基于云計(jì)算的農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

莫年發(fā),謝錫鋒,梁 紅

(1.廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南寧 530023;2.廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南寧 530001)

0 引言

隨著全球化信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,我國(guó)農(nóng)田規(guī)劃業(yè)不斷向簡(jiǎn)約化、智能化方向轉(zhuǎn)變。云計(jì)算作為新興概念與技術(shù)產(chǎn)物被應(yīng)用于軍事、計(jì)算機(jī)、工農(nóng)業(yè)等各行各業(yè),優(yōu)點(diǎn)為可以迅速準(zhǔn)確地獲取所需信息與數(shù)據(jù)。近年來(lái),多名專家學(xué)者致力于農(nóng)田規(guī)劃產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)與優(yōu)化,包括農(nóng)村農(nóng)田、農(nóng)田景觀及自然農(nóng)田等方向,風(fēng)格各異。為此,筆者從云計(jì)算理念角度出發(fā),應(yīng)用先進(jìn)的智能農(nóng)田區(qū)域布局與信息采集技術(shù),對(duì)農(nóng)田規(guī)劃的區(qū)域化信息采集系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)及試驗(yàn)。

1 農(nóng)田規(guī)劃概述

農(nóng)田規(guī)劃設(shè)計(jì)涵蓋多方面的學(xué)科技術(shù),統(tǒng)一由農(nóng)業(yè)統(tǒng)籌布局設(shè)計(jì)目標(biāo)下的點(diǎn)、線、面等基本構(gòu)圖要素搭配組合而成。圖1為現(xiàn)代農(nóng)田規(guī)劃設(shè)計(jì)下的俯瞰輪廓。通常而言,農(nóng)田規(guī)劃分為自然屬性與社會(huì)屬性,自然屬性是由農(nóng)作物、花草、土壤等組成,社會(huì)屬性則是融入了人的思想與內(nèi)涵,墻體、路面、顏色、曲線的搭配更加顯示出科學(xué)性與協(xié)調(diào)性信息。

針對(duì)農(nóng)田規(guī)劃營(yíng)造的舒適氛圍與美觀程度,對(duì)農(nóng)田區(qū)域整體評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行權(quán)重型分類,如表1所示。農(nóng)田區(qū)域的整體適宜度1表示最優(yōu),0表示不適宜,0.25～0.75處于中等適宜等級(jí);類似農(nóng)田規(guī)劃的豐富多樣性1表示最優(yōu),0～0.30之間表示植物配置相對(duì)單一,0.30～0.60表示中等豐富,體現(xiàn)為各植物與構(gòu)筑間的分布配比程度。

圖1 現(xiàn)代農(nóng)田規(guī)劃設(shè)計(jì)下的俯瞰輪廓圖

表1 農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域整體評(píng)價(jià)參數(shù)分類表

2 區(qū)域信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 布局模型建立

云計(jì)算技術(shù)合理地運(yùn)用到農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集領(lǐng)域,形成龐大的資源共享體系,以強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息采集與處理功能為切入點(diǎn),以資源按需性、條理性原則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接大量的采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行圖像成形信息訪問(wèn),便于網(wǎng)絡(luò)化調(diào)整與管理,呈現(xiàn)出現(xiàn)代化農(nóng)田規(guī)劃發(fā)展理念。為確保此設(shè)計(jì)下的農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集穩(wěn)定高效性能,以信息熵建立農(nóng)田規(guī)劃布局模型,即

P(S-Si)=Pi,i=1.2,…,n

(1)

(2)

式中Si—農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集系統(tǒng)處于i狀態(tài);

Pi—農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集系統(tǒng)處于i狀態(tài)的概率;

H—農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息熵值;

C—農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息系統(tǒng)匹配轉(zhuǎn)換系數(shù)。

以信息準(zhǔn)確獲取為目標(biāo),經(jīng)定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與反饋調(diào)整,運(yùn)行傳送至數(shù)據(jù)云處理服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)可視化的信息管理。云計(jì)算機(jī)理下的農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集結(jié)構(gòu)模型,如圖2所示。

圖2 云計(jì)算機(jī)理下的農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集結(jié)構(gòu)模型

工作時(shí),大數(shù)據(jù)經(jīng)抽取、轉(zhuǎn)換等預(yù)處理,經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的特征分解、歸并等核心處理,邏輯控制運(yùn)算后顯示至信息采集系統(tǒng)的用戶顯示界面,提高了信息采集的便捷性與準(zhǔn)確性。

2.2 軟件系統(tǒng)運(yùn)行

區(qū)域信息采集軟件系統(tǒng)后臺(tái)著重體現(xiàn)在表示層、邏輯層與數(shù)據(jù)層板塊,數(shù)據(jù)層以區(qū)域CORS方法進(jìn)行信息觀測(cè),核心邏輯控制在C#/ASP.NET等編程語(yǔ)言下運(yùn)行,以此搭建信息采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系,如圖3所示。采集主系統(tǒng)分解為數(shù)據(jù)管理、查詢幫助、分析統(tǒng)計(jì)與瀏覽4大系統(tǒng),進(jìn)一步展開(kāi)專項(xiàng)功能細(xì)化。其中,設(shè)置分類特征瀏覽、植物素材瀏覽、廊道構(gòu)筑瀏覽為獲取農(nóng)田規(guī)劃信息采集的主要途徑之一。

圖3 農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

對(duì)農(nóng)田規(guī)劃信息采集的內(nèi)部核心算法進(jìn)行選取及功能設(shè)置(見(jiàn)表2),步驟性地劃分目標(biāo),經(jīng)讀取、SVM訓(xùn)練、專項(xiàng)處理與執(zhí)行后輸出實(shí)時(shí)性狀態(tài)化的區(qū)域信息,達(dá)到云計(jì)算管控下的信息采集功能實(shí)現(xiàn)。

表2 基于云計(jì)算的農(nóng)田規(guī)劃信息采集算法實(shí)現(xiàn)表

續(xù)表2

2.3 硬件系統(tǒng)配置

進(jìn)行云計(jì)算控制下的區(qū)域信息采集系統(tǒng)硬件設(shè)備配置,基于虛擬化與分類化的特征匹配與轉(zhuǎn)換,形成區(qū)域信息傳輸流程化設(shè)計(jì),如圖4所示。農(nóng)田規(guī)劃的實(shí)地信息顯示通過(guò)后臺(tái)的信息采集、通信、解譯后傳送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊,并配備閉環(huán)反饋模塊,實(shí)時(shí)對(duì)所采集到的信息進(jìn)行準(zhǔn)確度處理。

圖4 基于云計(jì)算的農(nóng)田規(guī)劃信息采集傳輸流程簡(jiǎn)圖

云計(jì)算與區(qū)域采集系統(tǒng)的硬件配置以所需功能實(shí)現(xiàn)為目標(biāo),以IaaS-PaaS-SaaS3大控制順序進(jìn)行服務(wù)層構(gòu)成。IaaS層構(gòu)成如圖5所示。云計(jì)算IaaS層劃分為虛擬化層與物理層,配備虛擬軟件類、數(shù)據(jù)處理與服務(wù)類、物理存儲(chǔ)設(shè)施等進(jìn)階化硬件;云計(jì)算PaaS層則由消息中間件、操作系統(tǒng)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包和交易中間件構(gòu)成,主要處理消息傳輸超時(shí)、內(nèi)存故障、網(wǎng)絡(luò)丟包機(jī)隊(duì)列刪除等任務(wù);云計(jì)算SaaS層從系統(tǒng)端口、瀏覽器模塊進(jìn)行組建,即完成整體的農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集系統(tǒng)硬件設(shè)置。

3 信息采集模擬分析

3.1 條件設(shè)置

進(jìn)行信息采集模擬試驗(yàn)條件設(shè)置,數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)圖6)表述為:從信息采集站點(diǎn)出發(fā)至訪問(wèn)權(quán)限管理,結(jié)合解算任務(wù)與結(jié)果,實(shí)現(xiàn)云計(jì)算管理下的信息采集。

圖5 農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層構(gòu)成

圖6 農(nóng)田區(qū)域信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系實(shí)現(xiàn)圖

同時(shí)設(shè)置如表3所示的農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集模擬的后臺(tái)協(xié)同方法指令,實(shí)現(xiàn)指令手段分?jǐn)?shù)據(jù)型、接口型與變量型,對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或、調(diào)用、重排及加載替換。

表3 農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集模擬后臺(tái)協(xié)同方法指令選取

3.2 數(shù)據(jù)分析

對(duì)后臺(tái)信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取轉(zhuǎn)換,得到如表4所示的基于云計(jì)算的農(nóng)田規(guī)劃信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)比和基于云計(jì)算的農(nóng)田區(qū)域信息采集系統(tǒng)畫(huà)面顯示(見(jiàn)圖7)。由表4可知:選擇切合實(shí)際需求性的6組模擬數(shù)據(jù),云計(jì)算環(huán)境下的信息采集系統(tǒng)準(zhǔn)確率較傳統(tǒng)的信息采集方法平均準(zhǔn)確率提升3.9%左右,且最大模擬序號(hào)組的信息采集準(zhǔn)確率可達(dá)5.8%以上,說(shuō)明基于云計(jì)算的農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。

表4 基于云計(jì)算的農(nóng)田規(guī)劃信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)比

圖7 基于云計(jì)算的農(nóng)田區(qū)域信息采集系統(tǒng)畫(huà)面顯示

4 結(jié)論

1) 將云計(jì)算管理技術(shù)與農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息方法結(jié)合,建立農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集系統(tǒng)的理論結(jié)構(gòu)模型,并從軟件控制與硬件配置角度進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹噶罨刂婆c數(shù)據(jù)化采集處理,形成完整的采集體系,進(jìn)行模擬試驗(yàn)。

2) 經(jīng)設(shè)計(jì)得到云計(jì)算管控下的農(nóng)田區(qū)域信息采集系統(tǒng)顯示畫(huà)面,包含信息獲取、處理、查詢、轉(zhuǎn)換、輸出等全過(guò)程,為后期農(nóng)田規(guī)劃維護(hù)管理提供便利。

3)實(shí)驗(yàn)表明:農(nóng)田規(guī)劃區(qū)域信息采集系統(tǒng)準(zhǔn)確率保持在90%以上,與實(shí)際農(nóng)田規(guī)劃的符合度較高,較傳統(tǒng)的信息采集方法平均信息采集準(zhǔn)確率提升3.9%左右。