基于WebService的地球系统碳循环建模框架研究

在分析了现有地球系统碳循环模型后,提出了基于WebServices的建模框架方案。定义了地球系统碳循环建模框架的体系结构,设计了地球系统碳循环模型服务的元数据。最后,构建了地球系统碳循环模型服务祸合与兼容性校验方式。实验表明,基于WebServices的地球系统碳循环建模框架可以实现网络环境下异构碳循环模型服务的集成建模。     

非差模式的GNSS数据并行解算设计及实现

基于精密单点定位技术的非差模式是当前GNSS数据处理的主要策略之一。随着测站规模的增大,非差模式的处理时间也线性递增,传统的串行处理方法需消耗大量的计算时间。采用工厂模式和责任链模式实现了非差精密单点定位;利用轻量级的并行编程技术从底层设计并实现了基于任务的非差多核并行解算;进一步在网络多节点环境中建立并发布非差计算服务,实现了网络多节点协同并行解算GNSS数据。通过大量数据的测试与试验,验证了多核多节点的非差并行解算方案的高效性。试验结果表明,单节点多核并行、双节点网络并行、四节点网络并行、六节点网络并行的计算效率分别比单节点串行方案平均提高了2.74,5.30,9.38和14.69倍。     

语义描述驱动的启明星一号自主任务规划方法

卫星任务规划是合理配置卫星资源,获取有效数据的重要途径。针对启明星一号卫星在无用户观测需求时存在的资源浪费问题,提出一种语义描述驱动的启明星一号自主任务规划方法。首先通过分析对地观测目标的特征及其对遥感数据的需求特点,构建了全球任务语义描述模型,为卫星的自主任务规划提供了基础数据库。然后基于该描述模型,设计了一种卫星自主任务规划方法,通过构建任务规划模型,能够实现对高价值目标的自主规划,提高卫星数据获取效率,最大程度地发挥卫星的在轨应用价值。最后基于启明星一号对该模型进行了方案验证,证明了该方法的可行性,可适用于不同类型遥感卫星,在未来遥感星群实时智能服务应用中能够发挥一定的价值。     

基于Hadoop的云GIS体系结构研究

在研究现有云GIS体系结构的基础上,以开源云计算平台Hadoop为基础,设计并实践了一种云GIS体系结构。本结构分为物理层、云平台层、服务层、应用层等四层。其特点是利用HBase对海量空间数据及部门业务数据进行分布式存储以解决HDFS不善管理小文件的缺点;运用MapReduce技术将GIS的分析任务分布于集群节点进行处理以提高计算效率。文章最后设计并实践了基于云平台的空间数据分布式存储与标准地图服务发布,实践表明,本文提出的体系结构具有很好的合理性和可行性。     

一种基于剖分格网的新型导航定位服务方法

提出一种基于剖分格网的新型导航定位服务方法。首先,将剖分格网编码引入到导航服务体系中,使导航接收机新增网格编码输出模式;然后,将后台的导航服务空间信息进行格网化处理,并赋予剖分面片编码,实现接收机输出定位编码与后台服务信息组织编码的一致;最后,利用统一的导航编码在服务数据库中检索与之相关联的空间信息,实现基于剖分格网的空间信息高效导航定位服务。在此基础上,设计了剖分格网导航定位服务平台系统架构的初步方案。与传统方法比较,该方法具有多级定位、点—面二相性、计算高效等优良特性,可作现有空间信息导航服务方法的替代或补充。     

基于SVG的地图符号描述模型设计

分析现有地图符号构建方法的结构特点及优缺点。从地图符号学研究符号语义表达和图形结构出发,充分利用SVG的描述能力,将地图符号的构建设计为两个部分:SVG结构化描述的语义图元库与符号节点树,提出了基于SVG的地图符号描述模型。该方法丰富符号构建方式,且能够很好地与SVG映射,便于符号共享应用。     

基于六角格的划界方案线资源分配评价方法

针对传统陆地边界划界中方案评价存在的层次性较差、详细程度不高、评价模型的针对性不强、赋权方式过于主观等突出问题,提出基于六角格的划界方案线资源分配评价方法。文中方法以六角格陆地边界环境模型为基础,包括资源分配定量评价和资源分配综合评价两部分。其中资源分配定量评价主要以统计图表的方式直观地展示出方案线两侧的资源分配结果;资源分配综合评价选取基于熵权_AHP的模糊综合评价方法,能够定性得出多条方案线的优劣次序。通过实验,证明这两种方法有效可行,能够较好地解决陆地边界划界中方案线的评估问题,辅助决策者优选出最佳方案线。     

数字孪生铁路多目标粒子群任务调度方法

展示/分析/探索多层次任务及存储/计算/网络资源高效调度是数字孪生铁路的关键技术,随着存储、计算和网络等分布式异构资源不断接入,数字孪生铁路多层次任务并发场景异构资源分配倾斜、任务优先级不匹配、时延高等问题突显。现有调度方法大多针对单一层次任务资源进行设计,无法直接适用多层次任务调度场景,难以保障多层次任务调度的最大完工时间和资源负载均衡全局最优。针对上述问题,本文设计了适用于数字孪生铁路特点的多层次任务调度模型,提出了多目标粒子群任务调度算法,基于云仿真平台CloudSim对该方法进行对比测试,基于DTScope引擎设计实现数字孪生铁路“安全—质量—进度”智能施工管理案例原型。结果表明,本文方法适用于数字孪生铁路多层次任务并发调度场景,与现有方法相比明显提高了多层次任务完成时间效率和任务调度均衡性,可有效支撑数字孪生铁路展示—分析—探索多样化应用。     

基于MapReduce的地图代数并行计算方法

针对大规模栅格数据的空间分析,设计并实现了一种基于MapReduce架构的通用地图代数并行计算方法。该方法能将栅格像素矩阵按数据行分割为多个独立的子矩阵,并在并行节点上使用地图代数的四种算子对来自不同矩阵的像素进行分析计算。栅格数据叠加实验结果表明,该方法具备有效性和可靠性,能降低计算对硬件设备的要求,并提升了计算效率。     

基于知识推理的影像处理服务链构建技术研究

随着知识图谱和语义技术的发展,计算机能够按需求自动构建Web服务的组合.影像处理任务通常包含多项服务的组合,本文提出一种基于知识推理的影像处理服务链构建方法,首先分析影像处理服务特征,基于Web服务描述方法构建影像服务节点模型,依据服务匹配规则进行节点间关系推理从而构建具有知识图谱特性的服务链图谱,在此基础上依据任务参数进行影像处理服务链的推导和筛选.最后通过影像镶嵌裁切示例验证影像处理服务链构建方法的可行性和有效性.     

基于OGC规范的遥感影像数据服务研究

以遥感数据共享为研究对象,针对传统遥感数据共享方法存在的问题,提出了基于WebService技术和OGC规范的遥感数据共享方案,设计了基于WMS和WCS的遥感影像数据服务,为用户提供在线遥感影像查询、浏览与获取服务,实现了遥感影像数据共享方法服务化。     

用户访问驱动的空间数据存储组织策略

针对用户访问服务负载均衡的分布存储要求和磁盘连续读取的合并存储要求之间的矛盾,提出一种基于用户访问行为的综合考虑存储节点连续读取效率和网络负载均衡效率的空间数据存储组织方法（combined strategy of data placement and load balance,CSDL）。该方案根据用户访问行为,通过空间数据的访问相关性计算,将热点数据分布存储在不同的服务器上,以实现用户并发访问时的负载均衡;同时,通过对存储在相同服务器内数据的并发度计算,将并发度高的数据存储在连续的磁盘空间上,以实现磁盘存储服务的连续读取。CSDL方法试图同时从上层应用的负载均衡和底层磁盘效率两个方面对空间数据的存储进行分布组织,以提高地理信息系统服务效率。试验结果表明,该方案可有效提高45.2%~245.3%的系统平均请求响应时间,与此同时,分布式服务器节点的负载均衡度可提高约0.5%~440.9%,能满足大规模分布式环境的应用需求。     

加权网页排序算法在道路网自动选取中的应用

针对现有算法在计算道路网节点重要度时忽略节点间的相互影响以及道路密度引起的重要度异常等问题,提出了一种基于加权网页排序算法的道路网自动提取方法。首先将道路连接成路段,以路段为网络节点,道路交叉作为节点连线,路段长度作为边的权重,将道路网抽象成有向有权图;然后利用加权网页排序算法计算有向有权图节点的重要度,并利用链接作弊检测的方法修正由道路密度引起的节点重要度异常,得到道路节点的最终重要度排序,从而完成道路网的提取。通过真实路网数据进行实验分析,结果表明,相对基于网络中心性的方法,该算法的提取结果能够更好地保留原始路网的密度差异和整体结构。     

多视匹配方法的计算任务分析及其GPU并行实现

构建了多视匹配过程的总计算量模型,根据模拟参数赋值结果,分析得到了其中的密集计算任务,探讨了其GPU并行加速的必要性;针对单立体影像匹配技术细粒度GPU并行计算方案的不足,研究并设计了一种多视匹配密集计算任务的GPU粗粒度并行计算方案;利用专业级的GPU并行计算平台,对GPU粗粒度并行计算方案进行了实验验证,结果表明,该方案对于多视匹配过程中密集计算任务的并行加速效果十分显著。     

多卫星区域观测任务的侧摆方案优化方法研究

提出了多颗成像卫星对某一区域目标进行观测的侧摆方案优化方法。该方法主要包括调度预处理与优化两个步骤。在调度预处理阶段，集成STK软件解决了航天观测中时间窗口难以量化计算等问题；在优化阶段，建立数学优化模型，并基于遗传算法实现了模型的求解。     

六角格网初始方案线辅助生成方法

针对传统陆地边界划界中存在的人工作业占主导、主观依赖性较大、无法考虑多种因素综合影响等问题,该文构建了基于六角格的陆地边界环境模型,并在此基础上提出全局搜索法、多目标规划法、兵棋模拟法以及基于遗传算法的方案线生成法。利用这些方法生成的方案线能够在顾及面积比例、不可分割因素、区域归属因素等多种因素的条件下,尽可能使我方的某种利益最大。文章介绍了设计思路,并通过实验总结出这些方法的优劣和各自的应用空间,能够在一定程度上解决陆地边界划界中存在的相关问题。     

基于像素模式的海量点云可视化LOD调度方法

针对受限于计算机内存,海量三维点云数据无法一次性加载显示的问题,提出了一种基于像素模式的海量点云可视化LOD调度方法。该方法主要包括生成八叉树点云索引文件和设置LOD模型调度范围两个阶段,首先采用八叉树的原理对点云数据进行分层和抽稀,生成索引文件;再基于八叉树点云索引文件构建点云LOD模型;最后根据原始点云的分辨率自动计算LOD模型节点的像素阈值。在实时可视化的过程中,以LOD模型节点在屏幕上的像素大小是否达到预定阈值为判断条件,对其进行调度,避免了距离模式下海量点云可视化出现的卡顿问题。     

一种概率分布的区间数多指标灰色关联模型

针对区间数多指标决策问题中评价值的取值概率问题,提出了基于概率分布的区间数多指标灰色关联模型。该模型将区间数距离映射到概率分布函数上,根据灰色关联分析方法的基本思想,计算决策方案与理想方案之间的关联度,通过关联度对决策方案进行排序。最后给出了两个实例分析,验证了该模型计算结果的正确性与有效性。     

期刊博览

正基于地理国情普查成果的生态系统服务价值核算方法《测绘学报》2018年第10期本文根据生态系统类型的内部结构、功能和内容指标的概念语义构建地理国情地表覆盖与中国陆地生态系统分类内容指标转换表达关系,并生产了全国陆地生态系统矢量化数据。然后,设计和开展依托矢量化地理国情普查成果的生态服务价值数据集的生产,实现了生态系统服务价值核算的精准化、常态化,满足了多尺度下生态服务价值动态变化监测的需求。本文计算了中国陆地生态系统服务     

OpenMP并行计算在全球电离层反演中的应用

对全球电离层反演数据处理中的计算密集型任务进行分析,针对数据预处理、组建法方程矩阵、参数预消除和法方程矩阵求逆等主要模块设计了基于OpenMP（Open Multi-Processing）的并行计算方案。该实验方案在单台服务器下实施,通过算例验证了本文并行计算方案的有效性和可靠性。实验结果表明:采用并行计算后,全球电离层快速解执行时间只需要10~13 min,计算速度加快了约6倍;最终解执行时间只需要39~47 min,计算速度加快了约5倍。本文全球电离层模型精度约为2.8~3.8 TECU,最终解模型精度相比快速解精度提高了约0.2 TECU,与IGS各个分析中心电离层产品精度基本相当。