分布式遥感空间在线分析的多维分析模型及其旱情应用

近年来,SOLAP技术已逐渐应用于遥感多维分析研究领域,但其计算性能仍面临大规模数据的挑战。本文借鉴数据密集型计算模式Map-Reduce在OLAP领域的相关应用研究,提出一种基于该模式扩展的遥感数据SOLAP立方体模型。在数据分级分块基础上,对现有模型在分布式环境下进行了适应性改进,并在Map-Reduce支持下,通过引入多维地图代数将该模型中的SOLAP计算转化为基于栅格块粒度的并行地图代数操作。以遥感旱情应用为例阐述了模型的构建与应用过程,并实现了原型。实验结果证明了该模型在大规模数据处理情况下具有较好加速性能与可扩展性。     

利用并行技术的海量数据瓦片快速构建

针对现有的将海量DLG、DOM、DEM、DRG(4D)数据转换成金字塔瓦片以供数据共享的解决方法的不足,文章提出了一种利用并行技术解决海量数据计算处理的思路,适用于需要海量地学数据处理计算的情形:将传统4D数据快速、有序、可控制地转换成瓦片数据,利用并行渲染技术来加速瓦片缓存的生成,利用对地理范围空间区块进行任务分割来完成并行切片的同步控制、任务的进度跟踪与断电宕机等异常中断恢复。将此方法投入于四川全省内大比例尺4D切片生产的结果表明,该方法并发性高,能快速、稳定地解决海量数据的切片任务。     

地震灾害遥感监测中影像快速处理方法研究

提出一种面向地震应急监测的遥感影像快速处理方法。通过建立影像处理函数定义影像处理方式,访问和查看影像数据时,影像函数能够快速动态地应用到处理过程,并将动态处理结果输出为一个新的临时影像文件,无需花费较长的时间在磁盘上创建永久文件,并大大缩短遥感影像处理时间。通过新疆于田地震应用,证明该方法在地震应急情况下能大大缩短遥感影像的处理时间。     

网络环境下全球影像的高效传输与调度策略

本文针对网络环境下实现全球影像数据的快速可视化所涉及的数据组织和传输调度策略等关键技术进行了探讨。在计算机屏幕分辨率限制的基础上,对全球数据的分块方法进行了优化,并提出了智能控制的多线程网络传输技术和多级缓存的数据流机制,最后通过实验表明,该技术方案是切实可行的,能够平稳快速地对全球范围内TB级影像数据进行浏览,满足了C/S模式下大规模影像数据实时漫游的要求。     

基于RIA的气象信息网络发布关键技术

通过分析气象数据的特点和RIA(Rich Internet Application)技术的优势,为实现气象影像数据的高效发布,对网络地图发布的关键技术进行了详细的研究。主要包括缓存切片的分层分块规则建立,影像数据瓦片缓存目录构建,动态切片生成技术,Flex客户端地图展示技术。结果表明:与传统基于Web的地图发布技术相比,RIA技术具有界面元素丰富,交互响应快,大数据量显示效率高的优势。此外,还能够在改变地图缩放级别时,实现地图数据的快速加载和无缝拼接,这为后续气象GIS平台的开发以及高效运行奠定了基础。     

网络地理信息服务中的空间数据缓存算法研究

网络地理信息服务中，由于带宽有限以及大规模的并发用户访问，海量异构的空间数据的快速实时网络传输，是提高系统性能、缩短服务响应时间的关键因素。提出了适合于地形数据和影像数据的缓存机制，以提高网络地理信息服务的交互性能。以瓦片为缓存粒度，论述了缓存瓦片索引的设计与效率，证明缓存索引的性能是令人满意的。本文提出了瓦片访问平均时间间隔最长的缓存置换算法TAIL (Tile Access average Interval time Longest)，从瓦片访问的时间局部性和空间局部性分析了TAIL算法并说明提高置换效率的方法。对最高分辨率为30米的全球LANDSAT7影像数据集和最高分辨率为90米的全球SRTM地形数据集进行日志驱动仿真实验。结果表明，TAIL与代表性的缓存置换算法相比，提高了瓦片请求命中率和字节命中率，同时大幅降低了瓦片请求响应时间和服务器端所处理的瓦片请求数。     

基于数据缓存的影像数据库的设计与实现

针对影像数据库中数据获取效率低,对系统配置、网络带宽要求高等问题,提出了基于数据缓存的影像数据库管理方式。从体系结构、数据库存储结构以及数据缓存结构3个方面对该方案进行详细说明。实践证明,该方案能够有效地管理海量影像数据,在不影响影像数据共享的前提下,减少了用户与服务器的交互次数,降低了对网络带宽、计算机性能的要求,提高了数据获取的效率。     

环境星宽覆盖特征CCD影像几何定位及误差分析

2008年9月发射的中国环境与灾害监测预报小卫星星座(简称HJ星座)A、B星配置的宽覆盖载荷,可广泛应用于生态环境和灾害的大范围动态监测和快速重访。针对传统的物理定位模型在CCD相机宽覆盖成像时难以达到较好的精度,尤其是在CCD线阵方向误差明显的问题,在考虑CCD相机畸变模型的情况下,提出一种基于一般多项式畸变模型的改进定位模型对影像进行几何定位。实验证明,影像在CCD线阵方向的误差能得到明显改善,该定位方法对于HJ-1卫星CCD影像几何定位精度的提高以及推广国产宽覆盖卫星影像的应用具有较大的意义。     

基于正射影像和DEM进行土地利用动态监测的研究

在广东省土地利用动态监测项目中,将已有的正射影像和数字高程模型作为新获取高分辨率卫星影像的控制资料,然后对高分辨率卫星影像进行绝对定位和正射影像更新,最后通过新旧正射影像的对比监测土地利用状况。利用高速局域网环境和分布式并行处理技术实现了卫星影像基于已有正射影像和DEM的全自动匹配、快速定向和正射影像纠正,极大地提高了...     

基于MODIS的鄱阳湖区水体水灾遥感影像图制作

 提出了利用空间分辨率为250 m的MODIS影像第1、2波段数据制作水体遥感影像图、水体变化遥感影像图和水灾遥感影像图的方法。对鄱阳湖区的遥感影像图制作实例表明，该方法不仅具有快速、简便和易于操作等优点，还能有效保留MODIS的空间分辨率，较清晰地识别水体和洪水，可用于水灾的遥感动态监测与制图。     

Distributed cache replacement method for geospatial data using spatiotemporal locality-based sequence

Specific features of tile access patterns can be applied in a cache replacement strategy to a limited distributed high-speed cache for the cloud-based networked geographic information services (NGISs), aiming to adapt to changes in the access distribution of hotspots. By taking advantage of the spatiotemporal locality, the sequential features in tile access patterns, and the cache reading performance in the burst mode, this article proposes a tile sequence replacement method, which involves structuring a Least Recently Used (LRU) stack into three portions for the different functions in cache replacement and deriving an expression for the temporal locality and popularity of the relevant tile to facilitate the replacement process. Based on the spatial characteristics of both the tiles and the cache burst mode with regard to reading data, the proposed method generates multiple tile sequences to reflect spatiotemporal locality in tile access patterns. Then, we measure the caching value by a technique based on a weighted-based method. This technique draws on the recent access popularity and low caching costs of tile sequences, with the aim of balancing the temporal and spatial localities in tile access. It ranks tile sequences in a replacement queue to adapt to the changes in accessed hotspots while reducing the replacement frequency. Experimental results show that the proposed method effectively improves the hit rate and utilization rate for a limited distributed cache while achieving satisfactory response performance and high throughput for users in an NGIS. Therefore, it can be adapted to handle numerous data access requests in NGISs in a cloud-based environment.     

Cesium框架多源电子地图瓦片数据混搭方案设计

针对现有的商业地理信息系统平台难以灵活整合多源影像数据融合使用的问题,深入研究Cesium平台下多种数据源的空间参考差异和瓦片组织规则,针对不同空间参考的瓦片数据源进行混搭设计,提出基于Cesium的多源本地瓦片数据静态和动态加载方案。实验结果表明,单一瓦片数据源加载方案、静态和动态多源瓦片混搭方案的展示效果较好;静态瓦片混搭方案在加载不同空间参考瓦片数据时容易造成变形;动态多源、多空间参考瓦片混搭方案能有效克服变形问题且展示效果佳。本文实现了在开源GIS平台下的多源影像数据的融合使用,为地理信息系统与遥感类项目应用提供了一个低成本、高灵活性的解决方案,具有较为明显的实际应用价值。     

GeoCube： 面向大规模分析的多源对地观测时空立方体

随着对地立体观测体系的建立,遥感大数据不断累积。传统基于文件、景/幅式的影像组织方式,时空基准不够统一,集中式存储不利于大规模并行分析。对地观测大数据分析仍缺乏一套统一的数据模型与基础设施理论。近年来,数据立方体的研究为对地观测领域大数据分析基础设施提供了前景。基于统一的分析就绪型多维数据模型和集成对地观测数据分析功能,可构建一个基于数据立方的对地观测大数据分析基础设施。因此,本文提出了一个面向大规模分析的多源对地观测时空立方体,相较于现有的数据立方体方法,强调多源数据的统一组织、基于云计算的立方体处理模式以及基于人工智能优化的立方体计算。研究有助于构建时空大数据分析的新框架,同时建立与商业智能领域的数据立方体关联,为时空大数据建立统一的时空组织模型,支持大范围、长时序的快速大规模对地观测数据分析。本文在性能上与开源数据立方做了对比,结果证明提出的多源对地观测时空立方体在处理性能上具有明显优势。     

Web‐based real‐time visualization of large‐scale weather radar data using 3D tiles

Weather radar data play an important role in meteorological analysis and forecasting. In particular, web‐based real‐time 3D visualization will enable and enhance various meteorological applications by avoiding the dissemination of a large amount of data over the internet. Despite that, most existing studies are either limited to 2D or small‐scale data analytics due to methodological limitations. This article proposes a new framework to enable web‐based real‐time 3D visualization of large‐scale weather radar data using 3D tiles and WebGIS technology. The 3D tiles technology is an open specification for online streaming massive heterogeneous 3D geospatial datasets, which is designed to improve rendering performance and reduce memory consumption. First, the weather radar data from multiple single‐radar sites across a large coverage area are organized into a spliced grid data (i.e., weather radar composing data, WRCD). Next, the WRCD is converted into a widely used 3D tile data structure in four steps: data preprocessing, data indexing, data transformation, and 3D tile generation. Last, to validate the feasibility of the proposed strategy, a prototype, namely Meteo3D at https://202.195.237.252:82 , is implemented to accommodate the WRCD collected from all the weather radar sites over the whole of China. The results show that near real‐time and accurate visualization for the monitoring and early warning of strong convective weather can be achieved.     

基于SQLite的地图瓦片数据库的设计与实现

提出了一种可行的瓦片数据库生成模式,设计了数据库-层级、数据库-图幅两级瓦片存储规则和编码规则,利用多线程和数据库技术,将地图瓦片批量生成多个SQLite数据库。该方法生成的瓦片数据库方便海量地理数据的管理和调度,既有利于特定分辨率瓦片数据的迁移和备份,也能满足不同地理范围对数据的需求;该流程周期短、投入低,为大范围瓦片数据库的批量生产提供了一定的实践经验。     

四元树算法在地理国情普查生产管理系统中的应用

地理国情普查生产管理系统中采用Web地图管理结合表,地图在浏览器中的显示受到浏览器和网络的限制,地图整幅显示加载速度慢,用户体验不好,利用金字塔瓦片地图技术在服务器端预先生成不同级别的瓦片,提高地图的生成、发布、显示和浏览效率,减轻了服务器负载和网络传输负担。利用四元树算法管理金字塔瓦片地图的瓦片索引,在不同缩放比例请求下,能够快速、准确地找到瓦片并显示。     

网络地图缓存技术研究与应用进展

随着网络地图服务应用的延伸及并发访问数不断增加,网络地图服务平台的性能需求越来越高。地图缓存技术有效地减轻了服务器计算负载和网络传输负担,极大地改进了客户端和服务器端的交互效率,提升了网络地图服务应用水平,改善了客户端用户体验,是网络地图服务领域的研究热点之一。但其仍存在地图缓存制作时间长、占用空间大以及瓦片数据更新困难等技术难点。本文通过对目前主流的研究成果进行整理与归纳,重点分析了地图缓存技术各个环节的研究内容和现状以及分布式环境下的地图缓存技术研究进展,挖掘出了地图缓存技术在静态缓存瓦片数据更新、静动相结合的缓存策略切换、按需切图响应效率优化、文件系统与数据库组织模型同步、混合模式存储设计、大范围瓦片数据更新以及分布式环境下的地图瓦片数据弹性存储等方面可进一步提升的研究内容和技术环节,期望为后续的研究提供参考。     

地形数据对象存储组织方式及其分布策略研究

结合基于对象存储技术,将地形数据按平面格网划分成若干个瓦片,每个瓦片映射为一个对象存储在基于对象存储系统中。根据地形瓦片之间的位置相关性,提出一种地形数据矢量基对分布策略,将多个瓦片对象分布在多个基于对象存储设备中,充分发挥基于对象存储系统的并行性。并采用分布模板的思想来实现矢量基对分布策略,减小运算的复杂度。该策略保证查询窗口在一定范围内每台基于对象存储设备最多只被访问一次,且响应时间恒定。     

基于GDAL的瓦片切割技术研究

切片处理服务在WebGIS中的应用至关重要。本文阐述了地图切片的相关原理,描述了地图切片使用的内部机制,提出了一种使用GDAL开源库对地图模板文件进行切片的方法。详细阐述了基于GDAL的地图切片的原理和步骤,基于GDAL实现了地图切片、切片管理的工具,介绍了地图模板局部更新的方法和技术路线。