基于R树的分布式并行空间索引机制研究

为提高分布式并行计算环境下海量空间数据管理与并行化处理的效率,基于并行空间索引机制的研究,设计一种多层并行R树空间索引结构。该索引结构以高效率的并行空间数据划分策略为基础,以经典的并行计算方法论为依据,使其结构设计在保证能够获得较好的负载平衡性能的前提下,更适合于海量空间数据的并行化处理。以空间范围查询并行处理的系统响应时间为性能评估指标,通过实验证明并行空间索引结构具有设计合理、性能高效的特点。     

空间索引技术及其GIS应用综述

空间索引技术可提供高效的空间数据组织与管理方式,以支撑海量空间数据的挖掘与分析。针对当前空间索引存在的知识体系不明晰、选择难等问题,该文通过文献调查法和CiteSpace工具,依据空间划分及映射方法将空间索引划分为基于树结构、格网、空间填充曲线和地址编码的空间索引四大类,并综述其原理、空间结构、适用范围及在GIS领域的应用,最后对空间索引在数据组织、高效计算、可视化、可靠性等方面的研究进行展望。结论如下：基于树结构的空间索引最具普适性且可以处理多维度及多层次的数据,查询性能依赖于树结构的平衡性及数据的分布;基于格网的空间索引可以均匀划分空间以便于高效范围查询,却不适用于非结构化或动态数据集;基于空间填充曲线的空间索引可以在实现维度压缩的同时保持局部邻近性,但插入或删除数据可能导致整个曲线的重构难以频繁更新;基于地址编码的空间索引将语义地址信息转化为编码信息,便于高效检索,然而语义地址匹配仍存在较大误差和不确定性。研究结果可为空间数据组织和结构设计提供参考。     

地图数据库研究

本文在分析地图数据特征的基础上,针对如何提高地图空间查询效率这一难题,从多种地图索引方法中选择了Ｒ＋＿树索引方法,实现了Ｒ＋＿树索引的算法,最后给出了一个包括地图数据存储和索引、查询功能的地图数据库实例。     

面向集聚分布空间数据的混合式索引方法研究

空间数据索引技术可以有效地提高空间数据在存储、处理、分析以及地图可视化中的效率,其性能优劣直接影响GIS的整体性能。该文针对格网索引和四叉树索引存在的问题,提出将四叉树嵌入格网形成一种混合式空间索引结构,并分析其原理、数据结构与影响参数。理论分析及实验证明,对于空间集聚分布状态的海量地理数据而言,混合式索引方法以略高的存储代价换取了更高的检索、插入和删除效率,是一种有效的空间索引方案。     

3D GIS空间索引技术研究

概括并分析3D GIS中使用的空间索引技术,介绍各类技术方法的基本思想;对典型的空间索引方法进行分类,综合比较其优缺点和适用对象;按照空间分割方式将三维空间索引分为规则分割和对象分割两大类,规则分割包括规则网格、BSP树、八叉树、KD树、KDB树和R树系列等,对象分割则通过层次包围体来实现。指出在3D GIS实际应用中,应根据实际情况和应用需要组合多种索引技术,进而生成灵活、高效的索引机制。     

动态广义表空间索引方法

提出了一种新的动态空间索引结构X-Lists,设计实现了X-Lists的动态插入、动态删除、查找等算法,并进行了算法实验。X-Lists是一种支持高维点查询和区域查询的广义表,实验表明,X-Lists在索引构建与区域查找方面性能明显优于现有R-Tree及其改进索引结构。     

泛型聚类排序3DR树批量构建算法

提出一种新的泛型3DR树批量构建算法,其核心思想是通过三维空间聚类和空间排序操作,使得在空间位置上邻近的空间对象在R树中处于尽量邻近的叶节点上,从而减少这些空间对象之间的交叠范围.对于给定的三维空间对象集合,首先依照其中心点进行距离相关性聚类,分为K类;对每类空间对象集进行3个分量方向上的扫描排序,再对每类的中心位置进行扫描排序;最后采用倒序批量构树方法构建R树.该算法比已有的R树构建算法有更高的时间和空间效率.     

基于P2P的空间查询路由算法综述

介绍对等网络的历史与典型模式,给出路由的基础概念.列举基于P2P的查询路由经典算法(Chlord、CAN、Pastry等)和相关改进算法(Kademlia、Emergint、SmartBoa等).结合空间数据的特点,综述基于P2P的空间查询路由算法,如共享兴趣点算法、基于Chiord构造内容访问、超级对象、位置复制和几何距离模式的算法.以及空间划分格网、依维度优先级的查询算法和服务封装算法.良好的空间路由算法能够提高网络的性能和执行效率,推动空间信息领域的发展.     

对象关系数据库中的时空索引机制研究

时空数据库是近年来地理信息科学与数据库技术领域研究和应用的热点，其中时空数据模型和时空数据索引技术是时空数据库的关键。为了提高时空数据库查询处理的效率，在基于时间片的连续快照模型基础上，改进了PP-TPR树索引。该索引技术不仅可以处理普通的空间查询（点查询和范围查询），在时间维度上还可以支持单纯时间维度的查询、历史状态查询、预期状态查询以及时空一体化的复杂查询。在实例研究中，采用对象关系数据库PostgreSQL作为时空数据类型和时空数据索引的实现平台，初步验证了上述时空索引技术的有效性和实用性。     

基于数据分治与双层索引的并行点面叠加分析方法研究

地图叠加分析是一种计算密集型算法,并行化计算是加快算法执行速度的一种有效方法。该文研究分布式环境下的点面图层并行化叠加分析方法与实现。首先根据点面叠加的特点设置并行数据分解的方式,基于分治法分解空间数据,在并行系统下将地理要素分而治之。然后引入双层索引的并行叠加机制,一是对面图层根据Hilbert空间索引的排序方式分发数据,二是对点图层建立四叉树索引,对每一个进行相交运算的多边形进行快速过滤和求交。最后在Linux集群系统下实现该并行算法,其一利用MPI分布式计算环境实现在整体计算框架下的消息通讯模式的并行,其二在每个子节点中实现基于多核OpenMP工具的本地并行化。结果表明,利用双层空间索引分治的方法可实现并行数据分块,各子节点实现独立计算,减少并行系统中的I/O冲突,并行加速比明显。该方法对矢量地图运算的并行化进行了有益的尝试,为大数据时代的空间数据分析提供一种有效的途径。     

盐度对红树植物影响研究

盐度是红树植物的一个主要环境因素,也是目前红树林造林成活率高低的一个关键因子。由于长期适应潮间带海水环境,红树植物形成了一套适应于一定盐度的耐盐机制。盐度会影响红树植物的组织结构,热值变化,从而对红树植物的生长产生影响。盐胁迫时,红树植物抗氧化酶活性,相容性物质的合成都增强,对不同离子的吸收也会发生改变。综述了盐度对红树植物的影响及相关机理,包括了生长、组织结构、离子水平、抗氧化酶活性、热值变化、相容性物质合成6个方面,指出了今后研究应重视的几个方向。     

基于四叉树的地形可视化研究

在分析四叉树多分辨率地形表示模型的基础上,描述基于四叉树的地形可视化基本过程。为使四叉树多分辨率地形可视化方法适应于更多的应用环境,探讨四叉树多属性节点评价函数的构造方法,通过调节评价函数中各属性评价值前的权值,使得多个属性共同影响地形简化的同时,又能保证应用环境中重要的属性信息失真最小。     

基于常识的空间推理研究

空间推理是空间信息智能化处理的难题之一,目前的空间推理过程缺乏柔性化与智能化的一个重要原因就是不能有效利用常识。该文中阐述常识、常识推理及常识的表示,研究空间推理、基于常识的空间推理的关键技术及其在空间信息处理中的作用。最后结合基于常识的空间推理的空间可视性分析示例,提出利用空间常识提高空间信息处理系统智能性的思路。     

基于GIS的区域规划研究

在简要分析区域规划的发展历程和当前面临的新挑战的基础上，探讨了GIS在区域规划研究中管理数据、分析数据、辅助决策和表达规划成果等几个方面的应用，并就GIS在县域城镇体系规划中的应用给出了一个探索性的实证研究，介绍了ArcGIS8．1和MapObjects2．0在县域城镇体系发展现状、发展规划研究、规划成果表达中的应用，最后得出GIS在区域规划中有着广阔应用前景的结论。     

河北平原第四纪地层划分研究

通过对以往地层岩性、成因类型、结构、标志层1、4C、古地磁、钻孔等资料的重新分析与对比,依照《中国地层指南》对河北平原第四纪地层进行了重新划分和修订。以2.58 Ma为第四系下限,以0.78 Ma为中更新统底界,以相当深海氧同位素5阶段开始的0.128 Ma为上更新统底界,以大体相当深海氧同位素1阶段开始的0.01 Ma为全新统底界,修订后的河北平原第四系厚度减小40~220 m。该文是在以往研究基础上对河北平原第四纪地层划分的一次探讨,其成果为建立华北平原含水层结构模型搭建了平台。由于一些小区缺乏古地磁测年资料,而标志层、沉积物颜色特征界限又不明显,故影响了第四系下限和各统底界划分精度。     

基于知识图谱的公共自行车出行研究进展

公共自行车作为一种新兴的公共交通方式,在全世界范围内迅速发展。本文采用知识图谱分析和传统文献研究相结合的方法,利用信息可视化软件CiteSpace对公共自行车出行的文献信息进行了分析,对该领域内高被引文献、热点关键词、热点期刊、热点研究区域、热点作者进行了梳理。主要结论为：①研究内容和研究方法日趋多元化。研究主题聚焦于公共自行车用户及出行特征,公共自行车出行的影响因素,公共自行车对其他交通方式以及健康、环境的影响。②不同地区公共自行车用户社会经济属性和出行特征存在差异。出行目的与公共自行车出行时空规律相关。③影响公共自行车出行的因素主要有用户感知、气象特征和建成环境。公共自行车出行对交通系统、城市环境及居民健康产生了积极影响。④中国公共自行车的发展实践需要从经营运作、规划管理、系统服务、宣传推广4个方面进行提升。     

基于GIS-DEA的城市规划实施效率研究

以空间和非空间构成的城市新复合体理论为基础,把城市规划实施效率评价分成空间效率评价和非空间效率评价.构造空间转移率和吻合率指数,利用GIS空间分析技术评价空间效率,运用数据包络分析DEA模型中的综合效率指数评价非空间效率.以合肥市总体规划实施效率评价为实证,具体应用了基于GIS-DEA的城市规划实施效率综合评价技术,结果表明:基于GIS-DEA的技术方法能有效克服传统的主观定性评价技术的不足,可以更客观、理性和全面地评价城市规划实施效率,为城市规划实施效率研究提供一定的参考价值.     

海岸风沙地貌台风响应研究的现状与趋势

基于台风对海岸风沙地貌影响研究发展的简要回顾,概括了国外近期在海岸沙丘风暴响应的差异性及其机理、风暴响应沉积特征以及新技术应用等方面的主要进展,认为国内适时开展台风对海岸风沙地貌形态与沉积特征影响研究十分必要,建议以华南为研究区域,通过对台风前后不同类型海岸沙丘形态变化的高精度测量、非台风季风沙运动过程的定位观测以及沙丘沉积物的系统采样分析等,研究华南海岸风沙地貌形态和沉积变化与台风间的相互联系,探究台风对华南海岸风沙地貌的作用规律,建立华南海岸风沙地貌的台风响应模式。     

基于企业服务总线的网格GIS集成研究

在面向服务的分布计算架构中,企业服务总线(ESB)提供了服务间智能化集成、管理、中介和交互功能。在利用网格架构的面向服务体系结构中,总结如何利用ESB灵活、开放的集成异构多源的GIS平台和数据源。整体架构基于OGSA,服务集成采用ESB,网格门户和实际GIS平台通过ESB连接,形成基于总线消息驱动的智能化服务集成网格系统。该系统将在Internet平台上广泛互联现有的GIS资源,实现GIS"单系统映射"。通过细粒度服务搭建和配置,生成GIS实例,直接而简单地满足具体的业务需求。     

坡面对全球可照时间影响的解析研究

根据坡面日出日没时角配置关系及其变化规律可得到在全球坡面可照时间的具体计算公式,它们是太阳赤纬、坡度、坡向和纬度的函数。根据各种情况下坡面可照时间对坡度或坡向的偏微分可以证明,全球的坡面可照时间总是随坡度的增加而减少或保持不变,而全球坡面的可照时间随坡向的增加则是或增加、或减少、或不变,并在一定条件下存在使坡面可照时间有极大值和极小值的坡向,这些坡向是纬度、太阳赤纬和坡度的函数。