大數(shù)據(jù)下植物景觀(guān)空間層次化規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要：針對(duì)傳統(tǒng)植物景觀(guān)空間層次化規(guī)劃系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐量偏小的問(wèn)題，設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)下植物景觀(guān)空間層次化規(guī)劃系統(tǒng)。該系統(tǒng)選用MSO430系列的單片機(jī)作為管控核心發(fā)布各項(xiàng)程序指令，數(shù)據(jù)采集器收集植物景觀(guān)數(shù)據(jù)，傳感器將得到的結(jié)果上傳到數(shù)據(jù)處理單元，以此構(gòu)成規(guī)劃系統(tǒng)硬件體系。采用大數(shù)據(jù)分析算法對(duì)景觀(guān)中的植物和空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、篩選，并根據(jù)植物屬性設(shè)置判別函數(shù)。根據(jù)植物在地平面、垂直面和頂平面的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)設(shè)置景觀(guān)空間層次，以此建立一個(gè)植物景觀(guān)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的植物景觀(guān)規(guī)劃系統(tǒng)數(shù)據(jù)凈吞吐量大于傳統(tǒng)規(guī)劃系統(tǒng)，該植物景觀(guān)規(guī)劃系統(tǒng)獲取、處理數(shù)據(jù)的能力更強(qiáng)。

　　關(guān)鍵詞：植物景觀(guān);空間層次規(guī)劃;系統(tǒng)設(shè)計(jì);數(shù)據(jù)處理;大數(shù)據(jù)分析;景觀(guān)模型

　　0引言

　　當(dāng)前城市化水平不斷加深，人們的審美也隨之提高，因而針對(duì)住宅區(qū)域、濕地公園以及其他景點(diǎn)中的植物景觀(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高[1]。設(shè)計(jì)者利用設(shè)計(jì)軟件將設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行三維虛擬成像，利用空間層次感進(jìn)行植物景觀(guān)規(guī)劃，以此設(shè)計(jì)出更加美觀(guān)的景觀(guān)[2]。但由于地形的復(fù)雜程度不一、周?chē)�建筑格局不同�?huì)令各項(xiàng)計(jì)算數(shù)據(jù)相對(duì)復(fù)雜，再加上植物以及其他自然條件的多變性，也使數(shù)據(jù)的收集處理等過(guò)程相當(dāng)困難，因此傳統(tǒng)的植被景觀(guān)空間層次化規(guī)劃系統(tǒng)面對(duì)龐大且復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)，由于其吞吐量過(guò)低而不能得到更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。為此，提出大數(shù)據(jù)下植物景觀(guān)規(guī)劃系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)中的硬件設(shè)施進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并利用大數(shù)據(jù)分析這些原始數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于區(qū)域中植物景觀(guān)的空間層次化設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)解決了數(shù)據(jù)量大、繁雜的問(wèn)題，為植物景觀(guān)的美化提供了更為有力的技術(shù)支持。

　　1植物景觀(guān)空間層次化規(guī)劃系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)植物景觀(guān)空間層次化規(guī)劃系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件組織框架如圖1所示。該硬件系統(tǒng)選用型號(hào)為MSO430系列的單片機(jī)，將其與中央處理單元中的中央處理器、隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器通過(guò)數(shù)據(jù)接送端口建立連接，形成一個(gè)數(shù)據(jù)處理主控模塊，以此進(jìn)行植物景觀(guān)數(shù)據(jù)的采集、篩選、預(yù)測(cè)以及處理[3]。該單品機(jī)采用雙12位A/D帶采樣保持內(nèi)部參考源，同時(shí)具有雙12位A/D同步轉(zhuǎn)換能力，通過(guò)SPI接口控制系統(tǒng)硬件的不同工作模式，并將緩沖數(shù)據(jù)上傳保存。

　　該儀器根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)采集指令，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)植被景觀(guān)現(xiàn)場(chǎng)整體建筑結(jié)構(gòu)、植被覆蓋程度以及路徑等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化采集[4]。該采集器收集所需規(guī)劃空間的整體面積、長(zhǎng)度寬度高度、地面坡度、四周其他建筑體積等數(shù)據(jù)，再對(duì)植物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。選用的傳感器型號(hào)為MILONT⁃MPSS1000A2，其線(xiàn)性精度為0.05%~0.08%FS，利用該硬件將收集到的上述數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)中央處理單元中，處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。以上述數(shù)據(jù)采集傳送系統(tǒng)硬件作為植物景觀(guān)空間層次化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，為所提系統(tǒng)提供硬件支持[5]。

　　2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　2.1大數(shù)據(jù)分析算法處理數(shù)據(jù)

　　該規(guī)劃系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)采集單元，主要以數(shù)據(jù)采集器為媒介，采用數(shù)字化掃描的方法進(jìn)行植物景觀(guān)數(shù)據(jù)收集[6]。設(shè)置數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率為fi(t)，其中i表示儀器從采集點(diǎn)到景觀(guān)整體空間之間的環(huán)形弧線(xiàn)，每一弧線(xiàn)之間的距離為di，且每一弧線(xiàn)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)均作為一個(gè)數(shù)據(jù)采集子集，根據(jù)植物景觀(guān)的空間大小設(shè)置儀器頻率，儀器采樣頻率越大所產(chǎn)生的弧線(xiàn)越遠(yuǎn)，所能采集的數(shù)據(jù)距離越遠(yuǎn);而t則表示數(shù)據(jù)采集的總體時(shí)間[7]。

　　3仿真實(shí)驗(yàn)

　　為驗(yàn)證所提系統(tǒng)的性能，與傳統(tǒng)植被景觀(guān)規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，比較兩個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量。

　　3.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

　　搭建仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)中存在兩臺(tái)型號(hào)配置完全相同的電子計(jì)算機(jī)，仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)如表1所示。將所設(shè)計(jì)的規(guī)劃系統(tǒng)和傳統(tǒng)規(guī)劃系統(tǒng)分別裝入該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電子計(jì)算機(jī)中并初始化，打開(kāi)無(wú)線(xiàn)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)相連，并將此次系統(tǒng)測(cè)試中的數(shù)據(jù)采集端與路由器LAN端相連接，設(shè)置系統(tǒng)硬件的IP地址為192.168.1.200，指定端口為4619。利用Ping因特網(wǎng)包探測(cè)器測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連接量。在進(jìn)行測(cè)試時(shí)Ping會(huì)發(fā)出一個(gè)因特網(wǎng)信報(bào)控制協(xié)議，通過(guò)回聲請(qǐng)求將消息傳送到目的地，并告知是否收到所希望的ICMP應(yīng)答，在連續(xù)發(fā)送出4次Ping192.168.1.200指令下，該仿真實(shí)驗(yàn)電子計(jì)算機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)共回復(fù)4次Ping指令，測(cè)試結(jié)果表明兩者之間的網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定正常沒(méi)有問(wèn)題。

　　由于本測(cè)試?yán)�用TCP工具來(lái)完成，在上述連接建立完畢后，計(jì)算機(jī)中的兩種植物景觀(guān)規(guī)劃系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)的服務(wù)器主控站，連接完成后可以在接收區(qū)域打印出connectok字樣，此時(shí)所有軟硬件全部連接完畢。針對(duì)植物景觀(guān)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，將運(yùn)行所設(shè)計(jì)的植物景觀(guān)規(guī)劃系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)記入實(shí)驗(yàn)組A;傳統(tǒng)規(guī)劃系統(tǒng)運(yùn)行下得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入實(shí)驗(yàn)組B。

　　3.2結(jié)果分析

　　利用兩種植物景觀(guān)空間層次規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行植物景觀(guān)規(guī)劃，將采集到的植物景觀(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)它們的傳送模塊上傳到中央處理模塊中，所設(shè)計(jì)的景觀(guān)規(guī)劃系統(tǒng)通過(guò)重新定義的通信接口，將傳輸速度提升到2Mb/s以上、通信距離延長(zhǎng)到了4900ft，可見(jiàn)設(shè)計(jì)的規(guī)劃系統(tǒng)增加了多點(diǎn)雙向的通信能力，拓展了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理量。在對(duì)140GB的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的前提下，所設(shè)計(jì)的規(guī)劃系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)凈吞吐量隨著植物景觀(guān)數(shù)據(jù)信息量的增加而穩(wěn)步上升，說(shuō)明所設(shè)計(jì)的規(guī)劃系統(tǒng)能夠快速地將數(shù)據(jù)量巨大且類(lèi)型復(fù)雜的植物景觀(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)景觀(guān)的空間層次化規(guī)劃設(shè)計(jì);而傳統(tǒng)的規(guī)劃系統(tǒng)數(shù)據(jù)凈吞吐量并沒(méi)有隨著數(shù)據(jù)量的增加而提升，說(shuō)明傳統(tǒng)的規(guī)劃系統(tǒng)沒(méi)能將龐大的景觀(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

　　教育論文投稿刊物：《電化教育研究》由中國(guó)電化教育研究會(huì)與西北師范大學(xué)主辦，我國(guó)著名電化教育專(zhuān)家南國(guó)農(nóng)教授主編，電化教育研究封面電化教育研究雜志社編輯出版，面向國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行。創(chuàng)刊于1980年，讀者遍及英、美、日、荷蘭、韓、加拿大等國(guó)家和香港、臺(tái)灣等地區(qū)，是我國(guó)教育與電教界的學(xué)術(shù)理論園地和權(quán)威性刊物，素有“中國(guó)電化教育理論研究基地”之稱(chēng)譽(yù)，倍受?chē)?guó)內(nèi)外數(shù)萬(wàn)讀者的傾心和愛(ài)戴。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　針對(duì)植物景觀(guān)的空間層次化設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)下規(guī)劃系統(tǒng)，令實(shí)體景觀(guān)更加美觀(guān)的同時(shí)加快了景觀(guān)設(shè)計(jì)速度。而當(dāng)前只解決了景觀(guān)數(shù)據(jù)信息量龐大的問(wèn)題，今后還要完善其空間層次自動(dòng)規(guī)劃的能力。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]田寶江，鈕心毅.大數(shù)據(jù)支持下的城市設(shè)計(jì)實(shí)踐：衡山路復(fù)興路歷史文化風(fēng)貌區(qū)公共活動(dòng)空間網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃[J].城市規(guī)劃學(xué)刊，2017，65(2)：165⁃169.

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　　[3]栗功，王澤燁.大數(shù)據(jù)分析下三維景觀(guān)虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2018，41(11)：54⁃57

　　作者：宋全昌

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