地理矢量數(shù)據(jù)快速可視化技術研究.pdf

1、隨著遙感、航測等諸多遙測手段的大規(guī)模應用，世界各國各行業(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)時代。對于地理信息系統(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，整個軟件在個人電腦上安裝，數(shù)據(jù)存放在本地磁盤，計算、繪制均由本地桌面計算機完成。由于受單機的性能的制約，對于大規(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行可視化。因此，本文針對這個日益突出的

2、問題，提出基于服務器集群的大規(guī)模地理空間數(shù)據(jù)快速可視化技術。本文從以下幾個方面展開研究：
　　首先，本文設計基于服務器集群的可視化框架，該框架采用B/S結構。前端交互界面是用戶操作管理的窗口。用戶通過網(wǎng)頁進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，每個瓦片由一個節(jié)點進行繪制。服務器端由網(wǎng)絡服務器以及繪制服務器組成。網(wǎng)絡服務器是前端與繪制服務器端的連接橋梁，包括服務器的瓦片緩存管理以及網(wǎng)絡負載調(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器共享磁盤上的文件系統(tǒng)中，實現(xiàn)瓦片的第二次請求加速；網(wǎng)絡負載調(diào)度均勻地將瓦片請求分配給服務器的多個繪制節(jié)點，實現(xiàn)多節(jié)點的負載均衡。繪制服務器由多個集群節(jié)點上的繪制引擎以及空間數(shù)據(jù)庫組成?？臻g數(shù)據(jù)庫用于存儲地理矢量數(shù)據(jù)，繪制引擎實現(xiàn)將地理數(shù)據(jù)繪制成瓦片，是整個框架的核心部分。
　　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，這些瓦片繪制時間長，會降低整個地圖繪制速度。對此，本文利用服務器的多

4、節(jié)點多核優(yōu)勢，提出在繪制引擎部分實現(xiàn)對單個瓦片進行多線程并行繪制方法。首先進行任務劃分，然后多線程分別繪制各自的任務，最后主線程進行任務合并。通過多線程并行繪制，極大地提高了瓦片的繪制速度。通過實驗測試獲得較好的加速比。
　　最后，本文提出順序劃分數(shù)據(jù)和間隔劃分數(shù)據(jù)兩種面向地理矢量數(shù)據(jù)并行可視化的負載均衡策略。順序劃分數(shù)據(jù)策略按照線程號順序地分配一段連續(xù)的數(shù)據(jù)，間隔劃分數(shù)據(jù)策略每個線程的數(shù)據(jù)都不是連續(xù)存儲的。通過實驗驗證，間隔劃分