Ch8_Virtual _Memory

虛擬記憶體是一種允許程式運行時所需記憶體超過物理記憶體的技術。重點包括需求分頁、Copy on Write、有效訪問時間與頁面錯誤率、頁面替換算法如FIFO、OPT、LRU等。此外,還討論了頁面緩衝機制、免費幀分配對頁面錯誤率的影響、Thrashing現象、工作集模型以及頁面大小對頁面錯誤率的影響。虛擬記憶體優點包括提高記憶體使用率、CPU利用率和降低I/O時間。記憶體映射檔案是另一種加速I/O的方法,允許直接通過記憶體訪問檔案。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

Virtual Memory

重點一

Virtual Memory

  • 主要目的 : 允許 process size > physical memory free space 情況下,程式仍然能執行。
  • 早期 : e.g. 使用 " overlay " 技術 ,是 Programmer 負擔 ( Dynamic loading )
    現代 : O.S. 支援 Virtual Memory ( O.S 負擔 ) → Programmer 無須煩惱
  • 優點
    • [1] : 記憶體的各個小空間皆有機會被利用到,記憶體使用度上升。
    • [2] : 盡可能提高 multiprogramming degree,提升 CPU utiliztion ( Note : Thrashing 除外 )。
    • [3] : 每一次的 I/O transfer time 下降,因為不用將整個程式的所有 page 載入。
      • [註] 然而載入整個程式很耗費 I/O transfer time,因為總傳輸次數變多 ( I/O 次數,I/O time ↑)。

重點二

實現 Virtual Memoory 的技術之一 : Demand Paging 技術

  • Def : Demand Paging 是架構在 Page Memory Management (Paging) 基礎上,採用 lazy swapper 技巧。即程式執行之初不將全部的 pages 載入 memory,僅載 入執行所須的 pages ( i.e. Prepaging ),甚至不載入 pages ( i.e. pure demand paging ),process 即可執行。
    • 若 Process 執行所需之 Page 皆在 Memory ⇒ 正確執行
    • 若 Process 執行,企圖存取 " 不在 Memory 中之 Page " ⇒ 產生 " Page fault " interrupt ⇒ O.S 必須處理,載入 miss page 以利執行
  • 在 Page Table 中多加一個 Valid/Invalid Bit 欄位,用以指示 page 是否在 memory 中。
    • V : 在 Memory
    • I : 不在 Memory
    • O.S : set & change
    • MMU : reference only ( MMU 發出 interrupt )
      image

Copy on Write

[型一] 傳統的 fork() (in Ch4. fork() without copy-on-write)

  • Def : parent 生出 child process 後,child process 佔用與 parent 不同的 memory space 且 child 的 Code section 與 Data section 內容均來自 parent 之 Copy initially
  • 缺點
    • [1] child process 需要被配置 New frames ( memory space )
      • 若 child process 生成數目眾多 ⇒ 很耗 Memory space
    • [2] Copy parent process 之 Code/Data section 內容給 child process 很耗時,而且有時候是不必要的 ( if. child 立刻執行 execlp())
      [型二] fork() with Copy on write 技術
      copy-on-write (COW) 是一種最佳化策略,在 copy-on-write 策略中如果有多個呼叫者同時要求相同資源(如記憶體或磁碟上的資料儲存),則他們會共同取得相同的指標指向相同的資源,直到某個呼叫者試圖修改資源的內容時,系統才會真正複製一份專用副本給該呼叫者,而其他呼叫者所見到的最初的資源仍然保持不變。
  • Def : parent 生出 child pr
# stable_elevation_visualizer.py import os import sys import logging import traceback import numpy as np import matplotlib matplotlib.use('TkAgg') # 确保使用Tkinter兼容的后端 import matplotlib.pyplot as plt from datetime import datetime from matplotlib.colors import BoundaryNorm import cartopy.crs as ccrs import rioxarray as rxr import geopandas as gpd import tkinter as tk from tkinter import ttk, filedialog, messagebox, StringVar from PIL import Image, ImageTk import threading import requests import json import platform import psutil # 用于内存监控 import gc # 垃圾回收控制 class GeoElevationVisualizerStable: def __init__(self, root): self.root = root self.root.title("高程可视化工具 (稳定版)") self.root.geometry("1100x750") self.root.resizable(True, True) # 绑定关闭事件 self.root.protocol("WM_DELETE_WINDOW", self.on_closing) # 配置日志 self.setup_logging() # 初始化变量 self.region_gdf = None self.running_thread = None self.stop_event = threading.Event() # 创建GUI框架 self.create_widgets() # 设置默认值 self.default_values() # 加载初始数据(如果存在) self.load_last_settings() # 启动内存监控 self.start_memory_monitor() self.logger.info("应用程序初始化完成") def on_closing(self): """窗口关闭时的处理""" self.logger.info("应用程序关闭") # 停止任何正在运行的线程 self.stop_event.set() if self.running_thread and self.running_thread.is_alive(): self.running_thread.join(timeout=2.0) self.root.destroy() def setup_logging(self): """配置日志记录""" log_dir = os.path.join(os.path.expanduser("~"), "pyMet", "logs") os.makedirs(log_dir, exist_ok=True) log_file = os.path.join(log_dir, f"elevation_visualizer_{datetime.now().strftime('%Y%m%d_%H%M%S')}.log") self.logger = logging.getLogger('ElevationVisualizer') self.logger.setLevel(logging.DEBUG) # 文件处理器 fh = logging.FileHandler(log_file) fh.setLevel(logging.DEBUG) # 控制台处理器 ch = logging.StreamHandler() ch.setLevel(logging.INFO) # 格式器 formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s') fh.setFormatter(formatter) ch.setFormatter(formatter) # 添加处理器 self.logger.addHandler(fh) self.logger.addHandler(ch) # 设置全局异常处理器 sys.excepthook = self.handle_uncaught_exception self.logger.info("应用程序启动") self.logger.info(f"Python版本: {sys.version}") self.logger.info(f"操作系统: {platform.system()} {platform.release()}") def handle_uncaught_exception(self, exc_type, exc_value, exc_traceback): """处理未捕获的异常""" error_msg = "".join(traceback.format_exception(exc_type, exc_value, exc_traceback)) self.logger.critical(f"未捕获的异常:\n{error_msg}") # 在主线程中显示错误对话框 self.root.after(0, lambda: self.show_error_dialog( f"程序遇到严重错误:\n\n{exc_type.__name__}: {exc_value}\n\n详细信息已记录到日志。" )) def start_memory_monitor(self): """启动内存监控线程""" def monitor(): while not self.stop_event.is_set(): try: mem = psutil.virtual_memory() if mem.percent > 85: self.logger.warning(f"内存使用率过高: {mem.percent}%") self.root.after(0, lambda: self.status_var.set( f"警告: 内存使用率过高 ({mem.percent}%)" )) # 每10秒检查一次 self.stop_event.wait(10) except Exception as e: self.logger.error(f"内存监控错误: {str(e)}") monitor_thread = threading.Thread(target=monitor, daemon=True) monitor_thread.start() def show_error_dialog(self, error_msg): """显示错误对话框""" error_dialog = tk.Toplevel(self.root) error_dialog.title("程序错误") error_dialog.geometry("600x400") error_dialog.resizable(True, True) # 错误信息标签 label = ttk.Label(error_dialog, text="程序遇到错误:", font=("Arial", 12, "bold")) label.pack(pady=(10, 5)) # 错误详情文本框 text_frame = ttk.Frame(error_dialog) text_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=True, padx=10, pady=5) scrollbar = ttk.Scrollbar(text_frame) scrollbar.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y) error_text = tk.Text(text_frame, wrap=tk.WORD, yscrollcommand=scrollbar.set) error_text.pack(fill=tk.BOTH, expand=True) error_text.insert(tk.END, error_msg) error_text.config(state=tk.DISABLED) scrollbar.config(command=error_text.yview) # 按钮区域 btn_frame = ttk.Frame(error_dialog) btn_frame.pack(pady=10) # 继续按钮 ttk.Button(btn_frame, text="关闭", command=error_dialog.destroy).pack(padx=5) def create_widgets(self): """创建GUI组件""" # 创建主框架 main_frame = ttk.Frame(self.root, padding="10") main_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=True) # 左侧控制面板 control_frame = ttk.LabelFrame(main_frame, text="控制面板", padding="10") control_frame.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.Y, padx=(0, 10)) # 右侧预览面板 preview_frame = ttk.LabelFrame(main_frame, text="预览", padding="10") preview_frame.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.BOTH, expand=True) # 行政区划选择部分 region_frame = ttk.LabelFrame(control_frame, text="行政区划选择", padding="5") region_frame.pack(fill=tk.X, pady=5) # 行政区划级别选择 level_frame = ttk.Frame(region_frame) level_frame.pack(fill=tk.X, pady=5) ttk.Label(level_frame, text="行政区划级别:").pack(side=tk.LEFT, padx=5) self.region_level = StringVar(value="省") ttk.Combobox(level_frame, textvariable=self.region_level, values=["省", "市", "县"], state="readonly", width=8).pack(side=tk.LEFT, padx=5) # 行政区划名称 name_frame = ttk.Frame(region_frame) name_frame.pack(fill=tk.X, pady=5) ttk.Label(name_frame, text="行政区划名称:").pack(side=tk.LEFT, padx=5) self.region_name = StringVar(value="山西省") self.region_entry = ttk.Entry(name_frame, textvariable=self.region_name, width=25) self.region_entry.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.X, expand=True, padx=(0, 5)) # 行政区划边界获取按钮 ttk.Button(region_frame, text="获取行政区划边界", command=self.safe_fetch_region_boundary).pack(pady=5) # 行政区划信息显示 self.region_info = tk.Text(region_frame, height=4, width=40) self.region_info.pack(fill=tk.X, pady=5) self.region_info.insert(tk.END, "行政区划信息将在此显示") self.region_info.config(state=tk.DISABLED) # 输入文件部分 file_frame = ttk.LabelFrame(control_frame, text="高程数据", padding="5") file_frame.pack(fill=tk.X, pady=5) ttk.Label(file_frame, text="高程数据文件:").pack(anchor=tk.W) self.file_entry = ttk.Entry(file_frame) self.file_entry.pack(fill=tk.X, padx=5, pady=2) ttk.Button(file_frame, text="浏览...", command=self.safe_browse_file).pack(anchor=tk.E, pady=2) # 输出设置 output_frame = ttk.LabelFrame(control_frame, text="输出设置", padding="5") output_frame.pack(fill=tk.X, pady=5) ttk.Label(output_frame, text="输出目录:").pack(anchor=tk.W) self.output_dir_entry = ttk.Entry(output_frame) self.output_dir_entry.pack(fill=tk.X, padx=5, pady=2) ttk.Button(output_frame, text="浏览...", command=self.safe_browse_output_dir).pack(anchor=tk.E, pady=2) # 选项设置 options_frame = ttk.LabelFrame(control_frame, text="选项", padding="5") options_frame.pack(fill=tk.X, pady=5) self.grid_var = tk.BooleanVar(value=True) ttk.Checkbutton(options_frame, text="显示网格", variable=self.grid_var).pack(anchor=tk.W) self.dpi_var = tk.IntVar(value=300) # 降低默认DPI以减少内存使用 ttk.Label(options_frame, text="图像DPI:").pack(anchor=tk.W) ttk.Scale(options_frame, from_=100, to=1200, variable=self.dpi_var, orient=tk.HORIZONTAL, length=180).pack(fill=tk.X) self.dpi_label = ttk.Label(options_frame, text=f"当前DPI: {self.dpi_var.get()}") self.dpi_label.pack(anchor=tk.E) self.dpi_var.trace_add("write", self.update_dpi_label) # 按钮区域 button_frame = ttk.Frame(control_frame) button_frame.pack(fill=tk.X, pady=10) ttk.Button(button_frame, text="预览", command=self.safe_preview).pack(side=tk.LEFT, padx=5) ttk.Button(button_frame, text="生成高程图", command=self.safe_generate_images).pack(side=tk.LEFT, padx=5) self.cancel_btn = ttk.Button(button_frame, text="取消操作", command=self.cancel_operation, state=tk.DISABLED) self.cancel_btn.pack(side=tk.RIGHT, padx=5) # 预览区域 self.preview_frame = ttk.Frame(preview_frame) self.preview_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=True) # 创建两个预览标签 self.preview_label1 = ttk.Label(self.preview_frame, text="基础高程图预览区域") self.preview_label1.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.BOTH, expand=True) self.preview_label2 = ttk.Label(self.preview_frame, text="详细高程图预览区域") self.preview_label2.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.BOTH, expand=True) # 状态栏 self.status_var = tk.StringVar() self.status_var.set("就绪") status_bar = ttk.Label(self.root, textvariable=self.status_var, relief=tk.SUNKEN, anchor=tk.W) status_bar.pack(side=tk.BOTTOM, fill=tk.X) # 内存状态 self.mem_var = tk.StringVar() self.mem_var.set("内存: --") mem_bar = ttk.Label(self.root, textvariable=self.mem_var, relief=tk.SUNKEN, anchor=tk.W) mem_bar.pack(side=tk.BOTTOM, fill=tk.X) def update_dpi_label(self, *args): """更新DPI标签""" self.dpi_label.config(text=f"当前DPI: {self.dpi_var.get()}") def safe_browse_file(self): """安全浏览高程数据文件""" try: file_path = filedialog.askopenfilename( title="选择高程数据文件", filetypes=[("TIFF文件", "*.tif *.tiff"), ("所有文件", "*.*")] ) if file_path: self.file_entry.delete(0, tk.END) self.file_entry.insert(0, file_path) except Exception as e: self.logger.error(f"浏览文件时出错: {str(e)}") self.status_var.set(f"错误: {str(e)}") def safe_browse_output_dir(self): """安全浏览输出目录""" try: dir_path = filedialog.askdirectory(title="选择输出目录") if dir_path: self.output_dir_entry.delete(0, tk.END) self.output_dir_entry.insert(0, dir_path) except Exception as e: self.logger.error(f"浏览目录时出错: {str(e)}") self.status_var.set(f"错误: {str(e)}") def safe_fetch_region_boundary(self): """安全获取行政区划边界""" if not self.validate_region_input(): return # 检查是否已有线程在运行 if self.running_thread and self.running_thread.is_alive(): messagebox.showinfo("操作进行中", "请等待当前操作完成") return self.status_var.set(f"正在获取{self.region_name.get()}边界数据...") self.cancel_btn.config(state=tk.NORMAL) self.stop_event.clear() # 在新线程中获取边界数据 self.running_thread = threading.Thread( target=self._safe_fetch_region_boundary, daemon=True ) self.running_thread.start() def _safe_fetch_region_boundary(self): """线程安全的边界获取""" region_level = self.region_level.get() region_name = self.region_name.get().strip() try: # 使用阿里云行政区划API if region_level == "省": url = f"https://geo.datav.aliyun.com/areas_v3/bound/geojson?code=100000_full" elif region_level == "市": # 尝试获取省级编码 province_url = f"https://geo.datav.aliyun.com/areas_v3/bound/geojson?code=100000_full" province_resp = requests.get(province_url, timeout=15) province_resp.raise_for_status() province_data = province_resp.json() # 查找匹配的省份 for feature in province_data['features']: if feature['properties']['name'] == region_name: adcode = feature['properties']['adcode'] url = f"https://geo.datav.aliyun.com/areas_v3/bound/geojson?code={adcode}_full" break else: raise ValueError(f"未找到匹配的省份: {region_name}") else: # 县 url = f"https://geo.datav.aliyun.com/areas_v3/bound/geojson?code={region_name}" self.logger.info(f"请求行政区划API: {url}") response = requests.get(url, timeout=15) response.raise_for_status() # 解析GeoJSON数据 geojson = response.json() self.region_gdf = gpd.GeoDataFrame.from_features(geojson['features']) # 计算边界范围 bounds = self.region_gdf.total_bounds xmin, ymin, xmax, ymax = bounds # 更新显示信息 self.root.after(0, lambda: self.update_region_info( region_name, region_level, xmin, xmax, ymin, ymax )) self.root.after(0, lambda: self.status_var.set(f"成功获取{region_name}边界数据")) self.logger.info(f"成功获取{region_name}边界数据") except requests.exceptions.Timeout: error_msg = f"获取{region_name}边界数据超时" self.root.after(0, lambda: self.status_var.set(error_msg)) self.root.after(0, lambda: messagebox.showerror("超时错误", error_msg)) self.logger.error(error_msg) except Exception as e: self.root.after(0, lambda: self.show_error_dialog(f"获取边界失败: {str(e)}")) self.logger.error(f"获取边界失败: {str(e)}") finally: self.root.after(0, lambda: self.cancel_btn.config(state=tk.DISABLED)) def update_region_info(self, region_name, region_level, xmin, xmax, ymin, ymax): """更新行政区划信息显示""" self.region_info.config(state=tk.NORMAL) self.region_info.delete(1.0, tk.END) self.region_info.insert(tk.END, f"行政区划: {region_name} ({region_level})\n" f"边界范围: \n" f"经度: {xmin:.4f} - {xmax:.4f}\n" f"纬度: {ymin:.4f} - {ymax:.4f}\n" f"包含{len(self.region_gdf)}个多边形" ) self.region_info.config(state=tk.DISABLED) def validate_region_input(self): """验证行政区划输入""" region_name = self.region_name.get().strip() if not region_name: messagebox.showerror("输入错误", "请输入行政区划名称!") return False return True def validate_inputs(self): """验证所有输入参数""" # 验证行政区划输入 if not self.validate_region_input(): return False # 验证文件路径 file_path = self.file_entry.get().strip() if not file_path: messagebox.showerror("输入错误", "请选择高程数据文件!") return False if not os.path.isfile(file_path): messagebox.showerror("文件错误", f"高程数据文件不存在: {file_path}") return False # 检查是否已获取边界数据 if self.region_gdf is None: messagebox.showerror("数据错误", "请先获取行政区划边界数据!") return False return True def safe_preview(self): """安全预览地图""" if not self.validate_inputs(): return # 检查是否已有线程在运行 if self.running_thread and self.running_thread.is_alive(): messagebox.showinfo("操作进行中", "请等待当前操作完成") return self.status_var.set("正在生成预览...") self.cancel_btn.config(state=tk.NORMAL) self.stop_event.clear() # 在新线程中运行预览 self.running_thread = threading.Thread( target=self._safe_generate_preview, daemon=True ) self.running_thread.start() def _safe_generate_preview(self): """线程安全的预览生成""" try: region_name = self.region_name.get() region_level = self.region_level.get() elevation_file = self.file_entry.get() # 获取边界范围 bounds = self.region_gdf.total_bounds xmin, ymin, xmax, ymax = bounds # 扩展边界以确保完整覆盖 padding = 0.2 xmin -= padding xmax += padding ymin -= padding ymax += padding # 读取高程数据 self.logger.info("读取高程数据...") self.root.after(0, lambda: self.status_var.set("正在读取高程数据...")) # 使用分块读取避免大文件内存溢出 with rxr.open_rasterio(elevation_file, chunks=True) as src: src = src.isel(band=0) # 裁剪数据 self.logger.info("裁剪数据...") self.root.after(0, lambda: self.status_var.set("正在裁剪数据...")) lon = src.coords["x"] lat = src.coords["y"] da = src.loc[dict( x=lon[(lon >= xmin) & (lon <= xmax)], y=lat[(lat >= ymin) & (lat <= ymax)] )] # 重新提取经纬度 lon = da.coords["x"] lat = da.coords["y"] Lon, Lat = np.meshgrid(lon, lat) # 创建基础高程图 self.logger.info("创建基础高程图预览...") self.root.after(0, lambda: self.status_var.set("正在生成基础高程图...")) plt.rcParams['font.family'] = 'SimHei' plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False mapcrs = ccrs.PlateCarree() # 基础高程图 fig1 = plt.figure(figsize=(6, 6)) ax1 = plt.axes(projection=mapcrs) # 添加行政区划边界 ax1.add_geometries( self.region_gdf['geometry'], crs=mapcrs, facecolor='none', edgecolor='red', linewidth=1.5 ) # 绘制高程图 pm1 = ax1.pcolormesh( Lon, Lat, da, cmap='terrain', transform=mapcrs ) # 添加标题 ax1.set_title(f"{region_name}基础高程图", fontsize=12) # 保存预览图像 preview_path1 = os.path.join(os.path.expanduser("~"), "pyMet", "preview1.png") plt.savefig(preview_path1, dpi=150, bbox_inches='tight') plt.close(fig1) # 释放内存 del fig1, ax1, pm1 gc.collect() # 创建详细高程图 self.logger.info("创建详细高程图预览...") self.root.after(0, lambda: self.status_var.set("正在生成详细高程图...")) fig2 = plt.figure(figsize=(6, 6)) ax2 = plt.axes(projection=mapcrs) # 添加行政区划边界 ax2.add_geometries( self.region_gdf['geometry'], crs=mapcrs, facecolor='none', edgecolor='black', linewidth=1.2 ) # 设置高程色阶 levels = np.arange(50, 2501, 100) colorMap = plt.colormaps['terrain'] colorNorm = BoundaryNorm(levels, ncolors=colorMap.N, extend='both') # 绘制高程图 pm2 = ax2.pcolormesh( Lon, Lat, da, cmap=colorMap, norm=colorNorm, transform=mapcrs ) # 添加颜色条 cb2 = fig2.colorbar( pm2, ax=ax2, shrink=0.7, location="right", pad=0.05 ) cb2.set_label('高程 (米)', fontsize=9) # 添加标题 title = f"{region_name}{region_level}高程地形图" ax2.set_title(title, fontsize=12, pad=10) # 在图上标注行政区划名称 centroid = self.region_gdf.geometry.centroid.iloc[0] ax2.text( centroid.x, centroid.y, region_name, fontsize=14, fontweight='bold', color='darkred', ha='center', va='center', bbox=dict(facecolor='white', alpha=0.7, boxstyle='round,pad=0.3'), transform=mapcrs ) # 保存预览图像 preview_path2 = os.path.join(os.path.expanduser("~"), "pyMet", "preview2.png") plt.savefig(preview_path2, dpi=150, bbox_inches='tight') plt.close(fig2) # 释放内存 del fig2, ax2, pm2, cb2 gc.collect() # 在GUI中显示预览 self.root.after(0, lambda: self.update_preview( preview_path1, preview_path2, "预览生成完成" )) except Exception as e: self.root.after(0, lambda: self.show_error_dialog(f"生成预览失败: {str(e)}")) self.logger.error(f"生成预览失败: {str(e)}") finally: self.root.after(0, lambda: self.cancel_btn.config(state=tk.DISABLED)) def update_preview(self, path1, path2, status): """更新预览图像""" try: img1 = Image.open(path1) img1.thumbnail((450, 450), Image.LANCZOS) photo1 = ImageTk.PhotoImage(img1) img2 = Image.open(path2) img2.thumbnail((450, 450), Image.LANCZOS) photo2 = ImageTk.PhotoImage(img2) self.preview_label1.config(image=photo1) self.preview_label1.image = photo1 self.preview_label2.config(image=photo2) self.preview_label2.image = photo2 self.status_var.set(status) self.logger.info(status) except Exception as e: self.logger.error(f"更新预览时出错: {str(e)}") self.status_var.set(f"更新预览失败: {str(e)}") def safe_generate_images(self): """安全生成两张高质量高程图""" if not self.validate_inputs(): return # 检查是否已有线程在运行 if self.running_thread and self.running_thread.is_alive(): messagebox.showinfo("操作进行中", "请等待当前操作完成") return self.status_var.set("正在生成高质量高程图...") self.cancel_btn.config(state=tk.NORMAL) self.stop_event.clear() # 在新线程中运行图像生成 self.running_thread = threading.Thread( target=self._safe_generate_images, daemon=True ) self.running_thread.start() def _safe_generate_images(self): """线程安全的图像生成""" try: region_name = self.region_name.get() region_level = self.region_level.get() elevation_file = self.file_entry.get() output_dir = self.output_dir_entry.get() show_grid = self.grid_var.get() dpi = self.dpi_var.get() # 确保输出目录存在 os.makedirs(output_dir, exist_ok=True) # 生成文件名 base_output_path = os.path.join(output_dir, f"{region_name}_{region_level}_基础高程图.png") detail_output_path = os.path.join(output_dir, f"{region_name}_{region_level}_详细高程图.png") # 获取边界范围 bounds = self.region_gdf.total_bounds xmin, ymin, xmax, ymax = bounds # 扩展边界以确保完整覆盖 padding = 0.2 xmin -= padding xmax += padding ymin -= padding ymax += padding # 读取高程数据 self.logger.info("读取高程数据...") self.root.after(0, lambda: self.status_var.set("正在读取高程数据...")) # 使用分块读取避免大文件内存溢出 with rxr.open_rasterio(elevation_file, chunks=True) as src: src = src.isel(band=0) # 裁剪数据 self.logger.info("裁剪数据...") self.root.after(0, lambda: self.status_var.set("正在裁剪数据...")) lon = src.coords["x"] lat = src.coords["y"] da = src.loc[dict( x=lon[(lon >= xmin) & (lon <= xmax)], y=lat[(lat >= ymin) & (lat <= ymax)] )] # 重新提取经纬度 lon = da.coords["x"] lat = da.coords["y"] Lon, Lat = np.meshgrid(lon, lat) # 创建基础高程图 self.logger.info("创建基础高程图...") self.root.after(0, lambda: self.status_var.set("正在生成基础高程图...")) plt.rcParams['font.family'] = 'SimHei' plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False mapcrs = ccrs.PlateCarree() fig1 = plt.figure(figsize=(10, 10)) ax1 = plt.axes(projection=mapcrs) # 添加行政区划边界 ax1.add_geometries( self.region_gdf['geometry'], crs=mapcrs, facecolor='none', edgecolor='red', linewidth=2.0 ) # 绘制高程图 pm1 = ax1.pcolormesh( Lon, Lat, da, cmap='terrain', transform=mapcrs ) # 添加标题 ax1.set_title(f"{region_name}{region_level}基础高程图", fontsize=16, pad=15) # 在图上标注行政区划名称 centroid = self.region_gdf.geometry.centroid.iloc[0] ax1.text( centroid.x, centroid.y, region_name, fontsize=18, fontweight='bold', color='darkred', ha='center', va='center', bbox=dict(facecolor='white', alpha=0.8, boxstyle='round,pad=0.5'), transform=mapcrs ) # 保存图像 plt.savefig(base_output_path, dpi=dpi, bbox_inches='tight') plt.close(fig1) # 释放内存 del fig1, ax1, pm1 gc.collect() # 创建详细高程图 self.logger.info("创建详细高程图...") self.root.after(0, lambda: self.status_var.set("正在生成详细高程图...")) fig2 = plt.figure(figsize=(10, 10)) ax2 = plt.axes(projection=mapcrs) # 添加行政区划边界 ax2.add_geometries( self.region_gdf['geometry'], crs=mapcrs, facecolor='none', edgecolor='black', linewidth=1.5 ) # 设置高程色阶 levels = np.arange(50, 2501, 100) colorMap = plt.colormaps['terrain'] colorNorm = BoundaryNorm(levels, ncolors=colorMap.N, extend='both') # 绘制高程图 pm2 = ax2.pcolormesh( Lon, Lat, da, cmap=colorMap, norm=colorNorm, transform=mapcrs ) # 添加颜色条 cb2 = fig2.colorbar( pm2, ax=ax2, shrink=0.8, location="right", pad=0.05 ) cb2.set_label('高程 (米)', fontsize=12) # 添加标题 title = f"{region_name}{region_level}高程地形图" ax2.set_title(title, fontsize=16, pad=15) # 在图上标注行政区划名称 ax2.text( centroid.x, centroid.y, region_name, fontsize=22, fontweight='bold', color='darkred', ha='center', va='center', bbox=dict(facecolor='white', alpha=0.8, boxstyle='round,pad=0.8'), transform=mapcrs ) # 添加网格线 if show_grid: gl = ax2.gridlines( crs=mapcrs, draw_labels=True, linewidth=0.5, linestyle='--', color='black', alpha=0.7 ) gl.top_labels = False gl.right_labels = False # 保存图像 plt.savefig(detail_output_path, dpi=dpi, bbox_inches='tight') plt.close(fig2) # 释放内存 del fig2, ax2, pm2, cb2 gc.collect() # 更新状态和预览 status = f"图像已保存到: {output_dir}" self.root.after(0, lambda: self.update_preview( base_output_path, detail_output_path, status )) self.root.after(0, lambda: messagebox.showinfo("生成成功", f"两张高程图已生成:\n" f"1. {base_output_path}\n" f"2. {detail_output_path}")) except Exception as e: self.root.after(0, lambda: self.show_error_dialog(f"生成图像失败: {str(e)}")) self.logger.error(f"生成图像失败: {str(e)}") finally: self.root.after(0, lambda: self.cancel_btn.config(state=tk.DISABLED)) def cancel_operation(self): """取消当前操作""" self.stop_event.set() self.status_var.set("操作已取消") self.cancel_btn.config(state=tk.DISABLED) if self.running_thread and self.running_thread.is_alive(): # 无法直接停止线程,但可以设置标志让线程自己退出 self.logger.warning("用户取消操作") def default_values(self): """设置默认值""" # 设置合理的默认值避免大文件处理 self.file_entry.insert(0, r"C:/path/to/sample_dem.tif") self.output_dir_entry.insert(0, r"C:/pyMet/figures") def save_settings(self): """保存当前设置到文件""" try: settings_dir = os.path.join(os.path.expanduser("~"), "pyMet", "settings") os.makedirs(settings_dir, exist_ok=True) settings_file = os.path.join(settings_dir, "last_settings.txt") with open(settings_file, 'w') as f: f.write(f"elevation_file={self.file_entry.get()}\n") f.write(f"region_level={self.region_level.get()}\n") f.write(f"region_name={self.region_name.get()}\n") f.write(f"output_dir={self.output_dir_entry.get()}\n") f.write(f"show_grid={self.grid_var.get()}\n") f.write(f"dpi={self.dpi_var.get()}\n") self.logger.info("设置已保存") messagebox.showinfo("保存成功", "设置已成功保存") except Exception as e: self.logger.error(f"保存设置失败: {str(e)}") messagebox.showerror("保存错误", f"保存设置时出错: {str(e)}") def load_last_settings(self): """加载上次保存的设置""" try: settings_file = os.path.join(os.path.expanduser("~"), "pyMet", "settings", "last_settings.txt") if not os.path.exists(settings_file): return settings = {} with open(settings_file, 'r') as f: for line in f: key, value = line.strip().split('=', 1) settings[key] = value # 应用设置 if "elevation_file" in settings: self.file_entry.delete(0, tk.END) self.file_entry.insert(0, settings["elevation_file"]) if "region_level" in settings: self.region_level.set(settings["region_level"]) if "region_name" in settings: self.region_name.set(settings["region_name"]) if "output_dir" in settings: self.output_dir_entry.delete(0, tk.END) self.output_dir_entry.insert(0, settings["output_dir"]) if "show_grid" in settings: self.grid_var.set(settings["show_grid"].lower() == "true") if "dpi" in settings: self.dpi_var.set(int(settings["dpi"])) self.logger.info("已加载上次的设置") except Exception as e: self.logger.error(f"加载设置失败: {str(e)}") # ... 后面的代码保持不变 ... # 在按钮区域添加保存设置按钮 # 在create_widgets方法中找到button_frame部分,添加保存按钮 # 修改后的button_frame部分: button_frame = ttk.Frame(control_frame) button_frame.pack(fill=tk.X, pady=10) ttk.Button(button_frame, text="预览", command=self.safe_preview).pack(side=tk.LEFT, padx=5) ttk.Button(button_frame, text="生成高程图", command=self.safe_generate_images).pack(side=tk.LEFT, padx=5) self.cancel_btn = ttk.Button(button_frame, text="取消操作", command=self.cancel_operation, state=tk.DISABLED) self.cancel_btn.pack(side=tk.RIGHT, padx=5) # 添加保存设置按钮 ttk.Button(button_frame, text="保存设置", command=self.save_settings).pack(side=tk.RIGHT, padx=5) 看看有什么问题,闪退不正常运行程序
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