多源海量消息分发与展示技术及其在警用地理信息系统中的应用

警用地理信息系统要求能够实时分发和显示以定位信息为主的多源海量消息.本文针对公安行业目前GPS定位系统在多源消息接入、海量信息实时分发和显示技术的不足情况,提出多源海量消息多级实时分发技术以及基于独立缓存与批量更新技术的展示技术,介绍了该方法采用的系统构架、多源消息的接入、海量消息多级分布技术以及实时数据的高效展示技术...     

数字矿山三维动态监管关键技术研究与应用

以数字矿山框架为基础,利用虚拟现实、无线传感网、视频监控和产量监控等技术,提出三维动态监管系统关键技术和系统框架,基于统一地理空间框架建立的矿山三维模型,研究基于Zigbee技术的人员定位精度优化。使用物联网技术采集矿山开采实时信息,研究矿山传感数据的实时接入手段与动态融合方法,通过实时数据的获取,分析动态监管矿山开采行为。在山东省开展了试点应用,通过与矿权法定范围实时比对,实现对超层越界非法开采行为的监管。集成了矿山产量监控信息,并结合视频监控技术,实现对矿山超能力开采行为监管,有效保护和合理利用矿产资源。     

地理立体视频Web服务框架设计与接口开发

地理立体视频是对视频帧扩展了内外方位元素等地理空间参照的立体视频,支持基于位置的视频查询和影像量测,提供了地理空间表达的一种新形式。随着Web服务技术的广泛应用,地理立体视频Web服务将进一步拓展视频GIS应用。本文重点讨论了地理立体视频Web服务原理和系统设计。通过分析服务功能,设计了由数据层、服务层及表现层构成的地理立体视频Web服务框架;利用REST风格的Web服务技术,从资源确定、URI定义,以及资源操作接口、表述格式等方面进行了服务设计,详细定义了检索服务、视频播放服务,以及影像量测服务接口及其HTTP交互机制,以WCF框架和ArcGIS Server平台实现了相应的服务接口。本文以河南大学金明校区为例,开发了地理立体视频Web服务原型系统并进行了应用实验。结果表明,地理立体视频Web服务实现了可视化、检索及量测等功能,适合于Web环境下视频GIS应用开发,对新型可定位多媒体Web服务的标准化具有参考价值。     

基于Storm的地理编码引擎

近年来,随着Web 2.0和具有位置感知能力的移动计算设备的普及应用,带来了大量含有时空语义的地理大数据。在这个背景下,以地图厂商人工方式和半自动方式更新地名地址库为基础的传统地理编码服务,已难以满足新的应用需求。本文提出一种地理大数据驱动的自适应地理编码引擎的构建思路和方法,通过引入实时计算和流式计算平台Storm,实现对网络中的多源地理大数据的爬取与实时处理,加速地名地址库及相关资源的生成与更新过程,并给出了相适应的地理编码匹配方法。在实时流式计算框架基础上,通过JTS Topology Suite实现流式并行的空间操作,设计并实现了基于Storm的地理编码引擎原型系统,满足多源地理大数据的高效处理和地理编码要求。实验结果表明,该引擎通过实时流式处理可加速地址库的扩充与更新过程,并且利用地址库持续更新的方法,提升了地理编码的匹配率和定位准确度。     

遥感影像内容的语义查询算法与应用

海量遥感影像数据如何进行方便快捷的查询检索与定位,是影像数据存储管理部门所面临的主要问题,同时也是制约影像数据为用户提供更好服务的瓶颈。本文主要分析了当前遥感影像数据库查询检索的几种方式和它们的利弊,进而提出一种在近乎海量的遥感数据中简单、方便、快捷的算法与实现思想。并在已有的影像数据库引擎原型系统上,设计出一种检索查询遥感影像内地物的方法。这种方法以矢量要素的空间信息和属性信息为引导,快速准确的定位地物所在的影像块,为遥感影像的有效管理和应用提供了一种可行的方法。     

地理空间传感网信息公共服务平台的设计与实现

随着对地观测技术的发展,传感器类型与数量不断增加,为了高效管理传感网中相关的信息与服务资源,便于用户按需、全面和准确地获取并应用这些资源,基于传感网信息模型和服务接口规范,设计并实现了地理空间传感网信息公共服务平台GeoSensor。该平台通过调用和组合传感器注册服务、传感器观测服务、实时制图服务和卫星位置服务等多种服务,实时获取传感器、观测数据和数据产品等信息资源,并在天地图上以图形、文字、表格和视频等方式形象生动地展示这些信息资源。GeoSensor系统实现了对遥感、移动和原位等类型的对地观测传感器及其观测数据等资源的在线搜索、即时获取、网络控制和实时制图,可满足应急处理时对传感器检索、观测数据获取、传感器控制和数据产品生成等功能的需求。     

基于ACE的海量三维空间数据通信研究

三维可视化已成GIS发展的潮流,这必然会导致空间数据量的激增,通过集群系统和并行数据库系统可以很方便地解决海量数据的存储管理问题。但是,在海量环境下,一般数据库管理系统提供的查询接口,仍然难以满足实时三维场景可视化的速度需求。因此研究C/S模式下海量三维空间数据的高效调度成为三维GIS发展亟须突破的难点。在数据库服务器端和客户端之间加上应用服务器端,提供数据缓存、预调度等功能,减少服务器端磁盘I/O所带来的时间消耗,可以明显加速数据调度。本文系统分析了这种客户端/应用服务器端/数据服务器端模式下三维空间数据通信的难点和主要设计挑战,并针对三维GIS的数据访问特征,设计了一套能满足三维GIS实时调度的通信应用层协议。以ACE中前摄器框架为基础,结合线程池技术提出分层策略,搭建了海量三维空间数据的通信架构,它是一种面向对象的构架,可以方便地进行功能的定制和扩展。     

分布式环境下矢栅一体化数据组织模型设计

随着地理信息技术与计算机网络技术的结合和发展,基于全球框架的地理信息服务对海量数据管理的要求越来越高,传统的单中心的关系数据库的管理模式已经不能满足要求。分布式文件系统、半结构化数据库和关系数据库技术优势互补,为海量数据高效管理提供了新的技术思路。本文提出了分布式环境下空间数据一体化存储管理架构,设计了矢量和栅格数据的数据逻辑组织和物理存储模型,通过统一的分层+分块的数据划分规则,实现了矢、栅数据分布式环境下的一体化管理。在该模型中,利用关系数据库和半结构化数据库的特点,对空间索引和实体数据分开管理,有效地提高了数据处理和访问效率。实验表明,该模型具有更高的数据管理能力,可为分布式环境下数据服务中心构建提供一个有效的解决方案。     

省级地理空间大数据中心的设计与实现

自然资源综合管理和省级政务信息化等重大任务对地理空间大数据提出了新的日益紧迫的共享应用需求。以四川省为例,介绍了省级地理空间大数据中心的设计与实现。深入分析了海量、多源、异构、多模态的地理空间大数据生产、管理、更新以及分发应用的现状与趋势,归纳总结了现有数据由各业务部门分散自主管理、应用门槛高、难以综合利用、数据管理及共享服务能力与应用需求间差距大等明显瓶颈问题,设计了省级地理空间大数据中心的系统架构与主要功能体系,中心边建设边应用,以典型的应急测绘保障为例,介绍了中心应用的新模式新机制,发挥了较好的作用。     

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。     

MFSTR-tree：面向Argo海洋浮标的时空数据索引

针对Argo海洋浮标数据的准实时性、海量性、时空异变性等特点和多种查询应用需求,分析了当前时空索引方法的优势与不足,提出了一种多频率STR-tree索引与格网索引的混合索引结构MFSTR-tree。该方法在首先轨迹束层利用动态轨迹束作为叶节点生成STR-tree结构,将STR-tree索引结构灵活、数据冗余少的优势进一步扩大;接着通过轨迹束的多种频率在采样点层构建格网索引,实现在查询效率上的提升;同时给出了该结构插入算法和查询算法的具体描述。本文以中国Argo实时资料中心提供的2015年海洋浮标数据为例,将该方法与HR-tree和STR-tree方法进行了构建效率和查询效率的对比实验,结果表明该方法在保证了构建存储效率和时间效率的同时,有效改善了原有STR-tree应用于Argo数据中的查询效率问题。     

基于NoSQL的海量空间数据云存储与服务方法

近年来,实现海量空间数据高效地存储管理和在线服务,成为地学信息科学领域日益关注的热点问题。本文根据矢量和栅格空间数据的不同特点,提出并实现了矢量栅格数据一体化的海量空间数据分布式云存储管理与访问服务方案,在海量矢量数据存储和处理中创新性引入分布式图数据库Neo4J和并行图计算框架。在三层式空间数据云存储架构基础上,给出NoSQL数据库技术的栅格和矢量数据云存储的实现策略与方法,并开展了通用数据访问接口的设计。采用分布式文件系统HDFS存储栅格数据,并使用列族数据库HBase对其建立分布式空间索引,及采用满足ACID约束的分布式图数据库Neo4J来存储矢量数据,并使用R树建立空间索引。在自主研发的地理知识云平台GeoKSCloud框架下,初步实现了核心组件-空间数据聚合中心(GeoDAC)软件,可为各类用户提供空间数据分布式存储管理和访问服务。通过搭建试验床,开展GeoDAC与开源GIS软件PostGIS在矢量数据读写访问性能方面的对比测试。结果表明,虽然GeoDAC没有获得写入性能的加速作用,但其具有PostGIS无法比拟的强大读取性能。GeoDAC将海量数据经过空间分割后分布在集群上,能够并行处理查询请求,极大地提高空间查询速度,具有广阔的应用前景。     

山东省地理国情普查数据库系统的设计与实现

地理国情普查是一项重大的国情国力调查。地理国情普查数据库系统建设是地理国情普查工作的重要组成部分。为了实现地理国情普查成果的科学有效管理以及普查成果的高效应用,山东省开展了地理国情普查数据库系统建设。根据山东省地理国情普查待建库数据的类型、用途及其之间的相互关系进行了科学细致的数据库设计;根据地理国情普查数据管理、应用与服务的相关需求,将地理国情普查数据库管理与应用服务系统划分为质检与预处理工具、数据库集成管理、统计分析、普查图制作、普查成果展示和成果应用服务6个子系统。通过该系统的建设山东省建立了完整的、空间连续、主要要素时点统一的省级地理国情普查数据库,实现了地理国情普查成果的集成管理与集成展示、统计分析应用,并为今后的地理国情监测提供了有力支撑。该文从系统总体架构、数据库设计、系统功能设计及实现等方面介绍了山东省地理国情普查数据库系统的设计及实现情况。     

GIS在国土资源管理中的应用

一、地理信息系统 地理信息系统（Geographic Information Systems,简称GIS）是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统,是分析和处理海量地理数据的通用技术。     

基于NewMap的三维地下管线系统的设计与实现

为实现城市地下管线的高效管理与维护,以New Map Server与New Map World为基础平台,采用三层体系架构与模块化功能设计,建设基于Web的城市三维地下管线信息管理系统。该系统具有海量数据的存储与管理、空间查询统计与量测、周边检测、爆管分析、缓冲区分析、横断面分析、覆土深度分析、连通分析、流向分析等强大功能,为地下管线信息化建设以及智慧城市建设提供参考。     

一种面向现代GPU的大规模地形渲染技术

将地形数据均匀地划分为分页,通过基于视点的预加载方法和分页缓冲池管理技术实现海量地形数据的实时调度.沿用LOD算法基本思想,将已加载的分页再划分为若干个分块,以分块为单位进行批量渲染,并把不同细节等级分块之间的裂缝处理提前至预处理阶段进行,减少CPU的实时运算量.实验表明,该算法能使CPU与GPU之间更协调的工作,实现了大规模三维地形的高效渲染.     

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。     

城市全空间三维模型数据一体化集成管理关键技术及应用

随着城市三维地质信息系统及其应用的快速发展,对地学数据的可视化表达精度的需求变得越来越高,但地质调查数据常具有多源、多维、海量、多专题、多尺度和多时态等特征,而三维数据存储、组织与管理己成为制约其发展的重要因素。因此如何高效管理并有效利用这些复杂且海量的地质数据去解决各种复杂的地质问题服务社会,成为了城市地质信息科学领域研究的热门方向。基于武汉市多要素城市地质调查全空间一张图的构建过程,从多源三维模型一体化融合管理与分布式存储、轻量级全空间三维模型构建、多源异构海量三维数据快速渲染和浏览器端三维模型分析及专业应用4个方面系统地探索了城市地质调查全空间一张图系统建设过程中的关键技术,并进行了应用实践。研究结果实现了城市级大规模高精度三维地质模型的高效集成,提高了多要素城市地质调查成果可视化的表达效果,为三维地质模型的应用奠定了坚实的基础。     

空间数据引擎关键技术与应用分析

地理特征相关信息的一体化存储与访问是GIS软件平台研发的关键技术。在扩展关系数据模型的支持下,利用成熟的商用扩展关系型数据库管理系统存储和管理海量空间数据,是发展大型GIS平台空间数据库管理系统行之有效的技术方法。本文对几种典型的空间数据库管理平台ArcSDE、OracleSpatial、InformixSpatialDataBlade、DB2SpatialExtender和MySQLSpatialExtensions从存储模型、进程管理方案、空间查询和索引以及数据缓存技术等方面进行了分析。     

海量3维数据高效组织及集成研究

随着"数字城市"的推进,3维地理信息系统得到快速发展和广泛应用,产生了海量的3维地理空间数据,对3维空间数据的集成管理、并发访问、数据安全研究成为热点,市场对3维仿真系统和地理信息系统融合和统一需求日益迫切。针对"3维数字城市"建设新需求,本文在海量3维场景组织、空间索引建立和基于关系数据库的存储等方面开展研究,为海量3维空间数据组高效组织和集成管理提供了一条有效途径。