Разработка подключаемого модуля управления средствами пожаротушения

Разработка подключаемого модуля управления средствами пожаротушения велась на основании алгоритма функционирования, предложенного в п. 5 данного дипломного проекта.

Исходя из структуры алгоритма функционирования, были определены основные функциональные блоки подключаемого модуля:

• 1) Составление карты растительных горючих материалов (РГМ)
• 1.1. Создать карту РГМ
• 1.2. Сопоставить тип РГМ и соответствующее значение критического коэффициента засухи
• 1.3. Рассчитать текущее значение коэффициента пожароопасности
• 2) Анализ карты РГМ
• 2.1. Окрасить карту РГМ в соответствии с ГОСТ 22. 1. 09−99
• 2.2. Составить карту текущей пожарной опасности на основе карты РГМ
• 3) Прогнозирование поведения пожара
• 4) Выдача необходимых рекомендаций

Все функции, отвечающие за формирование графического пользовательского интерфейса ГИС, формирование различных карт, отображение или сокрытие слоёв, изменение стиля отображения, визуальное редактирование уже реализованы в ядре Quantum GIS. Работа с этими функциями осуществляется путём использования соответствующих возможностей Quantum GIS API.

Структурная схема подключаемого модуля, отражающая всё выше описанное, представлена на рисунке:

Рисунок 11 — Структурная схема подключаемого модуля Из рисунка 11 видно, что структура модуля состоит из трёх уровней.

На уровне описаний располагаются источники данных, необходимых для функционирования модуля. Картографические данные представляют собой файлы в векторном формате, в которых, собственно, и сохраняются при необходимости все карты, получаемые в процессе работы модуля. Из таких файлов также происходит загрузка исходной картографической информации. База данных лесных горючих материалов (БД ЛГМ) является источником всей необходимой информации горючих материалах, имеющихся на исследуемой территории. Такой информацией может быть, например, значение критического класса засухи для конкретного вида горючего материала, название соответствующего данному типа горючего материала, применяемое в других система прогнозирования поведения пожара. В БД ЛГМ также содержится информация классификатора типов растительных горючих материалов — отличительные признаки лесного массива, почвы и т. п., позволяющие предположить присутствие на данной территории того или иного типа горючего материала. База данных метеорологических характеристик (БД метеохарактеристик) содержит информацию о текущих погодных параметрах, значения которых необходимы для функционирования модуля, и о прогнозных значениях этих параметров.

На уровне подсистем модуля находится весь полезный функционал модуля, разделённый по типу выполняемых действий. Названия и предназначение элементов модуля соответствуют функциональным блокам модуля, полученным при анализе алгоритма функционирования (п. 5) и перечисленным выше. При формировании карты растительных горючих материалов (формирование карты РГМ) используются файлы исходных карт (картографическая информация), сведения из БД ЛГМ для определения типов горючих материалов, также возможен учёт дополнительных сведений и данных, введённых принимающим решения лицом (ЛПР) вручную. Анализ карт растительных горючих материалов (анализ карт РГМ) проводится с использованием карт, полученных при формировании карт РГМ, на основании данных о погоде из БД метеохарактеристик. Также данные о погоде могут быть введены вручную, загружены из файла определённого типа, получены из сторонних источниках через сеть интернет. Прогнозирование поведения пожара осуществляется на карте, полученной при анализе карт РГМ, используя данные как этой карты, так и других, получаемых из источника картографической информации. Для расчёта параметров развития пожара, значения необходимых величин берутся из БД метеохарактеристик (или других источников), некоторые параметры вводятся (редактируются) непосредственно ЛПР, что отражает связь с блоками визуализации информации и визуального редактирования через Quantum GIS API. Последняя составляющая уровня подсистем модуля — выдача необходимых рекомендаций по управлению средствами пожаротушения. Основываясь на прогнозируемой схеме развития пожара, полученной при прогнозировании поведения пожара, ЛПР выдаются планы тушения, которые могут быть эффективными в данной ситуации. При выполнении этих действий (выдача рекомендаций) происходит двустороннее взаимодействие (отправка запросов и получение соответствующих планов пожаротушения) с обособленной базой знаний (БЗ), которая может не относиться непосредственно к модулю, а являться продуктом сторонней разработки.

Уровень взаимодействия с QGIS предоставляет различные служебные и рутинные функции управления пользовательским интерфейсом и картографической информацией, оставляя для реализации в модуле только непосредственно функции, имеющие практический интерес с точки зрения рассматриваемой проблемы (процесс тушения лесных пожаров). Средства Quantum GIS API предоставляют доступ ко всем необходимым инструментам, требуемым для реализации функций вышеописанного типа. Визуализация информации и визуальное редактирование — это блоки, отражающие работу ЛПР с геоинформационной системой.

Функции ЛПР, отражённые на рисунке, — это корректировка и уточнение данных, используемых модулем, а также взаимодействие с модулем посредством пользовательского интерфейса Quantum GIS.

Практическая работа с модулем в основном повторяет алгоритм его функционирования. Соответствующая схема логики функционирования подключаемого модуля представлена на рисунке 12.

Рисунок 12 — Схема логики функционирования подключаемого модуля При написании подключаемого модуля использовалась технология объектно-ориентированного программирования. Взаимоотношения некоторых классов, входящих в состав модуля показаны на рисунке 13.

Рисунок 13 — Взаимоотношения классов Главным классом модуля является класс FireControlPlugin. При запуске Quantum GIS происходит создание экземпляра главного класса подключаемого модуля FireControlPlugin в методе classFactory (файл __init__. py):

def classFactory (iface):

from FireControl import FireControlPlugin.

return FireControlPlugin (iface).

В качестве параметра конструктор главного класса получает ссылку на интерфейс Quantum GIS.

Все функциональные подсистемы комплекса обособляются как отдельные классы.

В специальных методах главного класса происходит создание экземпляра необходимого класса и запуск выполнения.

Данная особенность показана на диаграмме классов с помощью зависимостей типа «use». Ниже представлен пример такого кода (создание карты текущей пожарной опасности):

def dooperativeMap (self):

d = doOperativeMap. Dialog (self. iface).

d. exec_ ().

Во всех классах, работающих с интерфейсом Quantum GIS или с картографической информацией, предусмотрено использование элементов библиотеки QGis. Core (предоставляемого Quantum GIS API), что также иллюстрируется с помощью зависимостей типа «use» на диаграмме.

Объектами всех классов активно используются возможности библиотеки Qt — это показано диаграмме.

Показанные на предыдущей диаграмме классы, кроме класса FireControlPlugin, имеют пользовательский графический интерфейс в виде диалоговых окон, поэтому являются потомками класса QDialog библиотеки Qt (рисунок 14).

Рисунок 14 — Иерархия классов Непосредственно программирование подключаемого модуля осуществлялось при помощи программного продукта Notepad++ - текстового редактора с подсветкой синтаксиса наиболее распространённых языков программирования, включая и Python.

Создание пользовательского интерфейса осуществляется с помощью PyQt — привязки языка Python к графической библиотеке Qt. Разработка непосредственно различных типов окон проводится средствами Qt Designer — графического дизайнера пользовательских интерфейсов. Рисунок 15 иллюстрирует процесс работы над интерфейсом.

Рисунок 15 — Процесс работы над интерфейсом.

PyQt включает в себя программу pyuic, которая генерирует код на языке Python из файлов, созданных в Qt Designer. Вследствие этого, все классы, в которых реализованы функции программного комплекса являются классами-наследниками стандартных классов Qt, описывающих элементы пользовательского интерфейса, такие как, например, диалоговые окна.

PyQt реализует 440 классов и более 5750 функций и методов, включая:

• · существующий набор элементов графического интерфейса;
• · классы для доступа к базам данных с помощью SQL;
• · парсер XML и др.

Всё это позволяет широко использовать возможности библиотеки Qt при разработке подключаемого модуля.

C точки зрения интерфейса пользователя, подключаемый модуль представляет собой дополнительное меню Quantum GIS с несколькими подменю, названия которых соответствуют схеме логики функционирования подключаемого модуля. При выборе соответствующих пунктов меню открываются окна, через графический интерфейс которых пользователь может получить доступ к необходимым функциям. Внешний вид упомянутого меню и окон подключаемого модуля представлен на рисунках 16, 17 и 18.

Рисунок 16 — Внешний вид модуля.

Рисунок 17 — Внешний вид модуля.

Рисунок 18 — Внешний вид модуля Для выполнения операций с картографической информацией используется API, предоставляемый Quantum GIS.

В итоге, на данной стадии разработки, модуль предоставляет следующие возможности:

• · создание слоя карты РГМ на основе нескольких имеющихся векторных слоёв;
• · окраска элементов векторного слоя карты РГМ в соответствии с требованиями ГОСТ;
• · осуществление редактирования имеющейся картографической информации;
• · создание векторного слоя, содержащего карту текущей пожарной опасности, на основе векторного слоя, содержащего карту РГМ;
• · автоматический расчёт текущего значения коэффициента пожарной опасности с использованием погодных данных, вводимых вручную или загружаемых из специального XML-файла.

В дальнейшем планируется расширить существующие и добавить новые возможности:

• · формирование отчёта по пожароопасности исследуемых участков;
• · получение погодных данных через сеть интернет;
• · детальная разработка подсистемы прогнозирования развития пожара;
• · детальная разработка подсистемы выдачи рекомендаций по управлению средствами пожаротушения.