3sNews讯 为期两天的2012地理信息开发者大会(简称：WGDC)在北京国家会议中心举行，本次大会以“新技术、新模式、新商业”为主题，是地理信息领域最具影响力的技术性盛会，其宗旨是不断引领和促进地理信息技术的创新与变革。在第二天的“三维可视化与虚拟现实”分会场，中国惠普信息产品集团工作站业务部产品总经理陈立发表了题为《高性能图形工作站，构建三维地理信息系统的完美基石》的演讲。
以下为文字实录：
大家上午好，很感谢主办方邀请我们参加今天的会议。
今天大会的主题主要是GIS地理信息系统，可能在座的很多朋友会问跟工作站有什么关系?我本人使惠普工作站的负责人。很多人说在GIS的工作领域当中更多使用的是PC、服务器，很少有人用工作站，甚至很少人听说过工作站这样一个名词或者产品，我简单大概回顾一下工作站的起源。从产品的时间上来讲，工作站的产品出现与我们现在大家所常用的PC早很多，从这个名字上来讲，最早的是相对于我们之前大家年轻一点的朋友不太熟悉的，就是之前的主机或者是小型机，或者是大型机，或者是中型机等等，这是在二三十年前的情况。基于当时UNIX的系统出现的工作站，惠普第一台有现代外观或者感觉的工作站最早是1978年出现的。我们市面上很多领域最早第一台PC是80年代初的时候，所以说工作站的出现早于以前的PC。工作站从起源上，也集成了很多服务器的一些特性，特别是它在一些技术的使用上，都跟服务器也很相似。
既然说是工作站，在地理信息系统来讲，主要是什么样的人会在什么情况下可能会使用工作站呢?这是一个非常典型的地理信息系统GIS的系统划分，在座很多媒体都很熟悉。在这样一个市场划分领域，具体的我们主要是面临这样两种类型的用户。第一就是商业型的阶级用户，第二就是专业型的或者技术型的用户。商业型的用户这里面就是一个典型他们主要做的事情，包括数据的采集或者是捕捉，无论是通过航空、卫星或者是遥感等等获得数据，对数据进行加工处理，变成一些我们所需要的信息。最终你是要把它变成一个应用或者服务，也就是我们在最右边，在这样一个领域里面。比如我们可能熟悉的比如像气象、地质勘探，还有我们现在可能一般的人最了解的谷歌，提供这种地图服务的企业。它在这种数据的采集、处理以及最后生成的解析过程当中有很多情况下都是作为一个工作站来提高速度和效率的。在这里面对于技术型的用户来讲，可能更多的是来自于一些公用部门，比如说政府或者是提供公共服务的技术专家型的，比如气象，他们要分析一些云图，比如地质灾害的生成或者形成过程造成灾害情况的分析，这是相对来讲比较技术型的用户。他们主要是利用工作站提高速度，使得他们在最短的时间内基于这些分析或者处理以后，得出一个结论，为政府的决策人提供决策上的支持。
我们在工作站应用的领域里面，从下往上来讲是绘图部分，制图基本上有差不多将近一半左右的用户来看。再往上就是遥感，在遥感领域，数据的采集处理以及在解析的过程当中，基本上差不多有超过一半的在使用这种工作站级别的。再往上就是摄影，像刚才四维的街景采集的方式，很多情况下是用工作站的形式。这边是典型的GIS的数据采集以及分析整理的过程，在座各位很熟悉了，我也不细讲这个过程了。在这样一个过程当中，比如在数据的处理以及分析过程当中，特别比如像刚才四维介绍的街景，那是最原始的数据，要把这些数据转化成计算机能够处理，以及最后你想生成的信息的模式，或者往这个方向去准备，还有数据来源是多种形式的，可能也有照片、视频，还有地理位置等等，最终要把它整合到一起去。在这种过程中，就可以由工作站来做这样的事情。工作站在存储能力上，比一般的PC机要大很多，甚至基本上现在可以达到中小型服务器的规模。到了解析这个过程当中，可以说工作站的应用是最多的，刚才腾讯的朋友也来介绍了，现在叫直观化，也就是要用你的第一视角，你最开始习惯的方式来去理解和看待这些数据。GIS也是这样，无论是通过什么样的方式采集的这些数据，最终的表现形式都是我们人眼能够看到的情况表现出来。在这个时候，中间就有一个过程，以前是从另外一个角度，比如从高空航拍也好，或者卫星也好拍的照片，最终要变成一个人站在面前的平视或者是俯视的角度。从高度来讲，可能把一些位置关系，因为往往不是立体的，可能是平面的图片，但是要通过计算机的处理，把它变成三维立体的，有距离感、前后感、明暗感，甚至还有颜色光的变化，这个过程当中也是需要大量的工作站。我们在后面有一个非常好的显示。
对于整个工作站来讲，系统比较强大，速度很快，效率很高。同时由于工作站上我们集成了很多一些特殊的，或者是针对工作站的专用软件或者工具，可以使得这些使用者彼此之间可以有些协同工作。下面给大家举两个例子，工作站和PC到底能快到什么程度，这是泰国，面积是51万平方公里，是通过70多张卫星拍的照片，5个波段的光谱拍摄下来的。这是卢森堡，是欧洲一个很小的小国，那个国家是钢铁多、是2千多平方公里，比北京还小，北京的核心城区大概是1千多平方公里，行政区域大概1万多平方公里。是通过4千多张航拍，可以看一下数据量，这个航拍是1.2TB。大家可以看一下我们这边的测试结果，这是泰国的情况，上面那个图是用普通的PC机做整个数据的储备和整理，最后所用的时间，480个小时，也就是20天。在下面分别是用我们惠普的入门级，就是最低端的工作站和最高端的工作站处理所用的时间，大家可以看到，这两个时间完全不在一个数量级上，最下面是8小时，最上面是11小时，用一个白天就做完了，这边是连续工作20天，下面是把这个图拉大以后可以看一下，这个时间，在800的时候是惠普最顶级的，也是整个市场当中最顶级的工作站了，可以看到时间速度非常快。如果要是一个商业型的用户来讲，做同样一件事情，你用一个白天的时间和用20整天的时间，对于企业的效率是不可比的。哪怕我是一个企业，我是做公共服务的话，在最短的时间内做这样的事情，可以给出我的意见或者结论给这些行政部门做一个决策性的支持。下面是卢森堡，因为它的数量大，时间上差别更大，用普通PC机是3600个小时，差不多150天，也就是5个月的时间处理完这么一个图。用工作站来讲，只有76个小时多，也就是三天多的时间，这个差别更大了，这就是工作站在做地理信息准备过程当中所花费的时间。
刚才说了，为什么工作站有这么高的速度?刚才也谈到了，工作站的起源最早是来自于服务器，主要面向的应用类型就是图形图像的处理，还有高性能的计算，对于可靠性要求比较高的用户来讲，一般都选择工作站。同时在硬件上工作站还有很大的特点就是图卡，也被叫做图形工作站。一般的工作站来讲，会配专业的显卡或者是图卡，这个是与PC机上或者是家用办公上图形显示设备的图卡是完全不一样的。
我们惠普来讲工作站的产品是业界来说最全的，中间这一个是我们的Z系列的台式工作站，我们有大概4个型号5款。最左边的是我们的移动工作站，也就是笔记本。刚才四维的朋友介绍他们野外的数据采集车，我知道石油勘探行业也有野外数据采集车，他们用的基本上内部是带一个台式工作站，若干个移动工作站，数据量很大，一小时都是几十个GB的数据量。移动工作站来讲，他们可以实时不断的处理数据。同时所有移动工作站的设计上，是按照美国的军用标准来设计的，抗震、防尘、防水，还有防雾这种野外环境来讲，要求是达到军用的标准。另外还有一个图形显示，相对于GIS，里面可能只是针对的图形的真实性，色彩的准确度和丰富程度可能要求不高。我们惠普有一个特点就是Dreamcolour，这是技术在数字娱乐传媒行业，就是电影或者动画片，或者是广告印刷这个行业来讲是非常有名的专利技术。通过名字来讲大家可能听着很像，有一家非常有名的动画片的制作公司是Dreamworks，梦工厂，我们最早是为了满足梦工厂的要求而设计的，主要是色彩的真实，可以超过11种颜色的显示。如果你用多个电脑看数码相机拍的照片肯定有这种感觉，同样一张照片，在不同的计算机上或者在不同的屏上可以看到色彩或者颜色是有偏差的，这是计算机上色彩不一致，Dreamcolor是在这个时期。
今年3月份的时候，我们又出了一个业界第一款一体机，这是一体式的工作站，是一个工作站，但是是一体机，是27寸的，可以显示11种颜色。针对GIS来讲，我们是有些推荐的，根据您不同的应用，我们可以根据应用的情况不一样，选择不同的平台。这个我们以Esri这个软件来举例，这边的用户可能用普通PC就够了，再往上，不同用户的应用软件可能需要配置升高，基本上就进入工作站这个领域。实际上在国外来讲，Esri很多用户也都是惠普的用户。
刚才说了，工作站领域很重要的硬件产品就是图卡，根据应用不一样，要选择不同类型的图卡，这样的话才能达到这个图形显示的效果，这个也是一样，根据不同的应用要选择不同的类型。其实很多用户在使用过程当中也许没有注意这样一个细节或者是忽略这样的过程，这样的话，使得它的使用效果会很差。但是往往会产生到底是软件的问题还是水平的问题?其实往往就是说，你的硬件配置和你的软件没有匹配上，就是你用得很好，这个软件有很好的功能，但是你的硬件选择不合适，导致软件的功能没有得到充分的发挥。这是我们一些推荐，在制图方面来讲，我们第一个工作站就足够了，在遥感方面来讲，相对来讲肯定档次要升一下，因为遥感的数量相对来讲比较大，数据处理起来比较复杂。在测量方面来讲，基本上用户在国外全部都是用工作站来做数据处理。因为处理完以后还有仿真的问题，基本上都在中高端以上，这种硬件平台是两颗处理器，不是单处理器。在工作站上，在GIS方面，相对来讲在气象部门我们看到了很多，比如像中央电视台，大家可以看到他们是多频的。大家知道，我们现在面前这个大的屏幕，我估计是150-200寸以上，它的分辨率是多少?实际上跟那边笔记本的分辨率是多少的，这个大的屏幕别看尺寸可能是200寸，那边只是14或者是15寸，但是它的分辨率和像素点同样是一样的。如何做到这么大的显示面积像素点上去呢?对于PC机来讲解决不了问题，这个就可以交给工作站，这边是1920-1080，这边是5760-1080的像素，这种显示的时候，只有工作站上的图卡才能支持这种输出，才可以用这么多显示器拼成一个大图过来。如果看地图几千、上万平方公里的话，如果很小的尺寸，就不一定看得很全。特别是我们的笔记本，移动工作站，我们一个移动工作站加上外挂的显示器，再加上自己的，总共有五个显示器，数量是非常大的。
我知道今天在座的有很多GIS的开发者，所以我特别加了一个，目前来讲在CAD领域和在数字娱乐传媒领域非常热的，也是在学校里面非常热的技术叫做GPU的计算，或者叫GPU的加速等等，各种各样的叫法。基本做法就是，一般的计算机处理单元是靠我们的处理器，叫CPU。另外还有一个很强的处理器在你的图卡里头，这个图卡是叫GPU，是图形处理器。CPU来讲是处理一些复杂指令，GPU的计算能力很强，但是只能处理一些简单指令集。比如从核上来讲，现在我们用的显卡内核有448个，但是一颗CPU有多少?我们的工作站上一颗CPU的话现在到六核，很快到八核，两颗CPU最多也就是16核。从CPU的核来讲，远远少于GPU的核。但是对于一些图形计算或者是图形数来讲，其实计算并不复杂，只不过计算量非常大，可以说是海量的处理，但是它的计算并不复杂。这个时候，人们就想我可不可以把我有些程序或者是有些计算，我不让CPU去运行，而是把这段程序拿出来编译一下送到图卡的处理器里头，让GPU帮我去计算，算出这个结果。这边就是基于CPU+GPU+GPU的实时渲染，这是非常热的。第一个CPU是计算机里面的CPU，第二个GPU是图卡的，第三个GPU是基于GPU的计算法。简单来讲就是一个图卡，把图卡的显示输出的部分切掉，或者说拿掉，只剩下这个图形处理的部分。在这底下有一个计算量，有一个计算尺度大家可以看到，如果我用8个CPU核，2个四核CPU做一件事情，如果熏染的话，比如速度是1的话，随着图卡的升高，可以到2倍以上。但是如果你一个图卡加上计算卡的话，速度可以达到6倍以上的速度。右边是一个实景图，大家看一下这个车的反光镜，里面有对另外一个车的反光，这个反光是计算机做出来的。随着你这个车运动过程中的反光，也实时改变着反射的场景。以前在做这样事情的时候，是调整这台车的位置，这个里面计算机的指数在模型建模的部分做调整。但是你要想显示出这样的效果，这个时候马上去做渲染，你可能要等很长时间，少则可能几十分钟，多的话要几天。我记得前两天我们去一个公司，他们最早最大的一个渲染是20个小时，用Z800只有3个小时。如果这边的部分一旦做了更改以后，可能大概几十秒钟这个渲染就完成了，这个时候在这个过程中，它的渲染不是在CPU图卡里面做的，而是拿到专门的GPU计算卡去做。这个编程的开发实际上很简单，也不复杂。在座各位如果感兴趣的话，有这样专门的课程和培训，有教科书，很简单。
我们的工作站还有一些专门的工具软件，这些工具软件只是针对工作站用户的，我们叫Acrobat X Pro，对于企业来讲，比如说我是一个设计单位，我给用户设计一个建筑。用户肯定想看，你设计完了以后它的外观是什么样的感受，你最好让我看一下。可是我又不方便，或者说我又不能把我设计的数据给你，我只能让你看到这个结果，但是我又不能把我的数据给你，给了你数据以后，对于我来讲，我的数据安全就是一个很大的问题，也许用户拿到我的数据以后不跟我机遇合作了，他找别人去，在这个数据上继续做下去，跟我没什么关系了。这个时候，我们就可以用Adobe的Acrobat软件，你把你设计的图形图案，各种各样类型的数据，不单纯是文字、图表，还可以有声音、影像，还有CAD的三维设计，全部嵌入到一个PDF格式的文件里去。然后你把这个文件发给你的用户。你的用户只需要到Adobe的网上下载Acrobat read就可以阅读，这个是三维，可以是交互的，可以自己设计，打包进去。这个时候我既可以让我的用户看到我给他设计什么样的，同时我也可以把原始我最初的数据给他，保证了我数据的安全性，保证了我的知识产权安全。对于企业来讲，这个软件是非常有吸引力的，因为它可以把多种格式的数据嵌入进去。哪怕你是学校老师，你可以把你教学的PPT放在里面，或者教学的声音、录音放在里面，甚至一些实验的演示都放在里面。但是没关系，别人拿不走，因为他只能看到你的PPT，或者是只能看到PDF文件，原始数据都在里面。
我今天要讲的内容就是这些，谢谢大家!
(以上内容根据速记整理，未经本人审核)
{{item.content}}