CN208110601U - 基于分布式集群的gis信息管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为基于分布式集群的GIS信息管理系统，包括：一台主节点机、若干台子节点机和多台显示器，主节点机通过计算机网络与若干台子节点机通信连接，每台子节点机与2‑4台显示器连接；所述一台主节点机和若干台子节点机组成分布式集成系统；每台子节点机与2‑4台显示器拼接成大屏显示设备，每台显示器为一个显示单元，对应一个独立的显示客户端窗口。由于主节点机与子节点之间通过计算机网络连接，在安装时不用受限于位置等因素；子节点机可以根据需要进行扩展，显示范围可以在可控成本内增大，比单机模式更经济；在GIS信息的显示和存储中加入时态的管理，使GIS数据从三维转移到四维，实现了从空间到时间的转换。
Description
技术领域
本实用新型属于GIS信息处理技术，具体涉及基于分布式集群的GIS信息管理系统。
背景技术
GIS(Geographic Information System)信息系统，即地理信息系统，是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统的支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行集成、存储、操作、分析、管理和展示的技术系统。
GIS信息系统是一门综合性学科，结合地理学、地图学、遥感和计算机科学，已经广泛应用在不同的领域，包括工程、规划、管理、运输、物流、保险、电信和金融等。基于GIS和位置信息的智能应用可以作为很多允许定位的服务进行分析和可视化的基础。
在GIS与其他领域技术结合时，受限于显示技术、硬件条件等原因，通常只能给用户展示部分甚至少量的信息。尤其在单机运行的版本中，一旦数据量增大，就容易出现卡顿、死机、延迟等问题，极大影响用户体验。然而提高单机设备硬件性能比较困难，不仅成本高，适用性低，也难以大量推广。同时，在展现信息的过程中，屏幕尺寸的限制使得GIS系统难以发挥出显示其海量数据的全部能力，使得用户与系统的交互受到局限。
可见，随着互联网技术的飞速发展，GIS信息系统已广泛应用于社会经济生活中的各个领域，传统GIS信息系统以服务器为中心，系统基本处于单机独立运行状态，相互之间没有协同工作，存在数据格式互不兼容、资源无法共享、维护要求高、操作复杂等缺陷，已无法满足社会信息化的要求；同时，由于GIS数据在渲染时对设备硬件要求较大，单机实现成本较高，也容易出现卡顿等问题。
实用新型内容
为了解决现有GIS信息系统所存在的上述问题，本实用新型提出基于分布式集群的GIS信息管理系统，主节点机与子节点之间通过计算机网络连接，在安装时不用受限于位置等因素；子节点机可以根据需要进行扩展，显示范围可以在可控成本内增大，比单机模式更经济；在GIS信息的显示和存储中加入时态的管理，使GIS数据从三维转移到四维，实现了从空间到时间的转换。
本实用新型采用如下技术方案实现：基于分布式集群的GIS信息管理系统，包括：一台主节点机、若干台子节点机和多台显示器，主节点机通过计算机网络与若干台子节点机通信连接，每台子节点机与2-4台显示器连接；所述一台主节点机和若干台子节点机组成分布式集成系统；每台子节点机与2-4台显示器拼接成大屏显示设备，每台显示器为一个显示单元，对应一个独立的显示客户端窗口。
所述主节点机配置本地GIS数据库或在线GIS数据库地址，主节点机对所配置的GIS数据库进行解析，对渲染任务进行分割，并将分割的渲染任务分配给各子节点机，控制各子节点机之间的同步显示。
所述每台子节点机通过hdmi或vga接口与2-4台显示器连接。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点及有益效果：
1、并行集群处理。
本实用新型的信息管理系统以计算机网络为基础，通过主节点机和子节点机构成的并行集群处理平台，可解决跨屏显示、移动、缩放等控制问题，而且对于大数据的渲染与显示提供了高效的解决方案，支持本地数据和网络数据的加载，并整合信息展示平台的优势解决控制处理、并发同步等问题。更重要的是，随着显示单元的不断增加，子节点机也将不断增加，信息展示平台的整体处理能力将不断上升，从而提高显示效果和体验。
2、时态GIS数据管理。
市面上常见的展示GIS信息的应用可以展示三维的GIS内容，本实用新型在GIS信息中引入时间，通过记录不同时间的GIS信息，形成四维的时态GIS数据，实现了从空间到时间的转换。本实用新型可以对这种时态数据进行存储、管理、显示、操作。
3、GIS可视化。
本实用新型的可视化实现是以地球为基础，在真实对应的地理位置上展示包括建筑、自然景观等信息；同时可以展示GIS信息中的文字描述、超链接等内容，通过和用户的交互，实现信息可选择的显示或隐藏。
4、超高分辨显示。
为了最大化发挥出GIS海量信息的优势，本实用新型能够提供超高分辨显示，支持10亿像素以上超高分辨率GIS地图展示。通过引入集成大屏技术，用户不用受限于PC或移动端狭小屏幕，可以更高效地查看浏览GIS信息。超高分辨显示极大提高了工作效率和用户体验。
5、同步控制。
本实用新型在用户与GIS信息系统的交互上提供了可靠的同步控制技术，达到低延时、高精度、多维度的同步控制。
6、时态GIS对比。
超高分辨显示的应用为多任务工作桌面提供了便捷。在本实用新型中，用户可以对不同时间、空间的GIS信息进行对比。除了提供图像的对比，本实用新型还可通过数据提供具体的分析比较。
附图说明
图1是本实用新型的硬件结构图；
图2是本实用新型的数据信息管理方框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不限于此。
实施例
如图1所示，本实用新型的GIS信息管理系统，包括一台主节点机、若干台子节点机、多台显示器，主节点机通过计算机网络与若干台子节点机通信连接，每台子节点机与2-4台显示器连接。所述一台主节点机和若干台子节点机组成分布式集成系统；每台子节点机通过hdmi或vga接口连接2-4台高清显示器，拼接成大屏显示设备，每台高清显示器可视为一个显示单元，对应一个独立的显示客户端窗口。
在主节点机中配置本地GIS数据库或在线GIS数据库地址，主节点机对所配置的GIS数据库进行解析，对渲染任务进行分割，并将分割的渲染任务分配给各子节点机，控制各子节点机之间的同步显示。主节点机进行渲染任务分割时，首先获取显示单元个数及排列顺序，计算得到每个显示单元的显示比例，然后按照对应的比例为每个显示单元分割渲染任务。分配所分割的渲染任务时，对于每一帧的渲染(静态的画面视为相同帧)，主节点机通过计算机网络将当前帧渲染任务通知给每个显示单元；显示单元在接收到渲染任务后在对应的子节点机上进行渲染工作并显示，渲染完成后发送完成确认信息给主节点机；主节点机监听所有显示单元的返回信息，当收到所有显示单元返回的确认信息后，分配下一帧的渲染任务。
在本实用新型系统中，主节点机唯一，子节点机可以根据需要进行配置扩展。主节点机与子节点机之间通过计算机网络连接进行通信，实现真正意义上的无线连接。每台子节点机通过多媒体输出连接不超过4台高清显示器，每台显示器对应一个显示客户端，通过在子节点机上安装的显示客户端，在显示器上显示对应内容；通过为每台显示器配置单独显示单元，由主节点机分割视口，通知各显示单元显示内容，并控制各显示单元同步，达到同步图像切换移动等效果。
如图2所示，本实用新型的信息系统在分布式集群的平台下工作，主节点机包括GIS信息配置模块、GIS信息空间管理模块、GIS信息显示模块和GIS时态对比模块。GIS信息配置模块分别与GIS信息空间管理模块、GIS信息显示模块连接，GIS信息空间管理模块分别与GIS信息显示模块、GIS信息配置模块、GIS时态对比模块连接，GIS信息显示模块分别与GIS信息配置模块、GIS信息空间管理模块连接。
GIS信息配置模块设置在主节点机，主要实现GIS信息源的配置，支持在线和离线两种模式，可以接受在线数据和本地数据，可以根据显示需要进行相应的配置。GIS信息配置模块的在线模式通过搭建包含GIS信息的时间-空间信息模型的在线服务器，实现多平台共享访问权限。在配置完成对应服务器地址和端口号后，平台可以在联网状态下根据显示需要以图片格式从服务器获取GIS数据用于分布式显示；GIS信息配置模块的离线模式通过建立本地GIS数据库，在本地存储GIS信息的时间-空间信息模型。分布式系统中的主节点机可以在离线状态下自由访问本地GIS数据库中的数据，并根据需要获取对应的GIS图片用于分布式显示。
所述GIS信息空间管理模块，位于主节点机，主要功能为管理GIS信息配置模块中配置的在线或离线GIS数据库。将市面上常见的GIS数据格式(如矢量数据、影像数据、地形数据等)转化为分层的图片信息，通过分布式集群的时序方式，建立GIS信息的时间-空间信息模型，对数据库中的模型进行扩充编辑。GIS信息的时间-空间信息模型建立时，对于GIS图片信息，建立三维坐标系，用于存储不同空间的GIS信息，同时加入时态信息作为第四维坐标，在引用GIS数据的时候可以高效查找指定地理坐标下特定时间的GIS信息，用于GIS信息显示模块和GIS时态对比模块的数据提取分析。模型的生成主要过程为：
1.建立基于真实地理位置的GIS x-y坐标系(以下简称x-y坐标系)；
2.在x-y坐标系基础上添加时间轴，构成三维坐标系；
3.将GIS的分层图片与x-y-时间坐标系一一对应。
所述GIS信息显示模块，设置在主节点机上，主要功能为通过分布式集群的方式，将GIS信息空间管理模块中建立的GIS时间-空间信息模型进行分步渲染、同步显示。在此模块中，主节点机对GIS数据的渲染工作进行分析，并分割为与系统中显示单元个数相等的子任务。主节点机按照显示单元的位置分割视口，将对应视口的任务分配给对应的显示单元。在分布式集群的基础上，GIS信息显示模块进行显示单元的同步控制。分割的子任务，由主节点机发送给子节点机相应的显示单元，并监听从子节点机返回的确认信息，当收到来自各个显示单元的确认信息后，再次发送下一步任务。此模块的主要工作过程为：
1、对于每一帧的渲染(静态的画面视为相同帧)，主节点机通过计算机网络通讯将当前帧渲染任务通知给每个显示单元。
2、显示单元在接收到渲染任务后在对应的子节点机上进行渲染工作并显示，渲染完成后发送完成确认信息给主节点机。
3、主节点机监听所有显示单元的返回信息，当收到所有显示单元返回的确认信息后，返回步骤1，开始下一帧的渲染任务分配。
所述GIS信息显示模块中的分布式集群方式主要方法为搭建由一台主节点机和若干台子节点机构成的分布式系统。其中每台子节点机连接不超过四台高清显示器，通过为每台显示器配置单独显示单元，由主节点机与每个显示单元进行信息传递并控制显示单元进行显示。GIS信息的时间-空间信息模型是由分层的GIS图片信息通过时序算法建立，在显示数据时，可以快速提取对应图片，使用分布式集群高清图片显示方法进行显示。
所述GIS时态对比模块，主要功能为通过GIS信息空间管理模块中建立的GIS时间-空间信息模型，根据需要提取不同时间段的GIS数据进行对比，分析及预测。
在本实施例中，当用户进行拖拽、缩放等引起GIS显示图像发生变化的操作时，主节点机对图像变化进行分析，将变化值交由显示模块进行显示；对于每个显示单元，只需渲染自己显示视窗对应变化部分，达到高效显示以及同步控制的目的。
在本实施例中，当用户需要查看特定GIS信息的分析、对比、预测等，GIS时态对比模块根据从GIS信息空间管理模块中得到的数据进行建模，用于满足用户的操作需要，并将分析结果交由GIS信息解析模块进行解析，分割渲染任务，再由同步控制模块交由显示模块进行显示。
在本实施例中，主节点机一台，子节点机两台，其中主节点机的IP假定为192.168.0.60，两台子节点机的IP分别为192.168.0.61和192.168.0.62，两台子节点机各连接四台高清显示器(即4个显示客户端)。主节点机发送给子节点机的控制指令的组播地址为225.0.0.1，端口为5050。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.基于分布式集群的GIS信息管理系统，其特征在于，包括：一台主节点机、若干台子节点机和多台显示器，主节点机通过计算机网络与若干台子节点机通信连接，每台子节点机与2-4台显示器连接；所述一台主节点机和若干台子节点机组成分布式集成系统；每台子节点机与2-4台显示器拼接成大屏显示设备，每台显示器为一个显示单元，对应一个独立的显示客户端窗口。
2.根据权利要求1所述的基于分布式集群的GIS信息管理系统，其特征在于，所述每台子节点机通过hdmi或vga接口与2-4台显示器连接。
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2018
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