把地波传播曲线表转换成电子文档并保存在数据库中，是保存了它的像素集合，这样的地波传播曲线表电子文档数据是标量数据，计算机无法确定场强值和距离值的对应关系，因此需要通过“转换表”把场强值与高度像素值以及距离值与宽度像素值对应起来，完成从场强到距离的计算。如图所示：

“T1表”记录了电场强度与地波传播曲线表电子文档的Y轴方向像素的一一对应关系；“T2表”记录了地波传播曲线表电子文档中不同频率的场强衰减曲线的像素坐标值，不同的频率拥有不同的曲线形状，因此其像素坐标值不也不一样；“T3表”记录了地波传播曲线表电子文档x轴像素与传输距离的对应关系。这样，通过“T1表”一“T表”一“T3表”的对应线索，可以得到传播距离数值。

4程序实现

使用计算机系统实现中波广播覆盖程序．首先要选取合适的计算描述语言，确认该语言的计算精度能够达到实际需求，其次选择便捷可靠的数据存储方式，最后设计软件结构、界面和程序处理流程。

4．1语言选择

计算机编程语言有很多，本文使用JavaTMPlatformStandarEdition6编程平台来完成覆盖程序的编写。Java编程语言可被用来创建任何常规编程语言所能创建的应用程序，它的图像处理灵活方便语言编写完成后经过编译即可在任意操作系统环境运行使用。

4．2数据存储方案

关系型数据库系统通常作为数据访问的存储平台。Java语言拥有多样的关系型数据库接口，本程序选用的关系型数据库系统是MicrosoftSQLServer2000(sp4)数据库系统，该系统具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点。

程序需要永久存储在数据库中的数据主要有：区域平面地图的电子文档、距离的换算系数值、各地市县所处的像素坐标值和名称、封闭区域的边界像素坐标值和该区域包含的像素总数、矢量化的地波传播曲线表的电子文档、中波全波段频率值、发射功率值等。

4．3软件结构、程序执行序列和界面设计

覆盖软件基于客户机／服务器(c／s)模式，并要求能够单机或者在网络环境中运行，系统结构图2中“客户机”运行覆盖程序，通过程序的图形化界面将“用户”指定的必要参数输入到程序中．程序在处理数据过程中如果要使用存储在“服务器”中的相关数据，则对“服务器”发出数据请求指令查询数据，“服务器”接收到该指令后，查找所需数据并返回；覆盖程序使用相关数据按照程序算法进行计算处理，最终将处理结果既覆盖半径值和覆盖效果图显示在“客户机”计算机的图形界面上，供用户使用。覆盖程序需要用户输入地点、发射功率和频率等基本信息．基本信息的图形化输入界面。

显示的程序输入界面中最上一行是下拉选择框．用于选择“地点”、“频率”和“功率”基本参数信息，之后使用“添加”和“删除”按钮将确定的多个数据增加到位于输入界面中下部的列表框中．列表框中包含了多地点的中波广播分布及参数设置数据，形成覆盖参数集合，不同的集合元素组成不同的覆盖效果或覆盖方案用正圆形表示发射点的广播覆盖范围，可以显示同一频率的多点分布效果或某点多个频率的覆盖效果等较直观的参考信息，该信息是由图4中输入界面列表框产生的数据集合决定的，正圆形的不同颜色代表不同的发射功率值。覆盖效果图在程序中能进行放大或缩小。统计数值显示在图片左上角区域。

5，结束语

本文仅对中波广播覆盖设计或规划等基础工作的其中一部分进行了数字化方面的研究，希望对其它工作能有所帮助。本文进行的地波传输距离计算是在理想化的环境中进行的，因而在此基础之上绘制出的覆盖效果图也是理想化的。