地理矢量數(shù)據(jù)快速可視化技術(shù)研究.pdf

1、隨著遙感、航測(cè)等諸多遙測(cè)手段的大規(guī)模應(yīng)用，世界各國(guó)各行業(yè)獲取的地理數(shù)據(jù)量呈幾何式激增，人類業(yè)已邁入海量大數(shù)據(jù)時(shí)代。對(duì)于地理信息系統(tǒng)而言，如何快速地可視化這些數(shù)據(jù)是地理信息領(lǐng)域的一大問題。
　　目前已有的地理信息系統(tǒng)軟件大都是桌面軟件，整個(gè)軟件在個(gè)人電腦上安裝，數(shù)據(jù)存放在本地磁盤，計(jì)算、繪制均由本地桌面計(jì)算機(jī)完成。由于受單機(jī)的性能的制約，對(duì)于大規(guī)模地理空間數(shù)據(jù)，這些桌面軟件無法快速甚至沒有能力進(jìn)行可視化。因此，本文針對(duì)這個(gè)日益突出的

2、問題，提出基于服務(wù)器集群的大規(guī)模地理空間數(shù)據(jù)快速可視化技術(shù)。本文從以下幾個(gè)方面展開研究：
　　首先，本文設(shè)計(jì)基于服務(wù)器集群的可視化框架，該框架采用B/S結(jié)構(gòu)。前端交互界面是用戶操作管理的窗口。用戶通過網(wǎng)頁進(jìn)行各種地圖操作以及數(shù)據(jù)管理。地圖顯示窗口采用瓦片化技術(shù)，每個(gè)瓦片由一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行繪制。服務(wù)器端由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及繪制服務(wù)器組成。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是前端與繪制服務(wù)器端的連接橋梁，包括服務(wù)器的瓦片緩存管理以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載調(diào)度。瓦片緩存管理用于將已

3、繪制完成的瓦片緩存到服務(wù)器共享磁盤上的文件系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)瓦片的第二次請(qǐng)求加速；網(wǎng)絡(luò)負(fù)載調(diào)度均勻地將瓦片請(qǐng)求分配給服務(wù)器的多個(gè)繪制節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)的負(fù)載均衡。繪制服務(wù)器由多個(gè)集群節(jié)點(diǎn)上的繪制引擎以及空間數(shù)據(jù)庫組成?？臻g數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)，繪制引擎實(shí)現(xiàn)將地理數(shù)據(jù)繪制成瓦片，是整個(gè)框架的核心部分。
　　其次，地圖經(jīng)過瓦片化處理后，有些瓦片仍然可能集中了大量的要素，這些瓦片繪制時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)降低整個(gè)地圖繪制速度。對(duì)此，本文利用服務(wù)器的多

4、節(jié)點(diǎn)多核優(yōu)勢(shì)，提出在繪制引擎部分實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)瓦片進(jìn)行多線程并行繪制方法。首先進(jìn)行任務(wù)劃分，然后多線程分別繪制各自的任務(wù)，最后主線程進(jìn)行任務(wù)合并。通過多線程并行繪制，極大地提高了瓦片的繪制速度。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲得較好的加速比。
　　最后，本文提出順序劃分?jǐn)?shù)據(jù)和間隔劃分?jǐn)?shù)據(jù)兩種面向地理矢量數(shù)據(jù)并行可視化的負(fù)載均衡策略。順序劃分?jǐn)?shù)據(jù)策略按照線程號(hào)順序地分配一段連續(xù)的數(shù)據(jù)，間隔劃分?jǐn)?shù)據(jù)策略每個(gè)線程的數(shù)據(jù)都不是連續(xù)存儲(chǔ)的。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，間隔劃分