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(jìn)步的必要支撐工具。GIS系統(tǒng)融合計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)于一體，對(duì)地理空間信息進(jìn)行存儲(chǔ)與處理，在政府部門(mén)、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(cè)、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(zhǔn)確真實(shí)、圖文并茂、方便及時(shí)地提供給用戶，一直是GIS不斷提高和發(fā)展的重點(diǎn)課題。

　　近年來(lái)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(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)，如Web GIS技術(shù)、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、三維技術(shù)、圖像處理、人工智能技術(shù)和GPU計(jì)算技術(shù)都融合應(yīng)用到GIS中，為GIS提供了先進(jìn)的發(fā)展工具和手段。從上述幾點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)中，可以看到圖形工作站技術(shù)將在未來(lái)GIS的發(fā)展中將發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。下面我們一起來(lái)看看GIS如何借助圖形工作站獲得發(fā)展的各個(gè)方面。

　　三維GIS 應(yīng)用

　　GIS的優(yōu)勢(shì)在于能夠直觀直接地展示復(fù)雜的地理信息，同時(shí)具有強(qiáng)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(zhǔn)確真實(shí)地展示現(xiàn)實(shí)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(kuò)散分析、通視性分析等高級(jí)空間分析功能僅能在三維GIS中實(shí)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(mén)如地震預(yù)測(cè)、石油勘探、航空視景模擬器中得到應(yīng)用，成本動(dòng)輒上百萬(wàn)美元。隨著計(jì)算機(jī)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(jìn)行真三維顯示和分析。以目前在全球和中國(guó)份額均位居第一的惠普工作站為例，其個(gè)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(mén)級(jí)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(dòng)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(shí)現(xiàn)復(fù)雜的真三維表示和分析?；萜彰颗_(tái)工作站都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)證和性能測(cè)試，其驗(yàn)證認(rèn)證和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PC行業(yè)的測(cè)試要求。即使在復(fù)雜的三維GIS應(yīng)用中，也能保證長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的效能與效率。在整個(gè)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(gè)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。

　　圖一  惠普工作站全球研發(fā)中心及實(shí)驗(yàn)室

　　GIS的色彩準(zhǔn)確性及高分辨率顯示

　　GIS用戶對(duì)色彩準(zhǔn)確性、色彩穩(wěn)定性等有嚴(yán)格的要求。這是因?yàn)橄袼⒌氐V、國(guó)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(zhǔn)確、層次不清晰，就有可能造成信息判斷錯(cuò)誤，甚至造成工程事故。惠普工作站采用的專業(yè)圖形顯示及HP DreamColor色彩技術(shù)，包括色彩校準(zhǔn)系統(tǒng)、仿真印刷、sRGB、AdobeRGB，可以實(shí)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(huì)涉及地形和攝影地圖的數(shù)據(jù)，為了保證最小的細(xì)節(jié)都能看得到，分辨率就顯得非常關(guān)鍵。特別是細(xì)部線條圖?；萜展ぷ髡臼褂脤I(yè)圖形處理單元對(duì)線框的顯示具備矢量點(diǎn)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(wèn)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(xiàng)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(lái)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(shì)領(lǐng)域。在與圖形圖像廠商長(zhǎng)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(wú)論是采用多臺(tái)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(shí)畫(huà)面?；萜展ぷ髡就ㄟ^(guò)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(jī)箱空間、擴(kuò)展能力、電源功率、散熱性以及兼容性等多項(xiàng)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。

　　圖2  惠普DreamColor技術(shù)應(yīng)用示意

　　GIS海量數(shù)據(jù)處理與工作站的GPU計(jì)算

　　當(dāng)前，地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集已經(jīng)變得越來(lái)越復(fù)雜，并且常常會(huì)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(zhǔn)確處理這些數(shù)據(jù)的計(jì)算服務(wù)。GPU計(jì)算在某些密集型科學(xué)計(jì)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(jìn)行GPU計(jì)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(huì)獲得地理空間領(lǐng)袖獎(jiǎng)的Manifold公司，推出了第一款利用強(qiáng)大并行超級(jí)計(jì)算技術(shù)、并在工作站上運(yùn)行的地理信息系統(tǒng)。公司的發(fā)言人表示，利用GPU計(jì)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(yùn)算速度比從前提高了數(shù)百倍。

　　惠普工作站一直是GPU計(jì)算的積極推進(jìn)者。以穩(wěn)定的惠普臺(tái)式工作站為主體，依托緊密地與Nvidia公司的研發(fā)合作，在2009年推出雙NVIDIA Tesla C1060 GPU協(xié)同的Z800桌面超級(jí)計(jì)算機(jī)平臺(tái)。在國(guó)內(nèi)，惠普工作站全程幫助專業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)GPU計(jì)算，從高性能計(jì)算工作站硬件平臺(tái)的提供、到客戶專業(yè)應(yīng)用程序的中間件開(kāi)發(fā)，到最終平臺(tái)的測(cè)試和驗(yàn)證，惠普工作站以其深厚的專業(yè)能力可以幫助客戶全程完成對(duì)GPU計(jì)算的全平臺(tái)遷移過(guò)程。

　　圖3  HP Z800+Tesla超級(jí)計(jì)算平臺(tái)

　　領(lǐng)先的惠普工作站產(chǎn)品

　　惠普工作站一直致力于滿足全球最嚴(yán)苛的專業(yè)用戶對(duì)于卓越性能、海量運(yùn)算、專業(yè)圖形圖像開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的需求。在過(guò)去30年中，惠普一貫秉承卓越工程設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)，致力于通過(guò)不斷創(chuàng)新的工作站技術(shù)來(lái)服務(wù)專業(yè)用戶。 在GIS領(lǐng)域，惠普工作站運(yùn)行著全球眾多關(guān)鍵任務(wù)型IT環(huán)境。

　　惠普工作站擁有業(yè)界最為齊備的產(chǎn)品線，從臺(tái)式工作站、移動(dòng)工作站、刀片工作站，專業(yè)顯示器，以及工作站增值軟件。當(dāng)前惠普工作站全部產(chǎn)品均通過(guò)了EPEAT金牌、能源之星5.0和80Plus電源認(rèn)證，堪稱環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用先鋒。獨(dú)特的惠普性能調(diào)優(yōu)框架軟件，能自動(dòng)優(yōu)化工作站的性能和穩(wěn)定性。依托強(qiáng)大的惠普應(yīng)用中心，惠普在決定工作站行業(yè)未來(lái)發(fā)展方向的模塊化設(shè)計(jì)、虛擬化技術(shù)、遠(yuǎn)程視頻協(xié)作、色彩管理、環(huán)保技術(shù)等方面都有著原創(chuàng)性領(lǐng)先技術(shù)，并融合各項(xiàng)技術(shù)面不斷完善工作站的強(qiáng)大性能，解決各行業(yè)面臨的IT問(wèn)題。在GIS領(lǐng)域，惠普與國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先的GIS廠商都有著深入的合作關(guān)系，如ESRI及超圖軟件公司等，雙方以前期嚴(yán)格的測(cè)試和認(rèn)證確保GIS用戶系統(tǒng)的高效率與穩(wěn)定性，并聯(lián)合拓展未來(lái)圖形工作站在GIS領(lǐng)域的全新應(yīng)用。

　　結(jié)語(yǔ)

　　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(guó)政府所關(guān)注。在當(dāng)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(guò)程中。因此在掌握GIS發(fā)展趨勢(shì)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(jì)算能力、超高分辨率顯示能力、以及強(qiáng)大的GPU高性能計(jì)算能力，對(duì)把握GIS應(yīng)用發(fā)展，以及在未來(lái)取得高水平GIS應(yīng)用的關(guān)鍵之一，對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展GIS研究工作具有重要的指導(dǎo)意義。