การเขียนโปรแกรมคำนวณการแปลงค่าพิกัดระหว่าง UTM Grid และ Geographic (Lat/Long) ด้วย Lazarus และ Delphi (ตอนที่ 3)

• จากตอนที่ 2 จะเห็นโค๊ดที่ผม post 2 unit คือ GeoEllipsoids.pas และ GeoCompute.pas ถ้าสนใจก็ copy ไปวางที่ Text Editor แล้ว Save ชื่อไฟล์ตามที่ผม เราจะเริ่มต้นสร้าง New Project บน Lazarus จากนั้น Add file “GeoEllipsoids.pas” และ “GeoCompute.pas” เข้ามาในโปรเจคใหม่ที่สร้างขึ้น
• ผมทิ้งท้ายเรื่องสร้างโปรเจคใหม่ในตอนที่ 1 ก่อนจะกล่าวถึง 2 unit ในตอนที่ 2 กลับมาที่ Lazarus อีกครั้ง

• จะเห็นฟอร์ม unit1 นั้นเปล่าๆ ยังไม่ทีอะไร และ Project Inspector ด้านขวามือก็ยังว่างขึ้นเพียงแต่ project1.lpr และ unit1.pas เ่ท่านั้น ตรง component palette ยังมี component อีกมากมายของ Lazarus ที่ยังไม่ได้ติดตั้งเข้ามา ซึ่งจะอยู่ในไดเรคทอรี components ของ Lazarus สนใจตัวไหนก็ ใช้เมนูหลัก Packages > Open package file (.lpk) … ทำการ compile และ install ในตอนนี้ยังไม่ได้ใช้ตัวไหนเป็นพิเศษ จะใช้ standardd เท่านั้น
• เมื่อสร้างโปรเจคใหม่แล้ว จุดที่สำคัญที่ต้องตั้งเลยก็คือ OS และ CPU Platform ที่เมนูหลักเลือก Project > Compiler Options… จะเห็น dialog ให้ตั้งค่าดังรูปด้านล่าง

• ที่ Project Inspector ให้คลิกที่เครื่องหมาย + เพื่อ Add file…

• Add file ที่ผม post ไว้ตอนที่ 2 เข้ามา 2 ไฟล์ดังรูปด้านล่าง

• ที่ unit1 ทำการเพิ่ม object จาก standard palette เข้าไปตั้ง caption และชื่อดังรูปด้านล่าง

• โค๊ดข้างล่างเป็นของ unit1 เขียน event เชื่อมต่อกับ ojbect บนฟอร์มแล้ว

unit Unit1; 

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses
  Classes, SysUtils, FileUtil, LResources, Forms, Controls, Graphics, Dialogs,
  StdCtrls, ExtCtrls, GeoEllipsoids, GeoCompute;

type

  { TForm1 }

  TForm1 = class(TForm)
    cmdEx1: TButton;
    cmdEx2: TButton;
    cmdCompute: TButton;
    cmdClose: TButton;
    cmbEllipsoids: TComboBox;
    cmbHem: TComboBox;
    Label7: TLabel;
    txtZoneNo: TEdit;
    Label3: TLabel;
    Label4: TLabel;
    Label5: TLabel;
    Label6: TLabel;
    txtE: TEdit;
    txtLat: TEdit;
    Label1: TLabel;
    Label2: TLabel;
    radComputeType: TRadioGroup;
    txtLong: TEdit;
    txtN: TEdit;
    procedure cmdCloseClick(Sender: TObject);
    procedure cmdComputeClick(Sender: TObject);
    procedure cmdEx1Click(Sender: TObject);
    procedure cmdEx2Click(Sender: TObject);
    procedure FormCreate(Sender: TObject);
    procedure FormDestroy(Sender: TObject);
    procedure radComputeTypeClick(Sender: TObject);
  private
    { private declarations }
    FEllipses : TEllipsoidList;
  public
    { public declarations }
  end; 

var
  Form1: TForm1; 
  function Coordinate(const X, Y : double) : TCoordinate;
implementation

function Coordinate(const X, Y : double) : TCoordinate;
begin
  result.X := X;
  result.Y := Y;
end;

{ TForm1 }

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
var
  i : integer;
begin
  FEllipses := TEllipsoidList.Create;
  for i := 0 to FEllipses.Count - 1 do
  begin
    cmbEllipsoids.Items.Add(TEllipsoid(FEllipses.Objects[i]).EllipsoidName);
  end;
  cmbEllipsoids.ItemIndex := FEllipses.Count - 1; //Default with WGS84
  //start with UTM to Geographic computation.
  txtN.Enabled := true;
  txtE.Enabled := true;
  txtZoneNo.Enabled := true;
  cmbHem.Enabled := true;

  txtLat.Readonly := true;
  txtLong.Readonly := true;
end;

procedure TForm1.cmdCloseClick(Sender: TObject);
begin
  Close;
end;

procedure TForm1.cmdComputeClick(Sender: TObject);
var
  utm2geo : TUTM2Geo;
  geo2utm : TGeo2UTM;
  ell : TEllipsoid;
  x, y : double;
  utmproj : TUTMProjection;
  geocoor, utmcoor : TCoordinate;
begin
  ell := FEllipses.FindEx(cmbEllipsoids.Text);

  if (radComputeType.ItemIndex = 0) then //UTM to Geographic
  begin
    x := strtofloat(txtE.Text);
    y := strtofloat(txtN.Text);
    utmcoor := Coordinate(x, y);
    utmproj.ZoneNo := strtoint(txtZoneNo.Text);
    if (cmbHem.ItemIndex = 0)then
      utmproj.LatHem := hemNorth
    else
      utmproj.LatHem := hemSouth;

    try
      utm2geo := TUTM2Geo.Create;
      utm2geo.Ellipsoid := ell;
      utm2geo.UTMProjection := utmproj;
      utm2Geo.UTMCoordinate := utmcoor;
      utm2Geo.Compute;
      txtLat.Text := format('%11.8f', [utm2geo.GeoCoordinate.Y]);
      txtLong.Text := format('%11.8f', [utm2geo.GeoCoordinate.X]);
    finally
      utm2geo.Free;
    end;
  end
  else  //Geographic to UTM
  begin
    x := strtofloat(txtLong.Text);
    y := strtofloat(txtLat.Text);
    geocoor := Coordinate(x, y);

    try
      geo2utm := TGeo2UTM.Create;
      geo2utm.Ellipsoid := ell;
      geo2utm.GeoCoordinate := geocoor;
      geo2utm.Compute;
      utmproj := geo2utm.UTMProjection;
      txtN.Text := format('%11.3f', [geo2utm.UTMCoordinate.Y]);
      txtE.Text := format('%11.3f', [geo2utm.UTMCoordinate.X]);
      txtZoneNo.Text := format('%3d', [utmproj.ZoneNo]);
      if (utmproj.LatHem = hemNorth) then
        cmbHem.ItemIndex := 0
      else
        cmbHem.ItemIndex := 1;
    finally
      geo2utm.Free;
    end;
  end
end;

procedure TForm1.cmdEx1Click(Sender: TObject);
begin
  radComputeType.ItemIndex := 0; //UTM to Geographic
  txtN.Text := '3885802.712';
  txtE.Text := '468327.864';
  txtZoneNo.Text := '11'; //UTM Zone = 11
  cmbHem.ItemIndex := 0; //North

  txtLat.Text := '';
  txtLong.Text := '';
end;

procedure TForm1.cmdEx2Click(Sender: TObject);
begin
  radComputeType.ItemIndex := 1; //Geographic to UTM
  txtLat.Text := '-37.6528211388889';
  txtLong.Text := '143.926495527778';

  txtN.Text := '';
  txtE.Text := '';
  txtZoneNo.Text := '';
end;

procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
  FEllipses.Free;
end;

procedure TForm1.radComputeTypeClick(Sender: TObject);
begin
  if (radComputeType.ItemIndex = 0) then // UTM to Geographic
  begin
    cmdCompute.Caption := '<==';
    txtN.Enabled := true;
    txtE.Enabled := true;
    txtZoneNo.Enabled := true;
    cmbHem.Enabled := true;
    txtN.SetFocus;
    txtLat.Readonly := true;
    txtLong.Readonly := true;
  end
  else
  begin
    cmdCompute.Caption := '==>';   //Geographic to UTM
    txtN.Readonly := true;
    txtE.Readonly := true;
    txtZoneNo.Readonly := true;
    cmbHem.Readonly := true;
    txtLat.Enabled := true;
    txtLong.Enabled := true;
    txtLat.SetFocus;
  end;
end;

initialization
  {$I unit1.lrs}

end.

• ดูที่ procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); เป็น event ของ form1 ผมดึง Ellipsoids (FEllipsoids) ที่สร้างไว้เป็น object มา iterate ด้วย for loop ลงไปที่ combo box ชื่อ cmbEllipsoids เวลาผู้ใช้คลิกเลือก Ellipsoid จาก combo box จะได้เพียงแต่ text ออกมาเราจะใช้ text ค้นกลับไปที่ FEllipses( TEllipsoidList) เพื่อดึง object ที่แสดงรูปทรงของ Ellipsoid
• เมื่อผู้ใช้เลือกคลิกที่ radio group “Computation type” จะเลือกว่าจะคำนวณจาก UTM ไป Geographic หรือในทางกลับกัน อีเวนท์ของ radio group นี้อยู่ที่ procedure TForm1.radComputeTypeClick(Sender: TObject); จะได้ใช้ if clause เลือกการคำนวณถูกว่าจะใช้ class ไหน ระหว่าง TUTM2Geo หรือ TGeo2UTM
• เพื่อให้ดูง่ายยิ่งขึ้นผมเพิ่มตัวอย่างเพื่อจะใช้คำนวณดู โดยกำหนดอยู่ที่ button ชื่อ cmdEx1 และ cmdEx2 พร้อมทั้งเขียนอีเวนท์ให้ 2 procedure คือ procedure TForm1.cmdEx1Click(Sender: TObject); และ procedure TForm1.cmdEx2Click(Sender: TObject); ตามลำดับ
  

procedure TForm1.cmdEx1Click(Sender: TObject);
begin
  radComputeType.ItemIndex := 0; //UTM to Geographic
  txtN.Text := '3885802.712';
  txtE.Text := '468327.864';
  txtZoneNo.Text := '11'; //UTM Zone = 11
  cmbHem.ItemIndex := 0; //North

  txtLat.Text := '';
  txtLong.Text := '';
end;

procedure TForm1.cmdEx2Click(Sender: TObject);
begin
  radComputeType.ItemIndex := 1; //Geographic to UTM
  txtLat.Text := '-37.6528211388889';
  txtLong.Text := '143.926495527778';

  txtN.Text := '';
  txtE.Text := '';
  txtZoneNo.Text := '';
end;

• สุดท้าย button ที่เป็นรูปลูกศรชี้ไปซ้ายเมื่อเลือกคำนวณจาก UTM ไป Geographic และชี้ไปด้านขวาเมื่อเลือก Geographic ไป UTM เมื่อป้อนค่าพิกัดที่เหมาะสมแล้วทำการคลิกที่ button ก็จะไปปลุกอีเวนท์ ดังโค๊ดด้านล่าง

procedure TForm1.cmdComputeClick(Sender: TObject);
var
  utm2geo : TUTM2Geo;
  geo2utm : TGeo2UTM;
  ell : TEllipsoid;
  x, y : double;
  utmproj : TUTMProjection;
  geocoor, utmcoor : TCoordinate;
begin
  ell := FEllipses.FindEx(cmbEllipsoids.Text);

  if (radComputeType.ItemIndex = 0) then //UTM to Geographic
  begin
    x := strtofloat(txtE.Text);
    y := strtofloat(txtN.Text);
    utmcoor := Coordinate(x, y);
    utmproj.ZoneNo := strtoint(txtZoneNo.Text);
    if (cmbHem.ItemIndex = 0)then
      utmproj.LatHem := hemNorth
    else
      utmproj.LatHem := hemSouth;

    try
      utm2geo := TUTM2Geo.Create;
      utm2geo.Ellipsoid := ell;
      utm2geo.UTMProjection := utmproj;
      utm2Geo.UTMCoordinate := utmcoor;
      utm2Geo.Compute;
      txtLat.Text := format('%11.8f', [utm2geo.GeoCoordinate.Y]);
      txtLong.Text := format('%11.8f', [utm2geo.GeoCoordinate.X]);
    finally
      utm2geo.Free;
    end;
  end
  else  //Geographic to UTM
  begin
    x := strtofloat(txtLong.Text);
    y := strtofloat(txtLat.Text);
    geocoor := Coordinate(x, y);

    try
      geo2utm := TGeo2UTM.Create;
      geo2utm.Ellipsoid := ell;
      geo2utm.GeoCoordinate := geocoor;
      geo2utm.Compute;
      utmproj := geo2utm.UTMProjection;
      txtN.Text := format('%11.3f', [geo2utm.UTMCoordinate.Y]);
      txtE.Text := format('%11.3f', [geo2utm.UTMCoordinate.X]);
      txtZoneNo.Text := format('%3d', [utmproj.ZoneNo]);
      if (utmproj.LatHem = hemNorth) then
        cmbHem.ItemIndex := 0
      else
        cmbHem.ItemIndex := 1;
    finally
      geo2utm.Free;
    end;
  end
end;

• จากโค๊ดด้านบนซึ่งจะทำหน้าที่คำนวณเมื่อผู้ใช้คลิกที่ปุ่มคำนวณรูปลูกศร ผม declare local variable ไว้ 2 ตัวแปร คือ utm2geo และ geo2utm ตามแต่จะเลือกคำนวณ
• มีตัวแปรที่สำคัญคือ ell : TEllipsoid เมื่อเริ่มต้นจะดึง object ของ TEllipsoid โดยใช้ชื่อที่ผู้ใช้คลิกที่ combo box “Ellipsoid” เป็นตัว index ในการค้นหา ดังโค๊ด ell := FEllipses.FindEx(cmbEllipsoids.Text);
• ตัวแปร utmcoor และ geocoor ดึงค่าพิกัดที่ผู้ใช้ป้อนลง text edit
• คงไม่ยากที่จะเข้าใจเพราะ class ที่ทำหน้าที่คำนวณ แยกออกไปต่างหากแล้ว ดูผลลัพธ์ที่ได้จากการคลิกปุ่ม Example 1 และ Example 2 ตามลำดับ

• ผมตั้งใจจะรวมไฟล์โปรเจคนี้เป็น zip ไฟล์ แต่บริการแชร์ไฟล์ของ WordPress คือ Box.net ยังปิดบริการชั่วคราวครับ ตอนหน้าถ้าเป็น programming ด้วย Lazarus ผมอยากจะเขียนเรื่อง การคำนวณหาระยะทางและอะซิมัทบนรูปทรงรี (Geodesic distance & Azimuth on Ellipsoid) เมื่อ input เป็นค่าพิกัด Lat/Long ทั้ง 2 จุด (เป็นค่าพิกัด UTM ก็ได้แต่ต้องคำนวณเป็น Geographic ด้วย class ที่ผมเสนอในตอนนี้นั่นเอง)  ผู้อ่านเคยสงสัยบ้างไหมครับว่าเครื่อง GPS เช่น Garmin เมื่อเราป้อน Waypoint ก็คือจุดที่มีค่าพิกัด ผู้ใช้สามารถเลือกป้อนเป็นค่า Latitude,Longitude ก็ได้ แต่ถ้าป้อนเป็นยูทีเอ็มจะสังเกตเห็นว่าเครื่อง GPS จะบังคับให้เราป้อนโซนของยูทีเอ็มเช่น 47P, 47Q อะไรประมาณนี้ (ตัวเลข P,Q เรียกว่า UTM Sub Zone เริ่มจากตัว C ที่ใกล้ขั้วโลกใต้ขึ้นไปหาตัว X ที่ขั้วโลกเหนือ) เครื่อง GPS จะฝังฟังก์ชั่นที่กล่าวนี้เพื่อหาระยะทางและอะซิมัทบน Ellipsoid และก็เช่นเคยสูตรพวกนี้นักคณิตศาสตร์ได้คิดกันมาก่อนแล้วก็มีท่านอื่นปรับปรุงมาเรื่อยๆให้ได้ความถูกต้องเพิ่มขึ้น

• คำถามคือทำไมไม่หาระยะทางและอะซิมัทจากค่าพิกัดยูทีเอ็มโดยตรง คำตอบคือหาได้ แต่ต้องอยู่บนโซนเดียวกัน แต่ค่าที่คำนวณจะผิดได้ ถ้าไม่มี UTM Zone No กำกับค่าพิกัดมาให้ เครื่อง GPS จึงบังคับให้เราป้อนค่าโชนดังที่ได้กล่าวไปแล้ว

Download sourcecode

• sourcecode ของโปรแกรมตอนนี้สามารถ download ได้ที่นี่ UTM2LatLongProj.zip