网络地理信息系统 第七章 网格GIS4.5节

视化结构图。从图中可以看出,系统由三部 分组成:用户界网格计算系统和三维空间数 据库。用户界面为用户提供三维场景图的 显示,也是用户进行三维可视化的交互操作 的接口户可以通过该界面实现三维场景的 漫游、视角的改变、场景大小的变换等。 网格计算系统是可视化处理的核心,它完成 三空间数据的投影计算、场景阴影效果的 处理,为用户前端界提供可视化处理之后的 结果图像。三维空间数据库是系统的数

SIG的能力特点 具备先进的海量空间数据处理能力。 具备超强的空间资源共享功能。 具有对现有系统进行集成的能力。 具备远程访问数据与服务、一站式和无障碍服务 能 力,满足地域跨度大的异地部门支大规模空间信 应用与服务项目的要求 具有较强的动态变化能力,以适应不断变化的业 需求、企业管理以及空间信息技术。
之间图形处理时间间隔过大,就会造成三维 飞行、视角改之间图形处理时间间隔过大, 就会造成三维飞行、视角改 过程中的显示不连续,三维仿真效果不好,从 而影响系过程中的显示不连续, 使用。加快 单帧影像的显示速率是提高三维显示处理 速度的使用方法。传统的方法是增加主机 运行速度,但就目前情况方法言,主机性能的 提高存在一定的限度,用户不可能无限言,主 机性能的提高存在一定的限度,用户不可能 无限言, 单台机器的运算速度,同时高性能的 主机也会带来运行成的巨额增加。一种可 行的办法是利用网络上多台机器的并行
据量增加较大的情况下,系统载入时间基本 上与数据量大小呈线性据量增加较大的情 况下增关系。图 所示为不同配置时的单帧 影像或图形 处理时间对比情况。从图中可 以发现,当只有一个网格节点时,单帧处理 时间比单机模的长。这是由于单机模式下 避免了网络传输的开销;当网格节点增时, 单帧处理效率会极大地提高。但是当节点 增加到一定程度之
处理能力,将单帧图像的显示分解成多个子 区域同时进行理,这种并行处理的方法不仅 可以极大地提高运行速度时也为用户节约 了成本。这种利用多台机器协同并行处理 能力的方法就是网格计基于网格技术的三 维可视化随着计算机技术的发展,现在一台 配置比较好 机就可

以较好地完成简单的三维显示和分析。以前的 大多提供 了一些较为简单的三维显示和操作功能,这与真三维表示 分析还有很大差距,对于复杂应用场景的需求如水利工程 的施工组织设计、洪水演进模型分析、大坝泄洪模拟等 方 面,基于单台机器的处理效果则远远不能满足用户实时处 。这就要求找到一种使用较低成本获得更优效果的三
其处理速度的增加便不再明显。如图所示, 当增加 个网格节点来协同处理时,系统性 能会显著提高,而继续增加网格 例如 个时, 性能提高程度十分有限。分析其原因,说明 对于该环境下所的数据的三维显示,并不需 要更多的网格节点便能确保并行任务的效 完成。当设置更多的网格节点时,子任务的 个数也将增多,势成任务分解时间和子任务 协调时的通信时间随之增大,这将抵消数

SIG研究内容 理论模型研究 关键技术研究。 应用研究
我国SIG 研究与应用 目前，与SIG 直接相关的两项863 计划已 于2002 年正式启动。如下：SIG 框架体 系和关键支撑技术 基于 SIG框架的城市空间信息应用服务系 统

组织软件模块。控制服务器是系统的中心, 它负责接收客户端的请组织软件模块。控 制服务器是系统的中心, 并根据该请求启 动一个任务管理进程。该任务管理进程首 先对任务进行分解,然后按照排队算法把分 解后的每个子任务分配给各个可用的子点
进行处理,并实时地将各计算节点返回的结 果传输给客户端。网节点是最小粒度任务 的执行者,按照三维显示处理任务的分解法, 则每一节点每一次执行的任务为计算获取 某一个子区域的三场景视图。客户端则为 用户提供了交互使用系统的图形化界面。 系统采用面向对象的设计思想,并使 语言 进行开发。按照图
的需求。维 解决方案。网格是继超大规模 集成计算、客户机 服务器计算模式之后的 第三代计算技术,被认为是下一代互网技术, 它能够把互联网上的众多计算资源整合成 一台虚的超级计算机进行分布式大规模计 算和网络分布式协同并行处理,来解决科学 计算、复杂应用处理、虚拟现实等应用处 理,
题。使用这种廉价而且强大的集成计算能 力来解决单机三维显示处理能力不足的问 题是目前深受关注的发展方向。三维 可视 化过程通过构造出有关可视化对象的虚拟 场景并提供良好的人机交互能力,使观察者 从不同的角度和详略度观察这些可视化对 象,辅助人们分析、综合信息及信息之
第七章 网格GIS
4.5节 郑玲玲 2094014400

7.５网格 应用 格计算应用于GI S领域,能够 量数据存储和服务、空间数据挖掘和大规 计算、虚拟地理环境等问题,将会在实 得到更广泛的应用。这里以空间信息网格 “数字地球”等三个具体例子介绍一下网 格 的研究与应用情况。
变得容易,卫星遥感技术使大面积灾害监测和评 估成为现实。这些先的技术全面推动着水利行业 技术升级,构成了水利信息化丰富的内涵三维信 息处理是水利信息化的重要技术之一。根据前面 介绍的网格技结合水利信息量复杂的特点,构造 了一个适合海量空间信息三术速漫游的网格系统。 该系统按照服务器、计算节点和客户端三种方式 来组织软件模块。控制服务器是系统的中心,它 负责接收客户端的请
并行传输所节省的一部分时间。因此,对单 影像或图形 处理时间的贡献将不再明显。 我们通过比较不同情况下的处理器被占用 情况也可以说明这一点。如图 所示,在使 台计算机作为网格节点进行处理的情况下, 系统 时间基本被全部占用 满负荷运行;当 入 台和 台计算机同时工作时,三维显示和 处理速度有明显善,说明负载得到了有效均 衡。此 台计算机时的 占
７．５．１空间信息网格 空间信息网格（sig ） 是一种具有强大服务能力、空间数据管理与分析 处理能力的空间信息基础设施,它连接着众多的空 间数据资源、计算源、存储资源和各种用户,对这 些地理上分布的资源进行一组织与管理,为各种应 用提供智能化的高效信息中心务,能实现按需服务 和一步到位的服务 是一个分布式的网格化环境,它 以一种新的结构、方法和技术来管理、问、分析、 整合该环境下分布的空间数据及其他资源,实空间 信息的有效共享与互操作。。
联系在一起,进行相互通信和控制。上增加 了客户端界面设置而衍生出来的。工作层 类包则在的基础上增加了对三维 场景处理 功能而衍生出来的,而服务器包是在 的基 础上增加了任务分配功能而衍生出来的。 所有的上层服务都是建立在 的基础上的。 系统以 台 的
机作为计算节点, 台作为专用的测试客户 端组成测试实验环境其中 台计算机既作为 计算节点又作为控制服务器使用。以某流 域的部分区域为试验区域,该区域内的三维 数据既包含三 数据也有大量的纹理贴图数 据,还有作为三维地形图底图的航空遥感射 影像。
技术结合用于水利工程施工、数字流域管理进行 了一系列的研究,利用计算机强大的数据处理能 力和高效的图形显示研究,力,通过三维可视化的 方法来表达水利信息化涉及的各种力, 体和现象, 以直观形象化展现各种地物的空间视图来模拟体 和现象, 态的演化过程,可以辅助工程管理人员提 高工程设计、分与管理的效率,从而在水利信息 化中发挥巨大的作用但是,在水利信息化应用系 统中管理的三维数据量往往非庞大,使得系统从 启动到进入工作状态,需要花费很长而且在操作 过程中,用户每一次视角的变换、空中飞间。位 置的改变都需要花费比较长的时间。如果在连续 两幅场景之间图形处理时间间隔过大,就会造成 三维飞行、视角改
在解决这些问题方面将为人们带来新的思 维方式和最佳的处理平台,它将直接理平台, 它将直接 ““数字地球数字地球””所涉 及的各项技术提供良好所涉及的各项技术 提供良好的支持,其先进的信息处理框架将 是实 “数字地球”的核心的支持, 与关键。
７ ５ ３网格技术在水利信息可视 化中的应用 水利信息三维可视化 在数字流域和水利信息化建设中,如果仅用二 维的方式表实际的三维实体,将会有很大的 局限性,大量的多维信法得到有效利用。国 内外许多学者就 与三维可视化仿真
性能分析一般而言,三维可视化应用系统的性能 可以从两个方面来衡量,系统的载入时间,二是系 统在运行过程中单 影像或图形 的计算和显示时 间。图 所示为不同配置情况下的系统载入时间 比较。不难看出,数据量越小,单机模式下的系统 载入速度最快;而数据后,单机模式下的载入时间 与网格环境下的载入时间相差不大。在据量增加 较大的情况下,系统载入时间基本上与数据量大 小呈线性
7.5.2 数字地球 数字地球特点 空间性、时间性、数字化特性、整体性 数据分布、无缝结合 数据库机制灵活 服务种类多样化 分级的服务权限 平台开放 多途径获取信息 服务对象多样化
数字地球 关键技术 高速通用网络和分布式海 量存储技术 高分辨卫星影像处理技术 虚拟现 实技术 互操作和元数据技术 网格技术在数字地球中的地位与作用 数字地球把地球上一切与地理位置有关的信息 用数字形式 进行描述,透过网络服务的形式,为全社会提供 高质量 现在人们获取数据的方式已经有了很大改进, 无论 服务。空中、地面还是水下,感知手段都有进 步。在数据越来越
的关系。三维 显示的难点在于实时性和真 实性,也就是在三维 交互式漫游过程中需 要对用户的操作进行实时快速的反应。使 用网格技术来加速三维场景显示处理的思 想是将场景的任务由网格集群中的服务器 分配给多台机器一起完成,样既加快了三维 交互漫游时对用户操作的响应速度,又高了 机器的利用效率。如图 所示,为基于网格 的三 可
像。三维空间数据库是系统的数据源,其存 储的数据包括三维空间几何数据、信息化中的应 用现代计算机和通信技术飞速发展为整体摸清我 国水资源状况提供了可能。远程遥测自动化技术 为水资源监测提供了千里眼,计算机主频的不断 高和各种集成技术的实用化使得对大面积水流进 行快速实时模拟成为可能,利 技术可以将水资源 与自然界的交互作用真实地再现在人们眼前,不 断发展的数据库技术使得大量有关水资源的各类 数据存储检