一种与地图服务结合的栅格瓦片计算模型

随着遥感影像数据的快速增长,对于栅格数据高效的信息处理和价值挖掘方式提出了更大的挑战,传统地图服务聚焦于内容的共享与可视化,缺乏对影像实时分析处理功能。本研究以地图服务的形式实现了对栅格瓦片数据实时分析处理能力,将云优化的GeoTIFF（Cloud Optimized GeoTIFF,COG）作为数据组织方式,设计了分布式协同预取策略,实现了栅格瓦片数据的冷热加载,优化了从云端读取影像数据的效率。在栅格瓦片数据高效加载的基础下,提出了一种基于表达式的栅格瓦片处理模型,通过对表达式转换建模为计算工作流,在地图服务的请求中实现对栅格瓦片的实时处理,对存储在云端的海量遥感数据进行快速分析,实现原始数据到数据产品的直接可视化转换。针对全量数据参与的场景,使用合适的重采样数据进行简化计算,以满足地图服务的实时性。使用了NDVI、地物分类、植被覆盖度三类不同复杂度模型,在地图服务中对Landsat 8影像进行了实时计算分析。实验结果表明,该处理模型能对栅格瓦片进行有效分析,且能进行分布式扩展,在高并发场景下能够提供稳定的地图服务能力,适应各层级尺度的计算,对未来地图服务的发展提供了一种新思路。     

CAD中遥感影像数据转换与可视化实现

在GDAL开源栅格空间数据转换库的基础上,利用ObjectARX开发工具,研究Au-toCAD环境中遥感影像数据转换与影像地图可视化的方法。以某市遥感影像为数据源进行实例验证,取得了较好效果,为实现AutoCAD图形数据与遥感影像数据的叠加应用提供了可行的解决方案。     

基于高层级地图瓦片的低层级瓦片并行合成技术

瓦片金字塔具有多个层级,以传统方法来说,创建瓦片金字塔需先对影像创建金字塔,而后读取各层级金字塔数据进行切片。随着单幅遥感影像的数据量越来越大,其影像金字塔的数据量也相应越来越大,传统方法构建瓦片金字塔在面对大幅大数据量遥感影像时其效率远远达不到应用需求。针对这种问题,本文提出一种名为para Tile M的并行算法,该算法可以利用高层瓦片来快速合成低层瓦片,实验结果表明:本文算法极大地提高了瓦片金字塔的构建效率,为Web GIS的数据快速发布提供了有力的支持。     

基于中间件的瓦片地图服务设计与实现

为了对WebGIS遗留系统进行平滑升级,提高传统WebGIS服务器的响应速度和改善用户体验,设计并实现了一个瓦片地图服务中间件(Tile Map Service,TMS,又译为缓存服务)。通过分析其工作原理和体系结构,从瓦片空间索引、瓦片切图策略及系统部署等三个方面,给出了优化对策,并与传统WMS进行了性能对比。实验测试数据采用世界地图的第8缩放级别,在该缩放级别下地图瓦片总数为32768个,随机生成21000个包含3×3个瓦片的地图请求窗口,将随机生成的测试数据分成20组,每组依次包含100-2000个请求窗口。实验分别采用WMS请求和TMS请求两种请求方式,其中,WMS请求直接向GeoServer发送WMS数据请求,TMS请求采用多线程同时向瓦片地图服务中间件发送9个WMS瓦片请求。实验结果表明,该瓦片地图服务中间件比WMS的平均响应时间减少约46%,并具有很高的瓦片动态切图效率,对提高传统WebGIS的响应速度和平滑升级现有遗留系统具有重要的应用价值。     

大规模栅格数据集的瓦片金字塔快速构建方法

高分辨率影像数据获取技术获得突破后,大规模栅格数据集的快速可视化成为GIS领域内亟待解决的问题,高效瓦片金字塔构建是实现影像数据快速可视化的关键技术。本文对业界常用的数据集可视化方法、流程和相关技术进行了研究,并针对大规模栅格数据集文件数目庞大的特点,提出一种多层级自适应的瓦片生成方法,优化了可视化引擎,实现了大规模栅格数据集瓦片金字塔的快速构建,具有较高的通用性和稳定性。     

地理时空大数据协同计算技术

大数据时代,地理时空数据的迅猛增长给应用理念、技术框架和服务形式带来挑战。本文在阐述地理时空大数据概念的基础上,首先分析了地理时空大数据计算面临的挑战,从数据协同、技术协同、服务协同和生产协同4个层次阐述了地理时空大数据协同计算方法;然后,根据平台化服务的需求设计了地理时空大数据协同计算框架,从遥感数据综合预处理、地理时空数据的组织与管理、地理时空大数据高效计算、地理时空大数据可视化4个方面论述了地理时空大数据协同计算实现的关键技术;最后,以遥感大数据综合处理系统作为案例说明了地理时空大数据协同计算与服务的实现方法,并对地理时空大数据的应用模式进行了展望。     

瓦片数据版权保护方法及应用研究

 随着"天地图"等网站的建设与不断发展,地理信息资源的共建共享得到了积极推动。然而,网络环境下瓦片数据非法下载、违法使用等安全问题日益严重和突出,如何保护网络环境下瓦片数据版权是当前迫切需要解决的问题。为了节省存储空间,海量瓦片数据存储方式往往采用索引机制,这种存储机制与常见的图像、栅格地图等数据对水印技术的要求不同。本文首先着重分析了采用索引机制存储的瓦片数据特征及其对水印技术的要求;在水印信息生成方面,采用了m序列生成无意义水印信息,而在水印嵌入方面,提出了映射机制的瓦片数据数字水印嵌入算法,采用红色和绿色通道生成的映射函数,将水印信息嵌入到蓝色通道中,其中水印检测为水印嵌入的逆过程;最后,实现了水印技术的瓦片数据实时版权保护系统,并通过了实例验证。     

基于互联网地图的矢量路况数据生成与应用方法研究

城市交通路况数据对交通治理、交通拥堵预测等研究具有重要意义,针对常规交通路况数据获取成本高、难度大等问题,本文提出一种基于互联网地图的矢量路况数据生成与分析方法.该方法通过互联网地图提供的实时路况信息,利用网络抓取、GIS空间数据处理和图像识别等技术,将互联网实时路况瓦片数据自动化处理成矢量路况数据,便于交通运行特征分析.最后以重庆主城内环范围为例,基于百度地图实时路况自动生成不同时间段的矢量路况数据,利用此数据进行出行时空特征分析.实验证明该方法具有可操作性、通用性和有效性.     

“遥感大数据协同计算理论与实践”专刊导言

正进入21世纪以来,以高分辨率卫星遥感系统为基准的天地一体化全球观测平台正逐步构筑形成,立体观测、实时感知、时空协同的新型遥感正实现对地球表层的全方位观测。高分遥感数据的爆炸式增长给聚集人类最高智慧的地球影像数据打上鲜明的大数据烙印。然而,大规模遥感数据获取与社会化地理信息服务之间依然存在着巨大"鸿沟",其根本原由是因为遥感数据本质认知及大数据计算模式方面缺乏理论基础     

矢量瓦片并行构建与分布式存储模型研究

矢量瓦片体积小、生成效率高、支持动态交互,较传统栅格瓦片有诸多优势,是下一代互联网地图服务研究的重点。为了解决当前矢量瓦片研究中处理速度慢,扩展性差等问题,本文利用并行计算框架Spark进行矢量瓦片快速构建,通过自定义转换函数,将原始矢量数据GeoJson转换成mvt瓦片集;对于生成的矢量瓦片集,本文基于分布式内存文件系统Alluxio设计一个瓦片存储模型-VectorTileStore,模型以键值对进行数据存储,瓦片元数据占据前八个键值对,单个瓦片占据一个键值对,在数据写入的同时,基于键构建一个哈希索引,用于快速访问,模型兼容海量瓦片的组织存储,具有很强的扩展性。通过实验结果表明,本文提出的矢量瓦片并行构建算法较单机构建算法运行时间平均减少49.6%,分布式存储模型VectorTileStore较传统方案更适合海量矢量瓦片存储,存取时间效率更高。     

RSIN-网格支持下的遥感信息服务平台及其应用

作为一种具有广泛应用前景的高性能计算技术,网格计算将在遥感信息领域起着重要作用。本文介绍了遥感信息网格服务节点(RSIN)的体系结构,以及在RSIN平台上构建遥感反演应用的方法和关键技术。最后以一个中国陆地遥感气溶胶定量反演实例的形式进行了实验。结果表明在网格技术的支持下,在RISN平台上可以实现大范围海量卫星遥感数据的近实时反演。     

大数据架构的遥感资源存储管理方法

随着遥感数据获取能力的日益增强,一方面导致遥感数据的多元化和海量化,使“存不起”的问题日益突出,另一方面由于缺少有效和高效的存储管理方法,难以及时发现终端应用所需的数据,使结果“存而无用”。本文围绕巨量、高吞吐、空间结构化的遥感影像数据及其基础土地信息产品的存储与管理问题,提出采用大数据架构的遥感资源存储管理方法,并基于MongoDB数据库实现了原型系统;通过使用PB量级数据进行试验,证明了该方法满足大数据时代对遥感矢栅数据的存储管理需求。     

GPU accelerated marine data visualization method

The study of marine data visualization is of great value. Marine data, due to its large scale, random variation and multiresolution in nature, are hard to be visualized and analyzed. Nowadays, constructing an ocean model and visualizing model results have become some of the most important research topics of ‘Digital Ocean'. In this paper, a spherical ray casting method is developed to improve the traditional ray-casting algorithm and to make efficient use of GPUs. Aiming at the ocean current data, a 3D view-dependent line integral convolution method is used, in which the spatial frequency is adapted according to the distance from a camera. The study is based on a 3D virtual reality and visualization engine, namely the VV-Ocean. Some interactive operations are also provided to highlight the interesting structures and the characteristics of volumetric data. Finally, the marine data gathered in the East China Sea are displayed and analyzed. The results show that the method meets the requirements of real-time and interactive rendering.     

面向城市应用的多源遥感影像服务平台设计与实现

 本文对面向城市应用的多源遥感影像服务平台的系统目标、系统流程、功能模块和关键技术进行了分析。通过遥感影像数据源、管理方式和业务流程的分析,设计了多源遥感影像数据的逻辑组织模型,建立了海量多源遥感影像库。本文详细阐述了系统的影像预处理、影像数据管理、影像数据应用服务和安全权限控制四大功能模块,并分析了系统架构、多源遥感影像元数据的自动抽取、影像数据的快速检索和影像数据高效在线应用服务的关键技术。为保证系统的高安全性、实时性与可靠性,采用部署在局域网内的客户机/服务器与浏览器/服务器的混合体系结构。实验表明,本文的研究成果实现了海量多源遥感影像数据的统一高效管理、快速检索、高效浏览及与其他子系统的无缝集成,为城市应用提供了便捷的影像数据服务,有利于进一步发挥影像资料的作用。     

Remote sensing of ecosystem services: An opportunity for spatially explicit assessment

Ecosystem service is an emerging concept that grows to be a hot research area in ecology. Spatially explicit ecosystem service values are important for ecosystem service management. However, it is difficult to quantify ecosystem services. Remote sensing provides images covering Earth surface, which by nature are spatially explicit. Thus, remote sensing can be useful for quantitative assessment of ecosystem services. This paper reviews spatially explicit ecosystem service studies conducted in ecology and remote sensing in order to find out how remote sensing can be used for ecosystem service assessment. Several important areas considered include land cover, biodiversity, and carbon, water and soil related ecosystem services. We found that remote sensing can be used for ecosystem service assessment in three different ways: direct monitoring, indirect monitoring, and combined use with ecosystem models. Some plant and water related ecosystem services can be directly monitored by remote sensing. Most commonly, remote sensing can provide surrogate information on plant and soil characteristics in an ecosystem. For ecosystem process related ecosystem services, remote sensing can help measure spatially explicit parameters. We conclude that acquiring good in-situ measurements and selecting appropriate remote sensor data in terms of resolution are critical for accurate assessment of ecosystem services.     

Design and implementation of a 3D ocean virtual reality and visualization engine

In this study,a 3D virtual reality and visualization engine for rendering the ocean,named VV-Ocean,is designed for marine applications.The design goals of VV-Ocean aim at high fidelity simulation of ocean environment,visualization of massive and multidimensional marine data,and imitation of marine lives.VV-Ocean is composed of five modules,i.e.memory management module,resources management module,scene management module,rendering process management module and interaction management module.There are three core functions in VV-Ocean:reconstructing vivid virtual ocean scenes,visualizing real data dynamically in real time,imitating and simulating marine lives intuitively.Based on VV-Ocean,we establish a sea-land integration platform which can reproduce drifting and diffusion processes of oil spilling from sea bottom to surface.Environment factors such as ocean current and wind field have been considered in this simulation.On this platform oil spilling process can be abstracted as movements of abundant oil particles.The result shows that oil particles blend with water well and the platform meets the requirement for real-time and interactive rendering.VV-Ocean can be widely used in ocean applications such as demonstrating marine operations,facilitating maritime communications,developing ocean games,reducing marine hazards,forecasting the weather over oceans,serving marine tourism,and so on.Finally,further technological improvements of VV-Ocean are discussed.     

基于OpenGL的GNSS仿真软件中的飞行模拟可视化研究

探讨利用OpenGL实现GNSS仿真软件中的飞行模拟可视化方法,给出根据仿真输出的俯仰角、偏航角和速度信息实现的三维可视化结果。     

应用于村镇信息自助平台的电子地图构件关键技术研究

从构件化村镇信息自助平台的低成本、易定制的特点出发,针对其中电子地图构件在地图浏览和交互查询中存在的网络负载大、响应速度慢等技术问题,研究了传统We-bGIS空间数据网络发布模式及其不足,探讨了基于AJAX、地图切片、多级缓存技术的电子地图发布解决方案,并实现了在村镇信息自助平台上的应用.