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1對靶場空間數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理

在靶場gis系統(tǒng)設(shè)計中，必須充分考慮靶場試驗區(qū)域廣闊、地理環(huán)境復(fù)雜的特性，并且由于靶場試驗所需地理信息數(shù)據(jù)的精度高，使得相同面積下靶場使用的地理信息的數(shù)據(jù)量更大。為滿足靶場GIS系統(tǒng)海量地理信息數(shù)據(jù)存儲要求，必須對靶場地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理。目前，在GIS研究領(lǐng)域中，對地理信息數(shù)據(jù)的壓縮技術(shù)較為成熟。當(dāng)前，主流壓縮方法有：針對地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的道格拉斯——普克法、垂距法、基于小波技術(shù)的壓縮方法，以及針對柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的雙線性內(nèi)插值法、最鄰近插值法、GIF層次壓縮算法和JPEG層次壓縮算法等。以上壓縮算法均為成熟的壓縮技術(shù)，可直接應(yīng)用于靶場GIS系統(tǒng)的設(shè)計中。

2GIS系統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)調(diào)度

在GIS系統(tǒng)硬件環(huán)境設(shè)計完成，軟件設(shè)計人員將確定系統(tǒng)地圖繪制所采用算法后，GIS系統(tǒng)的地理信息數(shù)據(jù)調(diào)度的作用是提高系統(tǒng)組織和調(diào)度信息的效率，GIS數(shù)據(jù)調(diào)度算法科學(xué)與高效程度將決定系統(tǒng)完成地圖顯示所需時間長短的關(guān)鍵。GIS數(shù)據(jù)調(diào)度方法主要是數(shù)據(jù)何時讀取、怎樣讀取以及數(shù)據(jù)處理策略的問題。當(dāng)前，GIS數(shù)據(jù)調(diào)度技術(shù)應(yīng)用較為成熟，在GIS系統(tǒng)設(shè)計中大多將緩存技術(shù)和多線程技術(shù)相結(jié)合使用，以完成系統(tǒng)對地圖數(shù)據(jù)的組織和調(diào)度。

2.1數(shù)據(jù)預(yù)加載緩存技術(shù)目前，較為流行的緩存技術(shù)主要有：空間數(shù)據(jù)預(yù)取算法及快速訪問技術(shù)，根據(jù)WebGIS信息被訪問的頻率提出的預(yù)測模型，切片緩存技術(shù)，以及地圖快速漫游的雙緩存策略，基于多任務(wù)的多緩存技術(shù)等。本文重點研究數(shù)據(jù)預(yù)加載技術(shù)在靶場GIS系統(tǒng)中進(jìn)行地圖縮放、漫游過程中的數(shù)據(jù)調(diào)度應(yīng)用。GIS系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前屏幕中顯示內(nèi)容，預(yù)斷接下來可能被訪問到的地理信息內(nèi)容，在用戶開始操作之前，應(yīng)用多線程技術(shù)進(jìn)行預(yù)先讀取，減少用戶對地圖操作產(chǎn)生的時間延遲，盡可能滿足用戶對系統(tǒng)顯示的實時性要求。GIS系統(tǒng)預(yù)加載算法設(shè)計時，應(yīng)主要考慮用戶操作過程中，視點的移動速度、方向、加速度、地理信息數(shù)據(jù)量、顯示屏幕刷新率，以及系統(tǒng)內(nèi)存容量。

2.2多線程技術(shù)的雙緩存策略在現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取顯示時，從內(nèi)存直接讀取數(shù)據(jù)到顯存進(jìn)行顯示的速度明顯要比從磁盤讀取數(shù)據(jù)到顯存進(jìn)行顯示的速度較快得多，尤其是在信息量較大的情況下。若要完成對GIS系統(tǒng)中大量地理信息數(shù)據(jù)預(yù)先從磁盤讀取到內(nèi)存中，系統(tǒng)內(nèi)存中應(yīng)保留足夠的緩沖空間。雙緩存機(jī)制是結(jié)合數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)分塊的特點，在內(nèi)存中建立一個緩沖區(qū)，作為裝載高程及紋理數(shù)據(jù)的二級緩存，當(dāng)數(shù)據(jù)調(diào)度服務(wù)中心接收到請求的數(shù)據(jù)的存儲信息后，從緩存管理器中查詢地形數(shù)據(jù)是否在緩存區(qū)中，如在緩存區(qū)中，則直接發(fā)送給地形可視化系統(tǒng)；否則從磁盤中讀入相應(yīng)的數(shù)據(jù)放入緩存，再發(fā)送到可視化系統(tǒng)。為了保證GIS系統(tǒng)在顯示場景繪制過程中的穩(wěn)定性和連貫性要求，避免顯示畫面出現(xiàn)停頓現(xiàn)象，在系統(tǒng)設(shè)計中多采用多線程技術(shù)。當(dāng)前，GIS系統(tǒng)設(shè)計中大多將多線程技術(shù)和緩存技術(shù)配合使用，實現(xiàn)對GIS地理信息數(shù)據(jù)的調(diào)度與顯示處理。基于多線程技術(shù)的雙緩存策略就是一種典型的用于地圖漫游的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，它較好地解決了漫游中出現(xiàn)的屏幕閃爍問題。以下將針對靶場GIS系統(tǒng)在進(jìn)行地圖縮放和漫游時采用的數(shù)據(jù)調(diào)度方法及調(diào)度過程進(jìn)行研究。

3靶場GIS地圖縮放與漫游數(shù)據(jù)調(diào)度

3.1靶場GIS地圖縮放數(shù)據(jù)調(diào)度首先，對靶場指揮顯示系統(tǒng)中使用的地圖數(shù)據(jù)按照金字塔型存儲結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲。在靶場GIS系統(tǒng)對地圖進(jìn)行縮放操作時，依據(jù)所需完成的縮放倍數(shù),從系統(tǒng)存儲中將相應(yīng)等級的地圖數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存進(jìn)行處理并顯示即可。在靶場GIS地圖數(shù)據(jù)組織調(diào)度設(shè)計中，我們采用數(shù)據(jù)預(yù)加載和漸進(jìn)顯示相結(jié)合的方法實現(xiàn)。

3.1.1數(shù)據(jù)預(yù)加載數(shù)據(jù)預(yù)加載是指在執(zhí)行縮放操作前，系統(tǒng)根據(jù)可視區(qū)域內(nèi)顯示的地圖信息等級，將與其相鄰的多個等級的地圖數(shù)據(jù)讀取并存儲于內(nèi)存，作為緩存數(shù)據(jù)，可大幅減少由于系統(tǒng)要從外部存儲設(shè)備讀取所需地圖數(shù)據(jù)時浪費的大量時間，提高整個系統(tǒng)進(jìn)行地圖縮放操作的效率，滿足用戶對地圖縮放操作過程中顯示的實時性和流暢性要求。數(shù)據(jù)預(yù)加載的方法簡單易行且效果明顯，可直接應(yīng)用于靶場GIS地圖數(shù)據(jù)組織調(diào)度的設(shè)計中。

3.1.2漸進(jìn)顯示在靶場GIS系統(tǒng)中采用漸進(jìn)顯示技術(shù)的主要目的，是解決系統(tǒng)在對地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示的過程中可能出現(xiàn)的延遲問題。系統(tǒng)操作人員執(zhí)行地圖縮放操作后，系統(tǒng)首先將對操作所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量進(jìn)行判斷。當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時，系統(tǒng)將無法滿足用戶對快速繪制地圖并實時顯示的要求，導(dǎo)致系統(tǒng)顯示延遲。為保證系統(tǒng)顯示的流暢性，我們對擬顯示的圖像采用算法進(jìn)行抽點處理，重新生成一幅較低質(zhì)量的圖像進(jìn)行替代后，快速顯示出來。與此同時，系統(tǒng)將在后臺對操作所需數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理完結(jié)后由系統(tǒng)完成刷新并重新顯示。因此，GIS用戶在操作過程中，將產(chǎn)生漸進(jìn)顯示的視覺效果。通過該處理方法，可在一定程度上緩解因操作人員頻繁進(jìn)行縮放操作時，帶給系統(tǒng)顯示畫面的停頓感，減小了用戶的視覺延遲效果，確保靶場指揮顯示系統(tǒng)GIS地圖顯示實時性和流暢性。

3.2靶場GIS地圖漫游數(shù)據(jù)調(diào)度在靶場GIS系統(tǒng)中，地圖漫游速度及平滑程度是靶場GIS系統(tǒng)顯示能力的重要技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)前，GIS系統(tǒng)在地圖漫游調(diào)度設(shè)計中，大多采用多線程技術(shù)以消除漫游時可能產(chǎn)生的屏幕閃爍和畫面停頓不連續(xù)的問題。以下，主要討論采用雙緩存策略實現(xiàn)靶場GIS系統(tǒng)地圖漫游數(shù)據(jù)調(diào)度設(shè)計。靶場GIS系統(tǒng)運行時，首先在系統(tǒng)內(nèi)存中開辟兩塊緩存空間，專門用于存放繪制好的地理信息數(shù)據(jù)，我們將其定義為前臺緩存和后臺緩存，緩存的大小應(yīng)遠(yuǎn)超實際屏幕地理信息數(shù)據(jù)量。當(dāng)靶場指揮操作人員進(jìn)行地圖漫游操作時，靶場GIS系統(tǒng)啟動前臺線程，組織所需地理信息數(shù)據(jù),將其繪制完成并存儲在前臺緩存中。在系統(tǒng)進(jìn)行漫游操作過程中，若實際屏幕的中心位置偏離預(yù)先設(shè)置的觸發(fā)邊界，系統(tǒng)將立即啟動后臺線程，以新的地理位置為中心組織對應(yīng)的地理信息數(shù)據(jù)，完成地圖繪制并存儲在后臺緩存中。當(dāng)屏幕中心移動到切換邊界時，系統(tǒng)將后臺緩存中繪制好的圖像拷貝到屏幕的顯示緩存中，同時完成前后臺緩存的切換。循環(huán)往復(fù)，屏幕總是顯示已繪制好的地圖畫面。采用多線程的數(shù)據(jù)調(diào)度能有效提高靶場GIS系統(tǒng)在地圖漫游操作時，屏幕顯示畫面的實時性和地圖漫游顯示的平滑程度。

4結(jié)束語

本文主要介紹了如何在靶場指揮顯示系統(tǒng)中快速顯示電子地圖的典型方法，并對靶場GIS系統(tǒng)中的電子地圖縮放和漫游的數(shù)據(jù)調(diào)度方法做了詳細(xì)研究，可推廣應(yīng)用于靶場指揮顯示系統(tǒng)建設(shè)中，滿足靶場在試驗過程中實時有效進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)度，并對電子地圖進(jìn)行快速操作的要求，為靶場首長機(jī)關(guān)對試驗的實時、科學(xué)指揮的提供決策支撐。

作者：楊斌單位：云南省電子工業(yè)研究所