1 引言

地理信息系統（GeographicInformatiONSySTem,簡稱GIS）是在地理學、地圖學、測量學和計算機科學等學科基礎上發展起來的一門學科，在最近的30多年內取得了驚人的發展，廣泛應用于資源調查、環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設施管理、農林牧業、統計、商業金融等幾乎所有領域。

隨著GIS應用越來越普及，所處理的地理數據覆蓋范圍越來越廣，精細度也越來越高，單個PC機的顯示設備在顯示如此廣而細的數據時越來越吃力，地圖內容的廣度和細度不能同時顯示的矛盾愈加明顯。因此，GIS應用中超高分辨率顯示的研究就很有現實意義。

基于PC集群系統的并行協同顯示是解決上述矛盾的一個十分經濟而有效的途徑。采用多個顯示設備拼接來顯示地圖使得顯示區域增大為相應的倍數，而顯示比例尺不變；各個顯示設備由單獨的計算機進行驅動，計算任務的分擔使得顯示速度也大大提高。與傳統的大型圖形工作站相比，PC集群機有如下優勢：

（1）高性價比：價格是同等處理能力專業圖形工作站的十分之一；

（2）擴展性好：理論上，顯示分辨率隨集群節點數增加而線性增加，增刪節點方便；

（3）升級方便：可隨時采用當前最先進的PC配件進行升級。

2 系統體系結構及原理

2.1 系統體系結構

系統采用主/從模式設計，由一個GIS平臺自帶的綜合應用程序作為全景操作控制端，確定地圖顯示的實際范圍，另外由多個GIS應用集群機組成顯示輸出端，各顯示輸出端的外接顯示設備拼接成超分辨率顯示矩陣，將全景操作控制端的地圖范圍以更多的細節顯示出來。網絡架構如圖1。

全景操作控制端與分布式集群顯示輸出端通過局域網進行連接，全景處理端的GIS程序在操作過程中，將當前屏幕的信息（地理位置、顯示范圍）按塊劃分后，同時分發給顯示矩陣中對應的各個從機，各從機將得到的位置、范圍信息與自身的顯示分辨率相比較，計算出相應的比例尺關系，根據比例尺關系按照最合適的縮放級別重新進行顯示。

2.2 系統原理

從系統的網絡體系結構可以看出，物理的超分辨率顯示矩陣雖然搭建好，硬件的超分辨率不一定能被充分利用，從而顯示更多的細節信息。如何達到與物理顯示矩陣的分辨率一致的細節顯示率、實現真正的超分辨率顯示，就要通過軟件系統來控制。軟件系統結構如圖2。

系統包括主節點和從節點兩個部分，并且它們之間采用TCP或UDP協議進行消息的傳遞。

通過GIS平臺提供的開發接口創建一個超分辨率顯示組件，將帶有該組件的GIS綜合應用程序作為全景操作控制端，即主節點。主節點的超分辨率顯示組件包括兩個模塊：主節點控制模塊、系統通信模塊。基于GIS平臺提供的開發接口，創建一個完全基于網絡消息驅動的顯示程序，該程序不提供任何直接與用戶交互的功能，作為顯示輸出端，即從節點。從節點與主節點對應，包括：從節點控制模塊，系統通信模塊。用戶交互界面是指主節點GIS綜合應用程序的用戶界面。

那么整個大視景系統是如何工作的呢？