基于可视化技术的数字园林景观系统设计

摘要：为了解决传统的数字化园林绿化系统精度不高、耗时较长等缺点，本文提出了一套以可视化为基础的数字化园林系统。首先，对整个系统进行了总体结构的设计，明确了采集装置、主控装置、输出装置和显示装置等各部分的功能。其次，基于柔性与安全两方面的特点，对网络的拓扑结构及软件的操作过程进行了研究。最后，根据数据之间的关系及数据类型，建立了相应的数据库，实现了可视化显示。实验结果证明，该系统能有效地解决复杂的环境问题，并能有效地解决复杂的环境问题。

关键词：可视化；数字园林景观；系统设计；数据库；系统测试

在信息化和生态文明的要求下，园林规划已日渐涵盖城乡基础设施和生态环境建设，导致园林景观设计难度不断增加。部分学者提出数字园林景观设计，运用运算和图形技术分析园林景观空间，合理建构设计逻辑，使园林景观具有更多的科学价值和艺术价值。目前，学界对数字园林景观设计的研究主要从谱系开发以及生成设计等方面入手，创建了具有敏感识别和数化模型等系统，但是在实践中却存在园林景观无法参数化的问题。因此，该文根据园林景观空间属性设计了一种基于可视化技术的数字园林景观系统，该系统可以使园林景观数据化，对景观进行精准分类，减少规划流程（通过MongoDB数据库对数字园林景观信息进行可视化处理）。

1架构设计

基于数字园林景观可视化需求以及系统设计的实用性、 共享性和经济性等要求，将系统架构设计为应用层、服务层以及引擎层。应用层展示系统程序，由服务层为其服务，提供用户的数字园林景观空间数据，用户在配置工具中可以根据提供的数据，通过可视化技术规划数字园林景观；服务层负责为用户规划数字园林景观操作，包括接件、地图管理以及工具等单元。当服务层工作时，应用层中的配置模块就会连接服务层进行参数配置；引擎层为动力层，MongoDB数据库引擎可以调取应用层中的空间数据，也可以存储数字园林景观规划过程中所需要的空间数据，其具有的API接口，能够显著提高服务层的访问率。

2硬件设计

根据上述系统架构，系统硬件由信息收集设备、主控制器以及输出显示设备组成。

2.1信息收集设备

可视化数字园林景观系统设计的首要任务是三维建模，其需要海量数据，因此需要信息收集设备[2]。脉冲到达目标后会反射一部分并被接收器接收，根据反射束利用脉冲测距法得到地形概况，脉冲激光测距法如公式（1）所示。

式中：Pt为测距发射功率；Kt为发射投射率；Ar为接收孔径面积；p为目标漫反射系；Pr为测距接收峰值；z为介质单程投射率；R为目标距离。

传感器能够感受到被测目标的具体信息，并将其转换为信号。

2.2主控制器

主控设备是系统的核心硬件，在收集完相关数据信息后，将这些信息传输至主控制芯片内，以完成园林景观建模任务。在设计过程中，选用STS9NF30L单片机作为系统主控制器，该单片机具有管脚与寄存器均兼容、集成开发环境以及功耗低等优势。 2.3输出及显示设备

输出及显示设备是感受可视化数字园林景观系统效果的主要设备，在该系统中主要包括生物传感器、数据手套、 立体眼镜以及立体声耳机等。

3软件设计

3.1拓朴设计

根据上述系统整体架构，需要便捷的网络运行来处理数据，同时过滤有害信息，避免网络入侵对系统造成破坏。

3.2流程设计

根据拓扑结构设计数字园林景观系统软件运行流程。首先，收集数据信息。其次，通过无线传输将信息传输至STS9NF30L主控器。最后，在内部运行程序代码，利用数据和图像生成三维景观，并将图像传输至输出及显示设备。

4数据库设计

根据数据库的可扩展性、安全性以及共享性等原则，选择运行速度快、级别高的MongoDB数据库作为系统数据库。 MongoDB数据库模式自由、支持完全索引，可以提供扩展性强的数据存储解决策略。在实际应用中，由于数字园林景观数据会始终处于增长状态，因此应考虑数据存取率，就需要归档处理数据，并形成数据表与归档共存的数据管理模式。当用户查询数据时，不能仅通过查询判定条件查询，这样会影响查询效率。因此，应设置索引来提升数据库的自有特性。根据数字园林景观数据的实体、属性等内容创建描述模型（如图5所示）。

由图5可知，模型将数据分为管理员、用户、工作图及工作图分类等部分，存储用户待规划或已规划的数字园林景观数据（空间数据）。根据类型差异，空间数据可以分为图形或非图形数据。图形数据为矢量数据，而非图形数据为各类业务数据。

6系统测试

采用比较测试的形式，以湖南某数字园林景观为对象， 验证该可视化数字园林景观系统，并将该系统标记为①，比较系统为传统园林景观系统②和③，选择 DeepinLinux 作为测试的网络环境。

6.1规划测试

从数字园林景观区域中使用3组系统分别规划休闲区域和停车区域，求解后得到不同系统的求解时间、休闲区域和停车区域面积，还可以得到休闲和停车面积是否超出规划范围。虽然系统③的求解时间最快，但是休闲和停车面积均超出规划范围，所得值最差;系统②的休闲和停车面积未超出规划范围，但是求解时间最长;系统①在求解时不仅耗时短，而且休闲和停车面积均未超出规划范围。由此可知，该系统能够根据园林景观占地大小进行具体规划且耗时较短。

6.2功能测试

根据规划测试的结果进行功能测试，从信息管理、数据库、维护以及规划等方面检测系统性能：1）增删用户信息是否有提示。2）数据删除后系统是否保留备份。3）检索内容与所需是否一致。4）设置更改时是否有验证。5）调整图纸时是否存在提示框。根据上述设计计划检测系统功能是否符合预期，同时验证系统在运行过程中是否存在其他问题， 具体情况见表2。由表2可知，系统②、③存在较多不通过的情况，实际结果与预期不符，同时还存有部分其他问题；系统①不存在不通过的情况和其他问题，表明该系统的功能较为完善。

6.3精度测试

根据规划测试和功能测试的结果进行精度测试，提取规划测试精度，为了确保严谨性，需要进行60次测试。系统②的精度浮动差最高达15%，最高精度仅为80%，精度在3组系统中最低；系统③的精度浮动差较小，但是最高精度也未达到85% ；系统①不仅精度浮动差最小，而且最低精度达到了90%，最高精度达到了97% 左右。由此可见，该系统在精度方面具有显著优势。

7结语

综上所述，为了提高园林景观系统的工作精度，减少求解时间，该文在已有研究的基础上设计了一种基于可视化技术的数字园林景观系统，该系统利用可视化技术对园林景观进行分类，构建数字园林景观模型进行三维空间表达。测试结果表明，与传统系统相比，该系统具有更高的工作精度， 规划流程更简洁，可以节约大量人工劳动，还可以提高园林景观管理效率。但是研究未能过多考虑系统的评价效果，在后续研究中应对系统进行评价，以提高系统的实用性，进一步推动数字园林景观系统发展。

参考文献：

[1]雷霖，林国勇.基于云服务平台的园林景观资源共享系统设计[J].现代电子技术，2021，44（8）：90-94.

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[3]祝浩翔，蒲旸，蔡卓霖.基于CiteSpace和Vosviewer可视化途径的我国近10年风景园林研究热点分析[J].西南师范大学学报（自然科学版），2020，45（11）：120-128.

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