格网DEM侵蚀学坡长并行计算方法

针对现有侵蚀学坡长串行算法在处理大区域海量数据时计算能力的不足,基于消息传递接口(MPI)并行化工具,提出了一种格网DEM的侵蚀学坡长并行计算方法,采用缓冲区更新计算策略,解决了并行计算过程中的数据依赖性问题。选取陕北黄土高原的两组不同分辨率的DEM数据对并行算法进行了测试,结果表明,提出的并行计算方法可以有效降低侵蚀学坡长的计算时间,并取得了较好的并行效率。     

基于OpenMP的Li-Openshaw算法并行计算方法

随着网络地图、移动地图的发展,对地图自动综合效率的要求不断提高;并行计算技术已经在遥感图像处理、计算几何等方面显示出优势。本文尝试将地图综合算法与并行计算方法相结合,探讨地图综合算法效率提高的方法;并通过对Li-Openshaw线要素简化算法的分析,探讨了在多核处理器环境下该算法的并行计算策略,基于OpenMP实现了Li-Openshaw算法的并行计算,最后通过实验验证了基于OpenMP的Li-Openshaw线要素化简算法在效率上的提高。     

灾害风险地图中黄土高原地貌自动综合研究

探讨了结合图层约束理论和小波分析的黄土高原地区DEM孕灾环境的自动综合技术,构建了基于不同尺度的水系、坡度等约束图层信息,并通过小波方法重构了不同尺度、多图层约束下的黄土高原地貌,为不同区域尺度下孕灾环境的最优表达探索了一种新的数据处理模型和表示方法。     

消息传递接口环境下等高线简化并行计算适宜性研究

基于消息传递接口(message passing interface,MPI),对不同的等高线简化算法并行计算的适宜性进行了比较研究。首先基于时间复杂度分析,对简化算法的效率进行分析。构建了基于MPI的等高线并行计算过程,探讨了并行计算中数据划分与合并、通信方式与计算过程3个关键问题。选取4种典型的简化算法,利用数据量呈等差分布的等高线数据进行简化并行计算试验。试验表明,算法并行计算效率不会随着节点数增加而持续性提高,尤其是串行算法效率很高的算法;基于MPI的非阻塞通信方式相对于阻塞通信方式可以提高并行计算效率;算法约束参数与数据的空间分布特征共同影响算法的并行计算效率。分析简化算法的并行计算适宜性时,应该综合考虑算法的时间复杂度、约束参数、数据量、数据分布特征以及计算环境等多个因素。该研究对于并行计算在地图综合乃至地学计算领域的拓展与应用具有重要意义。     

并行计算在航空摄影测量中的应用与实现——数字摄影测量网格(DPGrid)并行计算技术研究

航空数码影像的获取频率越来越快,同时数据量也越来越大,传统的基于串行计算的数据处理方式已很难满足高效率的生产需求和海量数据的快速更新,因此必须采用并行计算来提高数据处理的效率。将计算机网络和集群计算机并行计算技术引入航空数字摄影测量,论述并行计算在航空摄影测量中的应用及实现方法。基于该方法,武汉大学研制了数字摄影测量网格(DP-Grid)系统,多组生产实践验证该并行算法的可行性和系统的高效性,生产效率比传统数字摄影测量工作站提高3~10倍。     

地理空间信息并行处理架构与系统研究

并行计算技术可以大幅度提高数据处理效率,快速响应用户需求。随着地理空间数据量增大、复杂性增加、时效性增强,采用并行计算技术和处理架构来进行地理空间信息大数据的处理是必由之路。本文研究了各种高性能计算以及互联网所采用的并行计算技术,分析了地理空间数据的特点和并行处理的难点,提出了GIS对并行计算的支持技术路线,探讨了云计算环境中部署并行系统的方法和策略,实现了SMPP并行架构,并基于该系统对并行处理的效能进行了研究和分析。最后,展望了并行GIS技术发展的前景和演进路线。     

GPS-PDA应用于土地调查的关键技术研究

从二次土地调查的实际需求出发,针对PDA小巧轻便,但是内存小等特点,分析出实现一款性能良好的基于GPS-PDA的外业测绘系统关键的问题在于数据的分析处理的速度与效率。为提高空间数据在移动设备上的分析处理的速度与效率,对空间数据图层进行分级、分块管理建立层次网格索引,并且建立空间数据对象的R-TREE索引。采用不同比例尺的空间层次进行分级管理,采用网格方法进行分块管理,从而提高了PDA的显示速度。     

基于ArcGIS的乡镇快递公司配送中心的选址研究

随着乡镇经济的发展,乡镇快递公司的配送中心选址研究成为了前沿课题,深入研究乡镇地区配送中心的选址问题具有重要的应用价值.近些年,地理信息技术在很多领域有了广泛应用,尤其是地理信息系统的空间分析,为城市规划提供了有力的处理手段.缓冲区分析与叠置分析是地理信息系统进行空间分析常用的空间操作.本文着重介绍了基于ArcGIS软件的缓冲区分析和叠置分析,利用此软件的缓冲区分析功能建立某乡镇区域的道路网与各村庄的缓冲区,随后将以上得到的各缓冲区图层进行叠置分析,将快递公司配送中心选址的最佳区域筛选出来.     

地质灾害三维遥感解译成果的自动制图方法

针对三维环境下地质灾害遥感解译成果制图需借助第三方软件,难以自动实现的问题,介绍了基于三维GIS平台iTelluro(网图)的地质灾害遥感解译成果的自动成图方法.以遥感解译专题图制图规范为依据,根据用户选择的比例尺和制图范围,从影像数据库和三维GIS图层中自动获取遥感影像图层、矢量图层、地质地理图层和解译专题图层数据,设置专题地图的渲染样式,并在基于iTelluro的地质灾害三维遥感解译系统上实现了该方法.该方法提高了地质灾害遥感解译成果的制图效率,可及时为地质灾害防治与应急提供信息产品.     

缓冲区生成研究进展评述

缓冲区分析是GIS的核心空间分析功能之一,缓冲区生成在GIS软件开发中亦具有重要地位。目前,对缓冲区生成的研究主要着重于平面坐标系下点、线、面及复合目标缓冲区的生成方法。本文从生成算法、应用需求、实现技术等角度探讨了缓冲区生成的基本问题与目前的研究现状,从算法特点、性能、适用性等方面评述了近年来提出的算法,总结了目前存在的一些难点,在此基础上对缓冲区生成的未来发展趋势进行了展望,并认为以下内容是缓冲区生成研究方面有待加强的方向:面向海量空间数据和网络应用的高性能缓冲区生成算法研究;基于地球椭球体表面、基于网络距离等非平面空间参考系下的缓冲区生成方法。     

兴趣点选取的路网分割并行计算法

兴趣点,又称POI(points of interest)是网络地图、导航地图中重要的表达要素,包括餐饮、娱乐、金融机构、旅游景点、地标建筑、加油站、停车场等人们日常生活中最为经常使用的信息。其数据的准确性、属性的丰富程度、表达的清晰度及其实时显示效率都将影响地图的服务质量。当前POI表达存在许多问题,特别是在用户搜索特定信息时,由于查询结果数据量较大,造成POI的叠置、压盖等,这一问题严重影响了用户对POI信息的查询与检索。地图综合提供了大量的算子算法以实现点或点群要素的选取,但是它们在综合效率方面亟待提高。面向矢量数据处理的并行计算,其数据划分不仅需要满足负载均衡、划分算法高效等要求,而且对于划分后各部分数据在计算前后拓扑关系的保持也显得尤为重要。兴趣点与路划网络是密切相关的要素,两者之间存在着相互依存的空间关系。本文提出基于路划网眼划分兴趣点的方法,既能保证兴趣点的划分效率,又能保证不同分区内POI选取计算的正确性。选择点选取算法中的"圆"增长算法,采用典型试验区域的路划网眼数据,基于不同节点数划分兴趣点数据,实现兴趣点选取并行计算。试验证明,该方法不仅保证了兴趣点划分的均衡性,而且可以提高兴趣点选取计算效率。通过这一研究,对面向矢量数据的地理信息分析、地图制图综合等复杂算法的并行计算具有重要意义。     

空间数据服务效率优化策略

分析了空间数据服务的特点和现状,探讨了提高数据传输效率的技术途径、提出了基于Grid FTP集群的空间数据服务效率优化策略,设计了基于动态数据分块和服务性能加权的负载均衡算法并开展了相关实验.实验结果表明、提出的优化策略是可行、有效的,能够显著的改善大数据量空间数据集的传输效率.     

几何部件缓冲区域合并的Buffer算法及其并行优化方法

摘 要：本文在介绍一种基于几何部件缓冲区域合并的矢量数据缓冲区生成算法的基础上,采用数据并行思想和MPI编程模型对缓冲区算法的并行化实现和优化方法开展研究。实验结果显示,与ArcGIS Buffer工具相比,（1）当缓冲区结果多边形不合并时,虽然串行缓冲区算法的时间开销较高,但可轻易通过并行方式实现加速。（2）当缓冲区结果合并时,本文算法要明显优于ArcGIS Buffer工具,并且经过优化的并行缓冲区算法表现出了更高的计算效率和更大规模的数据处理能力。因此,基于几何部件缓冲区域合并的Buffer算法具备一定的实用价值,本文提出的按结点数量的任务分解方法和进程间结果“树状”归并策略是对缓冲区算法进行并行优化的有效途径,对GIS中其他矢量分析算法的并行化及相关优化工作也具有一定的借鉴意义。     

基于地理信息网格的仿真实体连通性计算方法

地理信息网格不仅可以管理地理空间数据,也可以管理空间分布的三维仿真实体。采用地理信息网格技术将全球划分为不同分辨率的系列地理网格,根据仿真实体的地理坐标和技战术指标进行网格注册,建立仿真实体间的空间位置关系,通过基于地理网格仿真实体预筛除,可提高仿真实体连通性测试的计算效率。     

网格地图与网格计算

源远流长 ,古朴简易的网格地图方法 ,仍可作为空间分析、空间数据挖掘 (SDM)的工具之一。以遥感像元数据为基础 ,结合四分树、三角网等数据处理技术的网格地图获得了新的活力和现代功能。当面临全球互联网走向网格计算新技术的机遇时 ,如果能够将各自优势互补 ,网格地图就将推陈出新 ,生机无限。在数字化城市的应用方面 ,它也有可能与城市规划和建设中的网格化趋向相融合 ,成为“数字城市”数据库建设与城市管理信息系统中的崭新一页     

基于排序预处理的等高线提取算法

从规则高程格网中自动提取等高线是地理信息系统以及计算机制图的基本功能。针对当前高程格网数据的海量性,在以往工作的基础上提出了基于常规顺序索引和桶式索引的等高线提取算法。在具体实现中与以往工作提出的基于区间树的算法进行了详细的效率比较,认为桶式索引在预处理效率、查询效率和占用空间等各方面具有较大优势。最后给出了进一步工作的内容。     

不规则三角网数字水深模型缓冲面快速构建的滚动球加速优化算法

针对TIN_DDM缓冲面构建与应用中存在的数据类型特殊、算法效率与模型精度不匹配的问题,本文将滚动球模型应用扩展至TIN_DDM缓冲面的构建过程。在分析滚动球模型构建精度局限的基础上,建立了滚动球半径关联的滚动球模型整体精度控制方法;结合大数据量TIN_DDM缓冲面多次构建的应用效率需求,阐明了关键采样点与滚动球半径对TIN_DDM缓冲面构建效率的影响规律;设计了TIN_DDM缓冲面构建关键采样点的判定准则,建立了关键采样点与滚动球半径的数值关联关系;提出了一种基于滚动球加速优化模型的TIN_DDM缓冲面快速构建算法,算法时间复杂度为O(n)。试验结果表明:本文算法可实现任意缓冲半径条件下TIN_DDM缓冲面的多次快速构建,且算法精度控制在2σ内。     

云计算环境下空间索引构建研究

空间数据索引对于空间数据管理和分析具有重要作用,与数据处理速度和效率密切相关。随着人类社会进入大数据时代,遥感矢量数据具备了大数据的特点,传统的空间索引构建方法无法有效满足矢量大数据处理的需求,为此引入云计算环境来进行空间索引构建,目的是提高空间索引构建速度。首先,对常见的空间索引及现阶段云计算环境下基于MapReduce模型的空间数据管理进行了综述;然后以云计算环境下R树索引构建为例,对云计算环境下空间索引的构建进行了研究;最后,通过实验验证,证明了云计算环境下空间索引构建的速度与单机索引构建相比,加速比为28~40倍;在相同云环境下,网格索引构建速度最快,R+索引构建速度相对较慢。     

正二十面体球面菱形离散格网的编码模型及其映射方法

全球离散格网为全球尺度的空间数据组织与管理提供了基础环境,而全球离散格网的编码体系,则可屏蔽不同坐标参考框架下的坐标转换,减少空间分析的复杂度,有利于数据的多尺度表达和统一建模。相对于其他类型的全球离散格网,基于正二十面体所构建的球面菱形离散格网具有更均匀的几何性质,有利于球面空间数据的集成与表达。但基于正二十面体的球面菱形离散格网的初始菱形边线并不贴合经纬线,这导致相对于基于正八面体的球面菱形离散格网,其格网结构更为复杂。这对构建正二十面体球面菱形离散格网的层次编码模型和建立其与地理坐标间的映射关系转换带来了新的挑战。针对这一问题,本文基于Hilbert曲线构建了正二十面体球面菱形离散格网编码模型,并在此基础上设计了格网编码与地理坐标的相互转换方法。研究表明,利用球面菱形离散格网与平面规则格网的相似性,基于Hilbert曲线构建的正二十面体球面菱形离散格网编码模型能够隐式表达空间尺度与位置信息,且在地理坐标与格网编码转换方面兼具效率与精度,可以支持全球海量空间数据建模、集成管理以及各类空间分析。