摘要：构建大型环境地理信息系统在提高环境保护的智能性方面具有重要意义，提出基于嵌入式ARM的大型环境地理信息系统设计方法。系统分为环境地理信息采集层、信息管理控制层和信息输出层，采用多线程的套接字技术进行环境信息过滤，采用TCP/IP以太网技术构建大型环境地理信息管理的信息资源共享模块，在云计算环境中进行地理信息的在线查询和资源调度。以嵌入式ARM9TDMI为内核微处理器，实现大型环境地理信息系统的软件开发，用ARM片上控制器来完成地理信息系统的读写和数据访问操作。系统测试结果表明，设计的大型环境地理信息系统对环境地理信息存储和调度的吞吐性能较好，数据输出的误码较低，信息系统具有很好的人工智能性。
关键词：环境；地理；信息系统；嵌入式ARM；资源调度
1前言
随着地理信息系统（GeographicInformationSys-tem，GIS）的发展，地理信息系统已经融合地理、人文、气候、水文、环境等信息于一体，在交通、通讯、信息网络三维一体的空间架构中实现地理位置定位、地理环境信息管理和环境保护控制等，构建大型的环境地理信息系统，将在促进环境保护的科学性和智能性方面具有重要意义。环境地理信息系统采用数字化的GIS技术实现地理信息和环境信息的融合，结合数据库构建、数据库访问和大数据信息检索，进行地理环境信息存储和调度。地理信息系统是一个综合性信息管理系统，系统构建包括了数据库技术、大数据挖掘技术、软件设计技术和信息管理技术等，研究环境地理信息系统设计方法，在城市规划、环境保护、水文测量以及建筑设计等领域具有广泛的应用价值。提出基于嵌入式ARM的大型环境地理信息系统设计方法，实现环境地理信息系统的软件开发设计，并进行系统的性能测试。
2系统总体设计构架
为了实现对大型环境地理信息系统设计，首先进行系统的总体设计构架分析。大型环境地理信息系统主要分为信息采集模块、数据处理模块和地理信息标注模块以及数据输出模块等组成，系统采用三层体系结构，分别为地理信息采集层、信息管理控制层和信息输出层，对大型环境地理信息系统的设计主要分为数据库设计和数据访问调度设计两大部分。采用嵌入式设计方案进行信息系统的开发设计，其中，在地理信息的采集层能实现地理信息测量、环境信息测量和遥感信息测量，采用遥感图像、水文资料勘测、地理勘测等技术实现对地理环境原始数据采集。对采集的数据输出的信息处理控制层中，构建地理环境信息处理数据库，采用数据库访问和数据库调度技术，进行地理信息勘探和环境信息的在线评估，对评估的指标数据输出在信息输出层中进行数据共享，数据输出层中主要包括了人机交互设计、GUI界面设计以及数据库访问输出设计等，根据上述设计原理和总体设计构架分析，得到设计的大型环境地理信息系统的总体设计构架。
3系统软件开发实现
3.1开发环境描述
采用三种开源的计算框架嵌入式ARM、Mon-goDB、Storm构建大型环境地理信息系统的软件开发环境，在用户终端实现数据信息输出，实现大型环境地理信息管理。采用嵌入式ARM内核设计地理信息系统的核心处理器，ARM芯片支持可支持ARM－Linux（内核版本Linux－2.6.32.2）、WindowsCE5.0/6.0，地理信息管理系统的核心单元为ARM9TDMI处理器核，主要包括16K的指令Cache和16K的数据Cache。
在AMBA系统总线中通过AMBA2.0（AdvancedMicrocontrollerBusArchitec-ture）总线接口与外部设备相连，在ARM处理器选择的基础上，进行ARM输出总线控制设计和总线接口设计，设计环境地理信息系统的控制逻辑寄存器，大型环境地理信息系统的开发环境构成。
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3.2系统数据库建立
数据库是实现大型地理信息系统数据信息管理和调度的基础，为了便于ASP．NET连接，设计的数据库使用微软公司开发的SQLServer2012数据库。SQLServer2012提供图形化的数据库设计界面，采用SQL（StructuredQueryLanguage）即结构化查询语言来进行大型环境地理信息系统的数据库访问设计，用来查询、更新和管理环境地理信息数据库，通过程序加载模块进行数据库查询语言和控制指令的加载和读写。
3.3系统的嵌入式设计
本设计中用套接字（Socket）中通信链模块建立TCP网络连接，以嵌入式ARM9TDMI为内核微处理器，实现大型环境地理信息系统的嵌入式软件开发设计，建立TCP网络连接，实现远程服务器与下位机模块的数据传输，利用socket函数创建套接字，进行环境地理信息系统的多线程网络通信传输，系统采用串口通信方案，启动串口0，配置PCR（串口控制引脚寄存器）的FSXM=1，等待2个时钟周期后，接收指令或输入参数，并执行在线程序更新，使用LabWindows/CVI进行环境地理信息系统的交叉编译和执行控制。
由DSP的定时器来控制大型环境地理信息系统的时钟采样，根据奈奎斯特采样定理，读取采样值时进行时域扩展，用ARM片上控制器来完成地理信息系统的读写和数据访问操作，采用层次结构模型和多备份方式进行大型环境地理信息管理的云存储服务连接，其中系统访问的指令代码。最后在嵌入式ARM平台环境下建立数据处理中心控制器，设计嵌入式控制器对串口、并口、USB端口、以太网口进行自动连接，由此构建大型地理信息系统的网络通信模块，实现系统的人机交互和远程通信。
4系统测试分析
为了测试设计的大型地理信息系统在实现地理信息管理、信息挖掘和信息读取中的应用性能，进行仿真实验，实验采用Matlab设计，调试软件安装在HDFSReciver开发环境中，设备驱动程序采用mod-ule_init（）和module_exit（）两个函数进行信息调度，块设备驱动程序采用内核函数unregister_blkdev（）实现系统控制指令的程序加载和页面数据抓取，为了提高代码利用率，设计了通用的辅助工具类，包含DBSqlHelper、MD5加密等类函数，提高系统的保密性和稳定性。系统测试中，分析环境地理信息系统数据访问的信道容量和数据转发次数，并和传统模型进行对比。
采用本文方法进行大型环境地理信息系统设计，提高了信道的容量和转发次数，说明系统的信息处理能力较高，数据转发通信性能较好，误码较低。
5结束语
提出一种基于嵌入式ARM的大型环境地理信息系统设计方法。系统分为环境地理信息采集层、信息管理控制层和信息输出层，采用多线程的套接字技术进行环境信息过滤，在云计算环境中进行地理信息的在线查询和资源调度。以嵌入式ARM9TDMI为内核微处理器，实现大型环境地理信息系统的软件开发，研究得知，设计的大型环境地理信息系统对环境地理信息存储和调度的吞吐性能较好，具有很好的智能性，在环境地理信息管理中具有一定的应用价值。
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论文作者:程顺炜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：环境论文; 地理信息系统论文; 地理信息论文; 嵌入式论文; 系统论文; 数据论文; 信息论文; 《基层建设》2018年第5期论文;