基于WebGIS的遥感定位信息管理系统设计

袁媛

摘 要： 针对当前遥感定位信息管理系统的定位精度不高、集成度不好的问题，提出基于WebGIS的遥感定位信息管理系统优化设计方法。进行遥感定位信息管理系统的软件开发环境描述和总体设计，信息管理系统的软件开发平台是Visual DSP++ 4.5，主要功能模块包括WebGIS遥感信息采集模块、数据加工模块、集成信息处理模块、智能控制模块和人机交互通信模块等，进行系统的模块化设计描述，最后进行系统调试和仿真实验。结果表明，该系统能准确实现对遥感信息的采集和定位，精度高，可靠性和兼容性好。

关键词： WebGIS； 地理信息； 遥感信息定位； 信息管理系统

中图分类号： TN92?34； TP271 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）07?0016?04

Design of remote sensing locating information management system based on WebGIS

YUAN Yuan

（School of Geosciences， China University of Petroleum， Qingdao 266580， China）

Abstract： Since the locating accuracy and integration level of the remote sensing locating information management system at present are low， an optimum design method of the remote sensing locating information management system based on WebGIS is proposed. The software development environment of the remote sensing locating management system is described， and the overall design of the system is conducted. The software development platform of the information management system is based on Visual DSP++ 4.5. The main function modules of the system include the WebGIS remote sensing information collection module， data processing module， integrated information processing module， intelligent control module and man?machine interactive communication module. The modular design of the system is described. The system debugging and simulation experiment were carried out. The results show that the system can acquire and locate the remote sensing information accurately， has high precision and reliability， and good compatibility.

Keywords： WebGIS； geographic information； remote sensing information positioning； information management system

0 引 言

随着地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的发展，采用Web技术进行地理信息系统的网络组网设计，实现GIS信息共享。构建WebGIS网络地理信息系统，WebGIS通过Internet平台，客户端应用软件采用网络协议实现地理信息的远程采集和空间信息共享，在浏览器（客户端）获得各种地理信息和遥感信息数据，再利用嵌入HTTP标准的应用体系实现网络空间环境下的空间信息管理和遥感信息发布[1?2]。WebGIS中海量的空间数据能有效指导遥感定位，基于WebGIS进行遥感定位能有效提高对地理目标的定位精度，基于WebGIS的遥感定位信息管理系统在远程遥感监测、地理探测、目标识别等领域具有广阔的应用前景[3?4]。

本文基于WebGIS对遥感定位信息管理系统进行优化设计，首先进行系统的总体设计描述和功能模块介绍，然后进行遥感定位系统的模块化设计，最后进行信息管理系统的联调测试，并得出有效性结论。

1 系统总体设计描述

1.1 信息管理系统的总体设计及开发环境描述

对遥感定位信息管理系统的设计主要是利用WebGIS浏览器（browser），WebGIS服务器，WebGIS编辑器（Editor）的信息代理服务功能，在嵌入式环境下通过Internet/Intranet实现对WebGIS海量数据库信息互联[5]，首先分析基于WebGIS的遥感定位信息管理系统的总体设计结构并进行软件开发环境描述，进行功能模块分析和介绍，基于WebGIS的遥感定位信息管理系统建立在Visual DSP++ 4.5开发平台上，为了提高系统的可移植性，系统的核心采用嵌入式STM32开发，安装Linux系统，使用S3C2440自带的A/D系统进行WebGIS的遥感定位信息6通道同步采样设计，遥感定位信息管理系统主要包括硬件设计和软件设计两大部分，本文重点进行信息管理系统的软件开发设计，硬件部分由前期开发完成。信息管理系统的主要功能模块包括WebGIS遥感信息采集模块、数据加工模块、集成信息处理模块、智能控制模块和人机交互通信模块。

各模块的设计功能描述如下：

（1） 数据采集模块。主要实现的是遥感信息的采集和原始信息采样，为信息管理系统提供准确的数据输入基础。

（2） 数据加工模块。该模块是WebGIS遥感数据信息的预处理模块。通过WebGIS遥感数据加工模块进行信息抗干扰处理，滤除一些干扰信息，提高数据的纯度，为实现遥感定位精度的提高奠定基础。

（3） 集成信息处理模块。该模块是实现对WebGIS遥感数据的集成信息处理，是整个基于WebGIS的遥感定位信息管理系统设计的核心，通过集成信息处理，实现遥感图像处理，遥感定位算法的程序加载和GIS遥感数据库的Web访问及调度等。

（4） 智能控制模块。该模块实现基于WebGIS的遥感定位信息管理系统的集成控制和远程信息传输调度，智能控制模块采用的是嵌入式控制调度，采用Linux内核实现对WebGIS遥感数据的在线编译，把Linux内核文件zImage直接下载到嵌入式控制系统中，进行遥感信息定位和信息管理。

（5） 人机交互和数据通信模块。该模块实现的是系统的人机交互和界面操作功能，通过Linux 2.6.32内核构建人机交互平台，采用GUI渲染方法构建信息系统管理的操作界面，界面设计的标准是协调统一，功能、情感、环境能有效描述该软件的功能框架，具有界面的友好性和面向对象性[6]。

根据上述设计原理和总体设计描述，得到本文设计的基于WebGIS的遥感定位信息管理系统结构模型，如图1所示。

1.2 系统设计的技术指标分析

根据图1给出的基于WebGIS的遥感定位信息管理系统的总体设计构架，进行系统设计技术指标分析，定位信息管理系统具有低功耗的特点，系统的动态功耗小于50 W，Mifare S50卡的识别功能采用并口方式实现TRF7960与STM32F101xx的通信，WebGID信息采集的匹配天线为13.56 MHz，系统支持片外同步或异步存储（包括PC133 SDRAM），具有16位定点STM32内核，可实现对WebGIS遥感数据信息采样的600 kHz持续工作。数据的频谱特征采样率>200 kHz；基于WebGIS的遥感定位信息管理系统中收发转换采样通道为24通道同步输入和异步输出，能实现多线程的信息处理和遥感定位。系统对遥感定位的图像回放速率[≥100] kHz。

根据上述对基于WebGIS的遥感定位信息管理系统的总体设计描述和指标分析，进行系统的模块化设计。

2 信息管理系统开发设计与实现

2.1 ARM?Linux的移植和定制

采用VXI总线技术进行遥感定位信息管理系统的32通道控制数据采集和实时数据记录，系统建立在ARM?Linux嵌入式环境中，进行ARM?Linux的移植和系统定制，采用嵌入式Linux系統构建遥感定位信息管理系统的数据输出总线和核心控制模块，实现控制程序的加载，嵌入式Linux由引导程序进行程序加载，通过DSP指令集发送遥感定位信息指令到FIFO RAM缓冲区[7?8]，操作系统由以下四个部分组成：

（1） 引导加载程序（Boot loader）。通过内核供进程管理（Process Management）、定时器（timer）的指令进行系统的热启动，对WebGIS遥感数据执行模块管理，为用户建立文件，存入、读出、修改、转存的程序加载模块，在引导加载程序中通过地址指针指向遥感定位信息管理系统的VXI总线数据的首址，进行WebGIS数据库信息访问和调度。

（2） 内核（Kernel）。Linux内核下进行WebGIS遥感信息采集和MVB总线控制，利用socket函数创建套接字，指定socket类型，调用recvfrom函数接收WebGIS的遥感定位信息数据，在VISA软件接口通过信号采集及实时记录数据编程设定信号采集及实时记录数据的中断指令：

DMAx_X_data processing module T gpio_setpin（integrated intelligent control _GPF（0）， 1）；

DMA0_X_WebGIS remote sensing delay（5）；

DMA0_Y_MODIFY_intelligent control module（S3C2410_ WebGIS remote sensing positioning （0），0）；

（3） 文件系统（File System）。在文件系统中通过开发Linux设备驱动程序，将采集的大型WebGIS数据信息植入到信息管理系统中，结合程序控制和集成调度设计，实现遥感定位和数据加工。

（4） 用户应用程序（Application）。主控机Linux操作系统对ARM硬件平台进行用户应用程序移植，它的主要作用是对各种硬件进行初始化，进行遥感定位信息管理系统的VXI总线数据的调度和用户的面向对象性操作。

通过WebGIS的遥感定位信息管理系统的驱动程序配置，设定SPORT0_TCLKDIV为4，在软件设计中进行系统初始化，设定接口发送时钟为12 MHz，在控制信息的输入和输出调度窗口中进行编译链接，触发AD7656的CONVST模块，实现遥感信息的标号或地址定位。做完ARM?Linux的移植工作后进行内核配置，执行“Make menuconfig” 配置内核界面。

在集成开发环境IDDE中，通过Boot Loader引导CPU做好准备，然后引导操作系统启动专家连接器进行WebGIS遥感数据信息的图像处理和数据库访问，程序引导中断指令设定为：

SFPacket serial port to read complete （）；

continuously sent SFPacketFront（dismantling & MVB bus control）；

bool enqueueBack（data acquisition bus &pPacket）；

当CAN接收到一个E2PROM程序输入字节，在Boot Loader使系统上电后进行遥感定位信息管理系统的正向触发，调用函数设置hpe1432_setTriggerLevel，用readerThread和writerThread负责与客户端通信。

2.2 系统的软件平台设计

WebGIS遥感定位信息管理系统的软件主要由Linux内核的裁剪与编译，WebGIS遥感定位信息数据的根文件系统的配置，Linux嵌入式内核的移植，系统主程序的编写四部分组成，系统的软件结构如图2所示。

基于WebGIS的遥感定位信息管理系统软件采用模块化的设计方案，各功能子程序分开编写，Linux内核的裁剪实现串口数据和网络数据的转发，在移植Linux操作系统后，提供了连接网络的API接口，接口程序为：

virtual int readFD（HP kernel E1562D/E SCSI hard disk data*buffer， int trigger， int *err）；

virtual MineComm writeFD（int MineSendPacket， const char *buffer， int count， int *TCPComm）；

由于TCPComm这个类完成与客户端进行连接，TCPComm这个类由三个线程构成，serverThread，WebGIS遥感定位信息管理系统的控制命令采用函数readerThread和writerThread完成，函数设计为：

bool readPerxsvt（int pFD， TCP client needs data &pPawqqft）；

bool writePqfeft（int pqefD， SFPaqwfvt &pPqvvet）；

构建基于WebGIS的遥感定位信息管理系统的嵌入式Linux开发环境，通过LCD控制器完成编译，得到嵌入式Linux环境下的rootfs数据编译库，在嵌入式Linux环境下进行遥感数据信息加载，程序加载模块的加载代码设计为：

#define MISC_ home/Arm?angstrom/nfs _pwm_ 255

//可视化控制

#define s3cQt/Root file system "pwm" //嵌入式程序写入

int ADSP?BF537s_oot file system （）；

//ADSP?BF537缓存遥感定位信息数据

>>cript SPORT0_TFSDIV// SPORT0_TCLKDI//

//服務器配置文件

Vret =（SPORT0_RILDN _ compilation/ makefile （&misc）；

// 遥感定位数据信息的编译和安装

通过引导加载程序进行WebGIS遥感定位信息管理系统的信息分类，对CAN的相关寄存器进行初始化操作，采用三星S3C2440进行主控模块设计，利用C/C++编写程序，在CAN同步串口中实现系统冷启动和远程控制。

2.3 人机交互程序设计

人机交互程序的功能主要是实现信息管理系统的人机交互控制和界面设计，采用GUI和MySQL实现界面设计的图形渲染，数据处理模块传回的遥感定位数据在MinePressureCollectionC.nc里面完成信息定位和数据输出，以图形化形式实时显示当前的遥感定位信息，在人机交互程序设计中使用如下一些接口：

>>interface Timer< PHP MySQL > as collected data；

//Sample Timer；

>>interface Read< front page >； //Read WebGIS data analysis

>>interface ReadStream< alarm parameters >；

//alarm parameters （sampling period）

>>interface system initialization parameters； //Indication

>>detection system；

>>interface data processing module as regular database backup；

>>interface Send as AlertRoot；

>>interface Init as underground workstation；

>>interface Std implementation as SensorControl；

>>interface Std implementation as data import；

>>interface Std implementation as DisseminationControl；

>>interface SplitControl as RadioControl；

>>interface newAlert?>pressure = avg；

>>interface regular database //Persistent storage

>>interface ConfigStorage；

3 系统联调测试分析

采用系统联调测试进行系统的应用性能分析，在嵌入式设备上运行Qt C++ API执行WebGIS遥感定位信息的数据写入和程序加载，系统调试过程使用的设备为Inter Pentium TYP3220A遥感地理信息系统数据采集器，Opengl32PST3202可编程控制器，实时读取WebGIS遥感定位信息系统采集的数据，计算并存储，在人机交互界面配置管理员，设置系统初始化参数及约束参量指标信息，整个联调系统采用PHP和MySQL实现，Web控制端远程控制遥感定位信息管理，信息管理系统的Web控制端界面如图3所示。

在管理系统Web控制端点击左边的data，可以查看遥感定位的历史记录，完成人机交互，得到遥感定位的输出结果如图4所示。

从以上调试结果分析得知，采用本文设计的遥感信息定位管理系统具有较好的人机交互性和界面友好型，数据定位信息的准确度高，列表分类准确明细。最后以实证数据为例，取其中的10个定位节点测试系统的遥感定位精度，得到的测试结果见表1和图5。分析结果可知，本文设计的遥感定位信息管理系统对遥感定位的精度较高。

4 结 语

本文提出基于WebGIS的遥感定位信息管理系统优化设计方法。首先进行遥感定位信息管理系统的软件开发环境描述和总体设计，信息管理系统的软件开发平台是Visual DSP++ 4.5，设计系统的功能模块包括WebGIS遥感信息采集模块、数据加工模块、集成信息处理模块、智能控制模块和人机交互通信模块等，进行系统的模块化设计描述。最后进行系统调试和仿真实验，分析得知，本文设计的系统能准确实现对遥感信息的采集和定位，精度高，性能好。

參考文献

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