CPU+GPU异构环境下数据密集型矢量多边形地理大数据并行框架

本文提出了面向CPU+GPU异构环境的数据密集型矢量多边形地理大数据并行计算框架(PFGAP)。PFGAP将数据密集型矢量多边形地理大数据的并行计算分解为算子、数据、粒度、并行环境及任务调度5个模块,分别设计相应的负载均衡并行计算策略;通过封装并行计算实现细节及数据密集型多边形算子的快速并行化。试验采用多边形三角剖分、栅格化及投影变换作为测试算例,采用土地利用数据作为测试数据,在不同类型的并行环境中计算并行效率。结果表明,PFGAP能很好地适用于不同类型的数据集、算子及并行计算环境。利用PFGAP实现的并行算法显著地降低了串行执行时间,取得了40.03的最优并行加速比。试验还分别测试了各个模块涉及的并行策略,结果表明取得的并行效率优于现有并行策略。     

多核CPU的海量点云并行kNN算法

提出基于多核CPU的海量点云k最近邻(kNN)快速搜索算法.该算法先将点云数据按格网方式进行组织存储于外存;在搜索kNN点时,从搜索点所在的块向外扩张搜索;在多核CPU环境下采用多线程模式进行数据的内外存调度和kNN点搜索.当内存达到设定上限时,采用距离搜索点最远策略释放内存,降低内外存数据交换的频率.将该方法应用于基于kNN的滤波和格网化方法中,处理速度显著提高.     

多核CPU的海量点云并行kNN算法

提出基于多核CPU的海量点云k最近邻(kNN)快速搜索算法。该算法先将点云数据按格网方式进行组织存储于外存;在搜索kNN点时,从搜索点所在的块向外扩张搜索;在多核CPU环境下采用多线程模式进行数据的内外存调度和kNN点搜索。当内存达到设定上限时,采用距离搜索点最远策略释放内存,降低内外存数据交换的频率。将该方法应用于基于kNN的滤波和格网化方法中,处理速度显著提高。     

CPU和GPU协同的多光谱影像快速波段配准方法

随着遥感影像数据量的飞速增长,传统的串行波段配准方法已无法满足大数据多光谱影像的实时配准需求。针对该问题,提出了一种CPU和GPU协同的多光谱影像快速波段配准方法。首先进行计算量和并行度分析,将同名点匹配和微分纠正映射至GPU执行,仿射变换系数拟合仍驻留在CPU执行。其次通过核函数任务映射和基本设置,使算法步骤在GPU上可执行,并设计了3种性能优化方法(访存优化、指令优化、传输计算堆叠),进一步提高了波段配准的执行效率。在NVIDIA Tesla M2050 GPU和Intel Xeon E5650 CPU组成的实验平台上,对遥感26号卫星多光谱影像的实验表明,使用该方法加速后的波段配准执行时间仅为3.25 s,与传统串行方法相比,加速比达到了32.32倍,可以满足大数据多光谱影像的近实时配准需求。     

一种顾及地形复杂度的LiDAR点云多尺度滤波方法

针对复杂地形区域的机载LiDAR数据滤波方法中自适应阈值设置问题,根据地形多尺度效应,提出一种自适应阈值的机载LiDAR点云多尺度滤波方法。该方法采用影像金字塔策略按分辨率从高至低逐级构建LiDAR点云分层格网,滤波过程则从最大尺度格网(顶层格网,最低分辨率)开始,采用局部统计分析的方法自适应地确定高差阈值,同时结合薄板样条内插出下层各格网控制点的高程值,直至最底层格网完成原始激光点云滤波。通过我国某山区城市复杂地形的LiDAR数据实验表明顾及地形复杂度的LiDAR点云多尺度滤波方法能够快速有效地提取高精度DEM,能够满足实际生产需求。     

一种基于半圆柱模型的隧道点云中轴线提取与滤波方法

提出一种基于半圆柱模型的隧道点云中轴线提取与滤波方法,通过粗提取和精提取中线点,采用三次B样条插值加密中线点,再采用高阶多项式精确拟合中轴线方程,根据所得中轴线方程,对点云进行切片、投影、空间圆拟合,得到隧道点云横断面,取空间圆平均半径作为隧道半径,设置距离阈值,实现隧道点云滤波.实验结果表明,该方法提取的中轴线整体偏...     

一种基于空间网格的地物要素点云提取方法

LiDAR点云的分类提取是点云数据处理中的首要步骤。为了提高复杂场景中点云数据分类提取方法的适用性,文中根据三维数学形态学思想,提出一种基于地物空间形状特征的点云提取方法。方法首先建立网格索引,划分网格空间,进行点云数据组织,然后根据地物在网格空间中的形状特征设计出四种参数可控的空间网格算子,最后结合点云反射强度信息自动提取特定地物点云。通过对复杂场景中的铁路地物要素LiDAR点云中建筑、电力杆线、铁路轨道的提取和郊区机载LiDAR点云中的地面与建筑屋顶的提取,验证提取算法的适用性,为点云分类提取功能模块的程序设计提供便捷方法。     

一种应用K-近邻算法优选点云数据生成格网DEM插值的方法

提出了一种利用K-近邻算法优选格网数字高程模型插值方法,通过构建最优插值方法的地表样本数据库,提取地形点云数据的特征信息与地表样本数据库中的地表样本进行匹配,从而获得合适的插值方法。给出了方法实现的基本原理和流程,选用RIGEL VZ-1000扫描的点云数据进行实验,证明了方法的可行性。     

一种面向并行空间数据库的数据划分算法研究

面向基于对象关系型数据库而构建的并行空间数据库系统,提出了一种基于Hilbert空间填充曲线的适合于矢量空间数据的数据划分算法。在充分考虑空间信息的海量特征以及矢量数据存储记录的不定长等特点的前提下,该算法可实现并行空间数据库中海量空间数据记录在多个存储设备上的均衡划分,以避免出现数据倾斜现象,从而提高了空间数据的检索与查询效率。     

负载分配的CPU/GPU高分辨率卫星影像调制传递补偿方法

本文系统地探讨了使用CPU/GPU协同处理理论对高分辨率卫星影像进行MTF补偿的方法。首先在GPU上对方法进行了基本实现,并通过三种性能优化策略（执行配置优化、存储访问优化和指令优化）进一步提高了方法的执行效率。在Intel Xeon E5650 CPU和NVIDIA Tesla C2050 GPU组成的CPU/GPU系统中对高分一号卫星全色影像进行MTF补偿,加速比达到42.80倍。在此基础上,为充分利用CPU的计算性能,使用CPU/GPU负载分配策略将部分负载分配给CPU进行处理,使用该策略后,方法加速比达到47.82倍,相应的处理时间压缩至1.62s,可满足对高分辨率卫星影像进行近实时MTF补偿的需求。     

协同空间决策的概念、过程与特点研究

对空间决策支持系统和计算机系统协同工作环境进行系统分析和总结，概括了较为完整的协同空间决策概念，提出了协同空间决策的空间问题协同分析、方案生成与可视化、方案分析、方案表决等基本过程。在此基础上，作者详细分析了协同空间决策的复杂性、交互可视化、多用户参与、方案探索性分析、多层次协同等基本特征。     

协同空间决策的概念、过程与特点研究

对空间决策支持系统和计算机系统协同工作环境进行系统分析和总结,概括了较为完整的协同空间决策概念,提出了协同空间决策的空间问题协同分析、方案生成与可视化、方案分析、方案表决等基本过程.在此基础上,作者详细分析了协同空间决策的复杂性、交互可视化、多用户参与、方案探索性分析、多层次协同等基本特征.     

A Hybrid Multi-Agent/Spatial Interaction Model System for Petrol Price Setting

This paper examines the use of multi‐agent simulations (MAS) to model the petrol market. The development of a purely agent based model for petrol prices is presented. Failings within this model are discussed and an alternative strategy for controlling the price of each petrol station based on population of customers is considered. Individual level modelling of customers is too computationally intensive; therefore a spatial interaction model was used to estimate the sales and linked to the agent system to create a hybrid model. To evaluate how effective this hybrid model was, a comparison was made with an existing data set of real petrol prices collected over a two month period. This was achieved both statistically and visually with the use of a Geographical Information System (GIS). Experimentation revealed that the hybrid model outperformed the agent model. Investigation into the behaviour and sensitivity of the system (for example, how prices diffuse spatially) was undertaken by means of idealised simulations.     

基于GRACE数据的陆地水储量空间插值方法研究——以科尔沁沙地为例

在地统计学函数模型和地理信息系统技术的支持下,本文利用多种插值方法对GRACE重力卫星解算出的水储量数据进行空间插值方法精度研究,并探讨了科尔沁沙地的水储量空间分布特征。结果表明:1)总体上看,地统计学插值方法优于确定性插值法的反距离权重插值、径向基插值、全局多项式插值和局部多项式插值;2)在地统计学方法中,仅引入高程数据插值,精度并没有提高,综合考虑高程和降水量的协同克里格插值方法的误差最小,插值精度最好。利用协同克里格插值法插值得到科尔沁沙地的水储量空间分布图,由图可知,科尔沁沙地的水储量呈现由南向北增加的空间分布特征。     

极坐标数字摄影测量理论与空间信息坐标体系初探

空间信息获取手段的多样性与数据处理的严密数学法则约束不变性,是航空航天新技术发展伴生的新矛盾。例如推扫式、变角摆头凝视、变焦距成像,航空平台动姿态、大角度飞行,高重叠、短基线效应,给处理收敛性、效率、精度、抗干扰性等带来挑战。为此基于仿生机器视差角原理和航空航天平台到地面成像的锥体投影本质,引入极坐标数学表达。文章探求了高分辨率影像稀疏性特征及病态奇异性和非收敛性破解方法,建立了一套视差角矢量极坐标处理数学模型,初步形成了极坐标理论;该方法在近景摄影测量与自由网光束法平差模型中,精度、效率、抗干扰性均有数量级提高,并在国际公开源代码3年以上,应用良好;在航空摄影测量及绝对网平差模型试验中进行了有效性验证,初步证明性能优于直角坐标处理方法;最后,给出多种应用、航天平台动姿态高阶解算特征,可望为航空航天多尺度全姿态空间信息（获取-组织-管理-存储-处理-应用）极坐标新体系构建奠定基础。     

西安市营运车辆GPS／GIS监控系统可行性研究

文章根据《西安市交通信息化发展规划》的有关内容，从避免重复建设、提高基础设施的利用率、集中有限的资金和技术力量的角度出发，论述了建设西安市营运车辆监控系统的可行性，提出该系统组成结构、运做方式、系统实际应用及项目实施等有关问题．对当前西安市的智能交通系统建设具有一定的参考价值。