VB與Fortran混合編程的重磁數(shù)據(jù)處理可視化系統(tǒng)

宋偉聰，李德春，邱開林，陳德炙，王耀輝

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VB與Fortran混合編程的重磁數(shù)據(jù)處理可視化系統(tǒng)

宋偉聰，李德春，邱開林，陳德炙，王耀輝

利用VB與Fortran混合編程技術(shù)，開發(fā)了重磁數(shù)據(jù)處理可視化系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用工程化管理，包含地形改正、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、空間域?yàn)V波、頻率域?yàn)V波等許多常用模塊。該系統(tǒng)充分發(fā)揮了2種編程語言的優(yōu)點(diǎn)，不僅利用了Fortran程序資源，還擴(kuò)展了一些新的功能，在實(shí)際應(yīng)用中效率更高、交互性能更佳。

VB；Fortran；動(dòng)態(tài)鏈接庫；混合編程

VB與Fortran混合編程一般說來有2種方式[1]：一是利用VB的Shell函數(shù)來啟動(dòng)Fortran應(yīng)用程序，由于Shell函數(shù)是以異步方式執(zhí)行的，該執(zhí)行方式不能等待Fortran程序結(jié)束而繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)VB程序，容易使VB得不到最終的數(shù)據(jù)結(jié)果而出錯(cuò)[2]；二是通過VB調(diào)用Fortran所生成的動(dòng)態(tài)鏈接庫來實(shí)現(xiàn)，該方式避免了第1種方式所出現(xiàn)的問題，同時(shí)還具有節(jié)省內(nèi)存開支等眾多優(yōu)點(diǎn)。為此，該次編制重磁處理可視化系統(tǒng)選用第2種方式。使用動(dòng)態(tài)鏈接庫需要注意的問題主要是命名約定和參數(shù)傳遞約定，具體可以查詢相關(guān)資料，在此不再贅述。

1　Fortran動(dòng)態(tài)鏈接庫生成

以一個(gè)計(jì)算兩個(gè)數(shù)相加的簡單例子介紹一下建立動(dòng)態(tài)鏈接庫的具體步驟，該例子將會(huì)輸出一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫供后面的VB程序調(diào)用。

首先，啟動(dòng)Fortran Powerstation4.0，新建一個(gè)Project Workspace工程，之后選擇工程的類型為Dynamic-Link Library，并輸入工程的名字：add，然后確定。

其次，新建一個(gè)Fortran程序，寫入相應(yīng)的代碼后存盤，之后插入到前面所建工程里面去，需要注意的是，將Fortran編寫的計(jì)算程序編譯成動(dòng)態(tài)鏈接庫，必須在Fortran子程序中聲明該子程序?yàn)橥獠孔映绦颍湔Z法為：！MSMYM ATTRIBUTES DLLEXPORT::add(//add為子程序名)。

最后，工程編譯后即可生成add.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫文件了。具體代碼如下：

subroutine add(a,b,c)

!MSMYM ATTRIBUTES DLLEXPORT::add

integer*4 a,b,c

c=a+b

end

2　VB調(diào)用Fortran動(dòng)態(tài)鏈接庫

啟動(dòng)VB后，新建一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)EXE”工程，在窗體中添加3個(gè)文本框，再添加1個(gè)“計(jì)算”和1個(gè)“取消”按鈕，然后編寫相應(yīng)代碼。需要注意的是，F(xiàn)ortran動(dòng)態(tài)鏈接庫相對(duì)于VB過程而言是外部過程，因此在調(diào)用之前必須先聲明該過程為Private Declare Sub <動(dòng)態(tài)鏈接庫子程序過程名> Lib“動(dòng)態(tài)鏈接庫文件名及所在路徑”< Alias“過程別名”>(參數(shù)表)。具體VB代碼如下：

Private Declare Sub add Lib “add.dll” Alias “_ADD@12” (ByRef a As Double, ByRef b As Double, ByRef c As Double)

Private Sub Command1_Click()

Dim a As Double, b As Double, c As Double

a = Val(Text1.Text)

b = Val(Text2.Text)

Call add(a, b, c)

Text3.Text = c

MsgBox“計(jì)算結(jié)果為：”&str(c)

End Sub

Private Sub Command2_Click()

End

End Sub

程序運(yùn)行后，在文本輸入框中輸入a和b值，然后點(diǎn)擊計(jì)算按鈕，即可求得a與b之和(見圖1)。

圖1　示例程序運(yùn)行界面

通過上述簡單的例子可以看出，輸入與輸出都在VB中進(jìn)行，而計(jì)算過程在動(dòng)態(tài)鏈接庫里面進(jìn)行，充分發(fā)揮了VB與Fortran語言各自的優(yōu)點(diǎn)。

3　系統(tǒng)使用方法

早期重磁數(shù)據(jù)處理程序基本上用Fortran編寫，編譯后在DOS下運(yùn)行，計(jì)算速度較快，但操作極為不便，交互性能差。因此，筆者利用上述混合編程方法重新整理了早期開發(fā)的程序，把分散的程序集成到一起，編制了友好的、交互式的可視化系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用工程化管理，包含地形改正、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、空間域?yàn)V波、頻率域?yàn)V波、剖面處理、界面正反演、數(shù)據(jù)整理等常用模塊，相比“黑屏”的DOS程序，該系統(tǒng)既擁有友好的、可視化界面，又具有圖形顯示功能，同時(shí)又很好地兼顧了Fortran的計(jì)算速度，不僅節(jié)省了系統(tǒng)資源，而且提高了工作效率。

以求取磁力異常的垂向一次導(dǎo)數(shù)為例，簡單介紹該系統(tǒng)的使用方法：首先，運(yùn)行重磁數(shù)據(jù)處理可視化系統(tǒng)(圖2)，新建一個(gè)工程，也可以不建立工程直接調(diào)用系統(tǒng)中的模塊進(jìn)行計(jì)算，建立工程是為了方便對(duì)每個(gè)工區(qū)大量數(shù)據(jù)文件的管理；建立工程后，在工程管理中網(wǎng)格數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上點(diǎn)擊右鍵，添加待處理的磁力網(wǎng)格文件；然后運(yùn)行頻率域?yàn)V波模塊下面的頻率域處理主程序，輸入各項(xiàng)參數(shù)；最后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊確定按鈕，程序開始運(yùn)算，計(jì)算結(jié)束后程序會(huì)有提示信息。使用者可以變換不同參數(shù)反復(fù)計(jì)算，并且可以對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行預(yù)覽，根據(jù)預(yù)覽結(jié)果可以快速地調(diào)整處理參數(shù)，直至滿意為止。

圖2　重磁數(shù)據(jù)處理可視化系統(tǒng)運(yùn)行界面

4 應(yīng)用實(shí)例

利用Oasis Montaj軟件及該次研發(fā)的重磁數(shù)據(jù)處理可視化系統(tǒng)進(jìn)行新疆某工區(qū)的磁力數(shù)據(jù)處理，以期對(duì)軟件應(yīng)用效果進(jìn)行簡單的對(duì)比分析及可行性評(píng)價(jià)。Oasis Montaj軟件是由加拿大Geosoft公司研制的綜合地球物理數(shù)據(jù)處理及成圖軟件，其主要功能包括Oasis Montaj數(shù)據(jù)處理成圖平臺(tái)和專業(yè)地球科學(xué)數(shù)據(jù)處理解釋功能。利用上述2種處理軟件分別對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了化極及上延等處理工作(見圖3)。

由圖3可以看出，筆者通過混合編程所研制的重磁數(shù)據(jù)處理可視化系統(tǒng)是可靠的，可以用來進(jìn)行重磁數(shù)據(jù)的處理工作，同時(shí)其運(yùn)算速度也達(dá)到了日常工作需要。一般針對(duì)一個(gè)300×300的離散網(wǎng)格數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行上延、化極、求導(dǎo)等工作，用時(shí)一般不超過1s，充分說明了混合編程的優(yōu)勢所在，在不降低甚至提高原有程序運(yùn)算速度的基礎(chǔ)上，同時(shí)提供了友好的、可交互的軟件界面，增加了實(shí)用性。

5　結(jié)語

利用混合編程技術(shù)編制的重磁數(shù)據(jù)處理可視化系統(tǒng)，包含空間域、頻率域?yàn)V波等常用模塊，滿足了重磁處理解釋工作者的實(shí)際需求。軟件還增加了對(duì)Surfer二進(jìn)制網(wǎng)格文件格式的支持，添加了圖形預(yù)覽等功能，增強(qiáng)了程序的實(shí)用性。軟件可以運(yùn)行于Windows XP、Win7等操作系統(tǒng)，界面簡潔，使用簡單，具有一定計(jì)算機(jī)知識(shí)和重磁資料處理經(jīng)驗(yàn)的人員，可快速熟練掌握。

VB與Fortran通過動(dòng)態(tài)鏈接庫進(jìn)行混合編程，為大量先前開發(fā)的Fortran程序升級(jí)為Windows下的可視化程序提供了一種簡單、快捷的解決方案。

圖3　2種軟件處理結(jié)果對(duì)比

[1]馬進(jìn)榮，王永勇，謝敏.VB與Fortran混合編程在河口潮流計(jì)算中的應(yīng)用[J].人民珠江，2005，(3)：81～82.

[2]徐林春，趙明登，童漢毅.Fortran與VB混合編程及其在流動(dòng)數(shù)值模擬可視化技術(shù)中的應(yīng)用[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2004，37(2)：21～24.

[3]蔣斌，歐陽柳波，楊超.Visual Basic 6.0程序設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2001.

[4]桂良進(jìn)，王軍，董波.Fortran PowerStation 4.0使用與編程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999.

[編輯]龔丹

2015-11-10

宋偉聰(1980-)，男，工程師，主要從事油氣非地震勘探技術(shù)工作，songweicong@cnpc.com.cn。

P631.1；P631.2

A

1673-1409(2016)17-0028-04

[引著格式]宋偉聰，李德春，邱開林，等.VB與Fortran混合編程的重磁數(shù)據(jù)處理可視化系統(tǒng)[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2016,13(17):28～31.