并行R树空间索引中叶节点大小的确定方法研究

并行R树空间索引结构中叶节点的大小是影响索引效率的主要因素,其确定方法是并行R树索引结构性能优劣的关键。本文讨论并设计了一种多层并行R树空间索引结构,文中以系统的查询响应时间作为性能评估指标,给出了并行R树叶节点大小的确定方法,并通过实验验证了该方法的有效性和适用性,同时也论证了本文所设计的多层并行R树索引结构是合理的和高效的。     

基于R树索引的三维可视化查询方法

针对应用日益广泛的最近邻查询,提出了一种基于R树广度遍历和优化排序原理的最近邻查询算法,能适应不同空间分布的目标数据集。同时,提出了多细节层次（LOD）目标查询方法。实验证明,此方法支持多尺度场景逼真描述,查询结果准确,满足当前三维GIS的功能需求。     

三维GIS中R树空间索引研究

对于三维GIS来说,建立高效的三维空间数据索引是其关键技术之一。R树索引是近年来应用最广泛的方法之一。本文以覆盖面积和重叠面积之和作为R树结点插入标准,并且引入K均值聚类算法对结点分裂算法进行了改进。另外,对于三维GIS中较大的地物如道路、河流等,实施裁剪策略。从而使R树同层结点间的重叠度显著下降,空间对象的聚簇也更趋合理,有效提高了三维GIS数据库的查询速度。     

顾及多细节层次的三维R树索引扩展方法

多细节层次表达是三维GIS的重要特征之一。为提高细节层次模型的管理效率,本文提出一种扩展多细节层次功能的三维R树索引方法,通过全局优化和三维聚类分析建立动态三维R树索引,研制了先自下而上、后自上而下全局搜索的节点选择算法和基于k-medoids聚类算法的节点分裂算法,保证节点尺寸均匀、形状规则以及重叠减少。基于良好的三维树形结构,本文扩展了传统的三维R树索引结构,实现R树索引和细节层次模型的无缝集成。为验证本文方法的有效性,通过仿真实验,结果证明了本文方法能很大程度地提升多细节层次三维城市模型数据库的空间查询效率,具有较好的应用前景和实用价值。     

一种改进的真三维R树空间索引方法

利用k-均值算法和覆盖体积与重叠体积之和作为分组的综合指标,改进了现有的三维空间聚簇分组和R树插入算法。实验证明,该算法显著减少了R树兄弟节点之间的重叠现象,而且节点尺寸均匀,有利于海量三维空间数据的高效管理与实时可视化应用。     

利用网格索引与R树的弧段求交并行算法

本文通过对图幅进行网格化划分,建立网格索引,对弧段按网格建立R树空间索引,进一步降低了空的相交判断次数;根据网格之间一定的独立性,对不同网格内弧段进行并行化求交,并在单CPU多核计算机上利用OpenMP并行机制对算法进行了实现。分析与实验表明:改进后的新算法对较大数据量弧段求交的处理效率较高,与同类算法相比,在空间数据拓扑的建立与空间分析的应用中具有一定优势。     

矢量金字塔与R树融合模型研究

主要围绕如何在移动设备上快速显示大数据量的面(线)状矢量数据,结合多级空间索引和矢量数据压缩提出了一种基于多尺度R树的矢量数据模型,该模型可用于资源有限的移动设备。首先按照比例尺对矢量数据进行不同级别的压缩,再将不同比例尺下的处理结果通过多尺度R树索引组织存储。通过这种方法可以达到在不同比例尺下显示不同详细程度的几何对象。试验采用湖南1∶10 000的林业资源小班数据来验证该模型的可行性和效率。     

一种集成R树、哈希表和B*树的高效轨迹数据索引方法

为兼顾时空索引方法的空间利用率、时间效率和查询种类,提出了一种新的轨迹数据索引方法——HBSTR树。其基本思想是:轨迹采样点以轨迹节点的形式成组集中管理,哈希表用于维护移动目标的最新轨迹节点,轨迹节点满后作为叶节点插入时空R树,另外采用B*树对轨迹节点构建一维索引,既有利于提升索引创建效率,又同时满足时空条件搜索和特定目标轨迹搜索等多种查询类型。为提升时空查询效率,提出了新的时空R树评价指标和节点选择子算法改进时空R树插入算法,同时提出了一种时空R树的数据库存储方案。试验结果表明,HBSTR树在创建效率、查询效率和支持查询类型等方面综合性能优于现有方法,支持大规模实时轨迹数据库的动态更新和高效访问。     

三维GIS中基于空间拓扑约束条件的R树研究

在研究了R树的索引机制后,结合三维空间实体对象,提出了一种带有三维空间拓扑约束的R树结构,并依据空间拓扑关系制定了构建索引时的四条规则,在规则的约束下,建立该索引时能有效地减少R树的区域重叠,提高了三维空间的查询效率。     

一种利用面元拟合的地面点云数据三维R树索引方法

针对地面激光扫描的真三维点云数据,提出基于面元拟合的三维R树索引方法,在对点云进行递归分割和面元拟合的过程中形成三维R树节点的包围盒,通过对传统R树的改进,使之更好地保留平面特征,以适应点云数据的管理。通过实验实现了地面点云数据的高效管理与查询检索,证明了方法的有效性。     

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。     

基于Hilbert排列码与R树的海量LIDAR点云索引

本文分析当前索引方法存在问题,针对高效海量点云数据的要求,提出一种基于Hilbert码与R树的二级索引方法。论文阐述了二级索引的建立原理与方法,可通过聚类方法与R树度M值来的优化第一级索引;使用Hilbert R树作为第二索引,可以有效控制两级R树的高度,同时点云的增加与更新可只在局部进行。最后本文通过两组实验来验证该数据组织方法的可行性和跟其他索引(KD树与四叉树)进行比较,得出它是一种高效管理海量点云的方法。     

基于K-means聚类距离准则的R树结点分配算法研究

对于空间数据库,R树索引是非常有效的空间索引。本文针对R树的结点分配算法存在的不足,提出了一种新的结点分配算法—基于K-means聚类距离最小的R树结点分配算法。研究结果表明,新的分配算法比原始的算法,产生的虚结点的最小约束矩形具有更少的空白区域,较明显地提高了空间查询的效率。     

基于PMVS算法的大规模数据细粒度并行优化方法

三维多视角立体视觉算法（patch-based multi-view stereo,PMVS）以其良好的三维重建效果广泛应用于数字城市等领域,但用于大规模计算时算法的执行效率低下。针对此,提出了一种细粒度并行优化方法,从任务划分和负载均衡、主系统存储和GPU存储、通信开销等3方面加以优化;同时,设计了基于面片的PMVS算法特征提取的GPU和多线程并行改造方法,实现了CPUs_GPUs多粒度协同并行。实验结果表明,基于CPU多线程策略能实现4倍加速比,基于统一计算设备架构（compute unified device architecture,CUDA）并行策略能实现最高34倍加速比,而提出的策略在CUDA并行策略的基础上实现了30%的性能提升,可以用于其他领域大数据处理中快速调度计算资源。     

一种自适应的两阶段R树批生成算法

介绍了一种新的R树批生成算法ATBL。本算法结合了自底向上的生成方式和以缓冲区树为基础的自顶向下方式的优点,通过对算法性能进行理论分析以及与其他多个算法进行比较研究,证明该算法在执行速度和所生成R树的查询性能方面都能达到令人满意的效果。     

大型空间数据库的并发索引策略CQR树

提出了适用于客户端模式空间数据库引擎并发控制的空间索引结构——CQR树,将静态R树与四叉树相结合,采用四叉树编码与空间对象绑定的方式管理被编辑过的对象,仅在删除叶子结点包中的对象时对相关索引包加锁,缩短系统响应时间。算法简单易实现,在保证空间查询效率的前提下解决多客户端并发操作的问题,同时降低了索引的维护难度。     

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。     

一种R树与格网结合的海量地铁隧道点云管理方法

为满足海量地铁隧道点云的高效处理需求,提出了一种R树与格网结合的海量地铁隧道点云管理方法。针对隧道点云的空间分布特点,在全局将大范围点云划分到格网中,并使用R树管理非空网格;在局部使用八叉树与四叉树混合的索引方法管理单个网格内的点云。为了提高点云的渲染效果,提出了基于网格面积的多细节层次结构（levels of detail,LOD）回溯构建方法,并采用高效的单文件存储方式存储点云。实验结果证明了所提出的方法在海量隧道点云的管理和可视化方面优于传统方法。     

一种面向地理信息系统的空间索引方法

空间检索技术是有交地管理和操纵空间数据的一种必要手段，本文分析了目前常用的空间检索方法在地理信息系统应用上的局限性，指出了一种基于凸多边形的空间索引技术，本文首衔介绍了目前常用的几类空间索引技术及其特点，接着讨论卫面向地理信息的空间索引技术面临的基本问题，提出了基于凸多边形的空间索引结构－CP－树，并侧重分析了其空间运算算法及时空效率，最后指出了空间索引技术所存在的问题及下一步的研究方向。     

3维GIS中LOD_OR树空间索引结构的研究

分析R树的不足之处,考虑3维场景绘制中的LOD信息,设计出一种集八叉树、R*树以及LOD信息的空间索引结构--LOD_OR树.LOD_OR树是将3维实体的LOD信息作为对象基本特征的OR树.OR树是结合Octree和R*树的一种混合空间索引结构,它利用八叉树索引将R*树表示的空间进行了限制,减轻了R*树插入、删除的开销,并在查找性能上比R*树有显著的提高.