三維GIS發(fā)展趨勢與對圖形工作站的需求

IT技術(shù)是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS)產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是GIS得以廣泛應(yīng)用和持續(xù)進步的必要支撐工具。GIS系統(tǒng)融合計算機圖形和數(shù)據(jù)庫于一體，對地理空間信息進行存儲與處理，在政府部門、軍事應(yīng)用、城市規(guī)劃、交通管理、環(huán)境研究、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)測、以及教育等許多領(lǐng)域提供信息分享與決策支持。如何將空間信息及其屬性信息準確真實、圖文并茂、方便及時地提供給用戶，一直是GIS不斷提高和發(fā)展的重點課題。

　　近年來GIS技術(shù)發(fā)展迅速，一方面源自日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)IS的不斷提高的要求;另一方面，許多計算機領(lǐng)域的新技術(shù)，如Web GIS技術(shù)、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)、三維技術(shù)、圖像處理、人工智能技術(shù)和GPU計算技術(shù)都融合應(yīng)用到GIS中，為GIS提供了先進的發(fā)展工具和手段。從上述幾點發(fā)展趨勢中，可以看到圖形工作站技術(shù)將在未來GIS的發(fā)展中將發(fā)揮著越來越重要的作用。下面我們一起來看看GIS如何借助圖形工作站獲得發(fā)展的各個方面。

　　三維GIS 應(yīng)用

　　GIS的優(yōu)勢在于能夠直觀直接地展示復(fù)雜的地理信息，同時具有強大的空間分析功能。三維GIS突破了空間信息在二維平面中單調(diào)展示的束縛，可以更加準確真實地展示現(xiàn)實環(huán)境，為信息判讀和空間分析提供了更好的途徑。某些特定的分析功能，如地質(zhì)分析、日照分析、空間擴散分析、通視性分析等高級空間分析功能僅能在三維GIS中實現(xiàn)。

　　以前的三維顯示只能應(yīng)用在大型的服務(wù)器和Unix圖形工作站上，且只在極少數(shù)的部門如地震預(yù)測、石油勘探、航空視景模擬器中得到應(yīng)用，成本動輒上百萬美元。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，硬件成本不斷地降低，目前主流的基于x86圖形工作站已經(jīng)能夠輕松地進行真三維顯示和分析。以目前在全球和中國份額均位居第一的惠普工作站為例，其個人工作站產(chǎn)品從最高端的可支持雙路12核的HP xw9400工作站，到入門級的HP xw4550單路雙核工作站, 以及Elitebook 8530w和支持10億色彩DreamColor技術(shù)的Elitebook 8730w移動工作站，搭配最新一代的三維圖形加速卡，可以在不同的應(yīng)用條件下實現(xiàn)復(fù)雜的真三維表示和分析?；萜彰颗_工作站都經(jīng)過了嚴格的質(zhì)量驗證和性能測試，其驗證認證和測試標準遠遠高于PC行業(yè)的測試要求。即使在復(fù)雜的三維GIS應(yīng)用中，也能保證長時間運行的效能與效率。在整個行業(yè)中，惠普為用戶提供的選擇空間最大，包括最廣泛的產(chǎn)品線、選件和個性化的配置，用戶可以自由選擇專業(yè)圖形加速卡、多顯示器配置以及操作系統(tǒng)等。

　　GIS的色彩準確性及高分辨率顯示

　　GIS用戶對色彩準確性、色彩穩(wěn)定性等有嚴格的要求。這是因為像水利、地礦、國土資源等工程領(lǐng)域的圖形以彩色為主，且圖形上每種顏色都代表特定的信息，比如黃色從深黃到淺黃，代表的意義就不盡相同，如果色彩不準確、層次不清晰，就有可能造成信息判斷錯誤，甚至造成工程事故?；萜展ぷ髡静捎玫膶I(yè)圖形顯示及HP DreamColor色彩技術(shù)，包括色彩校準系統(tǒng)、仿真印刷、sRGB、AdobeRGB，可以實現(xiàn)屏幕與輸出相匹配的色彩一致性。在GIS的輸出中，經(jīng)常會涉及地形和攝影地圖的數(shù)據(jù)，為了保證最小的細節(jié)都能看得到，分辨率就顯得非常關(guān)鍵。特別是細部線條圖。惠普工作站使用專業(yè)圖形處理單元對線框的顯示具備矢量點線硬件抗鋸齒功能，在數(shù)據(jù)量大幅度增加的情況下，減輕甚至消除了鋸齒問題，從而提高了圖形的顯示質(zhì)量，專業(yè)圖形處理單元處理器輸出的圖形非常清晰，線條明朗平滑。

　　在GIS領(lǐng)域高端的可視化項目中，如地理分析、能源勘探、航空管制、影視包裝、調(diào)度中心、軍事領(lǐng)域等領(lǐng)域，經(jīng)常需要超大屏幕超高分辨率的使用環(huán)境。超大分辨率4096*2400、8096*8096的靜態(tài)圖像， 1920×1080，4K甚至8K高清視頻目前得到了越來越多的應(yīng)用。高分辨率顯示正是圖形工作站的傳統(tǒng)優(yōu)勢領(lǐng)域。在與圖形圖像廠商長期合作中，惠普工作站在專業(yè)的二維、三維顯示方一直擁有多種可按需定制的顯示解決方案。無論是采用多臺工作站組成顯示集群系統(tǒng)，或是采用Nvidia公司或AMD公司的多屏高分辨率顯示解決方案，都能完美重現(xiàn)超大屏幕超高分辨率產(chǎn)生的極致真實畫面?；萜展ぷ髡就ㄟ^與眾多行業(yè)伙伴緊密合作，在高分辨率解決方案中，解決了機箱空間、擴展能力、電源功率、散熱性以及兼容性等多項特殊要求，使惠普高分辨率顯示解決方案一直走在行業(yè)的前列。 #p#page_title#e#

　　GIS海量數(shù)據(jù)處理與工作站的GPU計算

　　當前，地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集已經(jīng)變得越來越復(fù)雜，并且常常會涉及到許多千兆字節(jié)的交互式地圖。在這種海量數(shù)據(jù)處理的壓力下，亟切需要能夠快速、高效并準確處理這些數(shù)據(jù)的計算服務(wù)。GPU計算在某些密集型科學(xué)計算領(lǐng)域代替CPU的解決方案已經(jīng)有了很多成熟的案例。目前利用工作站產(chǎn)品進行GPU計算的解決GIS應(yīng)用中的海量數(shù)據(jù)處理需求已經(jīng)嶄露頭角，如2008年地理技術(shù)大會獲得地理空間領(lǐng)袖獎的Manifold公司，推出了第一款利用強大并行超級計算技術(shù)、并在工作站上運行的地理信息系統(tǒng)。公司的發(fā)言人表示，利用GPU計算解決方案，使地理信息系統(tǒng)的處理任務(wù)以及分析工作的運算速度比從前提高了數(shù)百倍。

　　結(jié)語

　　隨著“數(shù)字地球”概念的提出，GIS作為其核心技術(shù)逐漸為各國政府所關(guān)注。在當前，管理空間數(shù)據(jù)的GIS在結(jié)合但前最新工作站技術(shù)之后，其發(fā)展和應(yīng)用程度正處于急劇變化的過程中。因此在掌握GIS發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，深入了解和利用最前沿的工作站技術(shù)，尤其是借助圖形工作站領(lǐng)先的三維圖形計算能力、超高分辨率顯示能力、以及強大的GPU高性能計算能力，對把握GIS應(yīng)用發(fā)展，以及在未來取得高水平GIS應(yīng)用的關(guān)鍵之一，對進一步開展GIS研究工作具有重要的指導(dǎo)意義。