P2P环境中的全局空间数据目录研究

P2P计算通过大量自治的节点协作共享资源与计算,为空间数据和空间操作的分布提供了新的分布式计算模式。分布在不同Peer上的空间数据库节点通过P2P协作构成一个超级全局空间数据库,全局空间数据目录是P2P环境下快速定位空间数据资源和空间计算节点的关键技术。Peer数据库节点的数据模式、元数据、资源状态参数等抽象为一系列关键词集合。全局目录基于Peer空间数据库节点的外包矩形进行动态聚类并建立P2P环境下的空间索引,支持Peer空间数据库节点的动态加入和退出,支持复杂空间查询和关键词查询。该文给出了全局空间数据目录的组织模型、P2P空间数据索引及空间资源发现算法。     

基于P2P的空间查询路由算法综述

介绍对等网络的历史与典型模式,给出路由的基础概念.列举基于P2P的查询路由经典算法(Chlord、CAN、Pastry等)和相关改进算法(Kademlia、Emergint、SmartBoa等).结合空间数据的特点,综述基于P2P的空间查询路由算法,如共享兴趣点算法、基于Chiord构造内容访问、超级对象、位置复制和几何距离模式的算法.以及空间划分格网、依维度优先级的查询算法和服务封装算法.良好的空间路由算法能够提高网络的性能和执行效率,推动空间信息领域的发展.     

面向问题的空间应用表达与实现

讨论空间应用的一种面向问题的表达方法与实现机制。为解决空间应用的描述问题,在建立时空一体化空间数据模型基础上,定义了对SQL进行扩展的时空复合查询语言,实现了对空间应用问题的非过程化描述;研究复杂空间应用的表达问题,讨论时空复合查询语言的限制,并在语言中引入流机制,通过空间应用问题的组合实现更为复杂的空间应用,并支持空间数据分布式计算;最后给出若干空间应用实例及其面向问题的表达。     

几何代数GIS计算引擎的设计与实现

分析型GIS的发展对GIS开发模式的统一性和算法的通用性提出了新的要求。基于几何代数(GA)的GIS多维统一计算模型(GA-MUC)为进行复杂GIS空间分析提供了解决思路。该文提出了基于GA的多维统一GIS计算引擎(GA-MUCE),探讨了基于GA的属性空间、网络空间与场空间中基本对象与算子的表达,并将其用于GIS算法的构建。该引擎具有自适应性特征,可根据具体的应用需求定义计算空间,进而设计相应的对象表达与算子、算法库,最终构建插件形式的GIS分析求解模板。该研究是对复杂GIS空间分析问题求解模式的探索,有利于促进新一代分析型GIS的发展。     

分布式协同计算的GIS技术研究

讨论GIS的基本技术体系,针对GIS应用需要提出以分布式协同计算为基本特征的新一代GIS技术。回顾GIS技术的发展历程及各代GIS技术的基本特征,分析GIS应用需求的发展趋势,提出新一代GIS应具备的基本特征;从空间数据模型、空间查询语言和空间数据分布式计算等方面讨论新一代GIS技术的理论体系,并提出现阶段可行的实现机制;介绍新一代协同计算的分布式GIS软件原型。     

山海协同旅游发展新模式——以广西北部湾为例

探究旅游发展新模式对破解区域发展不平衡以及景区间同质化竞争问题具有重要意义。文章以广西壮族自治区北部湾地区为例,通过"山海协同"的发展模式变同质竞争为异质协作,用以提升区域旅游整体竞争力。本研究以旅游统计数据、基础地理空间数据和网络游记文本为数据源,运用空间分析和文本挖掘的方法,描述高等级景区的空间核密度、交通可达性及旅游空间网络,并从山、海两组旅游目的地的旅游资源、交通衔接、路线产品及市场需求层面进行剖析。结果表明:(1)北部湾地区山、海特征的高等级旅游资源丰富,核密度最高的地区为0.03～0.04个/km~2;(2)各景区之间的平均通达时长为3.79 h,总体可达性呈现由中东部向西南部递减的趋势;(3)2018年山、海之间旅游流量较大,整体网络密度为0.67。研究反映了山海线路组合交通基础条件良好、市场需求强烈,从目的地宣传、景区联动、规划布局等角度进一步提升山海协作机制,该机制可为我国西南山区旅游发展提供新模式和新思路。     

空间信息分析技术

在GIS技术日趋成熟和空间数据极大丰富的今天,通过分析空间数据探索空间过程机理正变得日益迫切。空间信息分析技术至少包括以下六个主要方面:(1)空间数据获取和预处理;(2)属性数据空间化和空间尺度转换;(3)空间信息探索分析;(4)地统计;(5)格数据分析;(6)复杂信息反演和预报。本文提出了解决具体应用问题一般的空间数据分析计算、结果解释和反馈程序。认为空间过程的一般共性和作为共同的研究对象,各种不同的方法技术最终可能导致空间数学(spatialmathematics)的产生,同时发展鲁棒的空间分析软件包对于普及空间数学是必要的。     

GIS技术支持下的洪水模型建模

在复杂区域建立洪水模型时,计算网格的手工生成方法容易出错甚至不可行,自动生成算法则可大大节省计算网格生成的工作量。洪水模型中的计算网格与GIS栅格数据及不规则三角网空间数据结构非常相似,因此,GIS中成熟的网格自动生成算法可用于生成洪水模型计算网格。文章详细讨论了GIS支持下的洪水模型自动建立步骤,并以黄河下游花园口～夹河滩河段为例,利用地形图、土地利用图、水利工程设施分布、水文站点图等资料,通过自动生成网格及其空间拓扑关系,建立了洪水过程数值模拟模型,并详细解释了计算网格数据格式。     

浅谈多元空间数据集成及其应用

随着地理信息系统技术的发展,越来越多的空间数据资源被获取,解决这些多元空间数据的组织管理工作对这些数据的进一步应用有重要的意义。本文主要介绍了多元空间数据信息多元化和格式多元化的特征,以及通过空间数据库、空间可视化、空间处理三个角度来理解数据,最后对多元数据的集成进行了展望。     

格网技术对GIS发展的影响

格网技术作为新一代的Web技术,必将深刻影响GIS的发展。格网计算为数据密集型空间分析提供了资源支持。数据格网为海量空间数据分布式存储、管理、传输、分析提供了一体化的解决方法。格网技术为VRGIS实时场景渲染和海量场景数据存储以及GIS互操作问题的解决提供了一种新思路。格网中的智能体组件动态组装应用软件将对GIS应用开发方式产生重大影响。通过建立空间信息格网可以实现中国GIS产业的跨越式发展。     

Building the distributed geographic SQL workflow in the Grid environment

Over recent years, massive geospatial information has been produced at a prodigious rate, and is usually geographically distributed across the Internet. Grid computing, as a recent development in the landscape of distributed computing, is deemed as a good solution for distributed geospatial data management and manipulation. Thus, the Grid computing technology can be applied to integrate various distributed resources into a ‘super-computer’ that enables efficient distributed geospatial query processing. In order to realize this vision, an effective mechanism for building the distributed geospatial query workflow in the Grid environment needs to be elaborately designed. The workflow-building technology aims to automatically transform the global geospatial query into an equivalent distributed query process in the Grid. In response to this goal, detailed steps and algorithms for building the distributed geospatial query workflow in the Grid environment are discussed in this article. Moreover, we develop corresponding software tools that enable Grid-based geospatial queries to be run against multiple data resources. Experimental results demonstrate that the proposed methodology is feasible and correct.     

基于R树的分布式并行空间索引机制研究

为提高分布式并行计算环境下海量空间数据管理与并行化处理的效率,基于并行空间索引机制的研究,设计一种多层并行R树空间索引结构。该索引结构以高效率的并行空间数据划分策略为基础,以经典的并行计算方法论为依据,使其结构设计在保证能够获得较好的负载平衡性能的前提下,更适合于海量空间数据的并行化处理。以空间范围查询并行处理的系统响应时间为性能评估指标,通过实验证明并行空间索引结构具有设计合理、性能高效的特点。     

构建GIS高可信服务计算环境探讨

基于面向服务的分布式空间信息支撑平台,从高可信网络计算环境、高可信空间信息、高可信软件、高可信计算平台4方面探讨构建GIS高可信服务计算环境的方法及其关键技术。为实现GIS空间信息存储的可靠性和发布的安全性,建立了基于角色访问控制权限的空间数据管理模型,并研究空间信息发布的中间件技术,展望构建GIS高可信服务计算环境的发展趋势和突破点。     

网格空间数据库副本管理研究

网格GIS的研究重点在于利用网格技术,基于空间数据库实现空间资源共享。网格环境下,用P2P模型解决副本管理问题,可增强系统的可伸缩性和动态性。在网格GIS中,逻辑层与物理存储层分离,采用水平非交叠分片策略,依照空间区域把逻辑层划分为物理片段层。网格GIS应用系统应用GT4部署和实现,在网格上使用JXTA协议建立虚拟网络覆盖层,实现由门户节点、聚合点和物理存储节点组成的层次型全局副本目录结构。为提高空间数据发布效率,采用三层分布式索引结构,物理片段层和逻辑层分别采用R-tree索引和四叉树索引,通过软状态协议维护副本目录的一致性,并讨论副本目录原型GridSRC的实现和性能评价。     

Using a Computational Grid for Geographic Information Analysis: A Reconnaissance

High performance computing has undergone a radical transformation during the past decade. Though monolithic supercomputers continue to be built with significantly increased computing power, geographically distributed computing resources are now routinely linked using high‐speed networks to address a broad range of computationally complex problems. These confederated resources are referred to collectively as a computational Grid. Many geographical problems exhibit characteristics that make them candidates for this new model of computing. As an illustration, we describe a spatial statistics problem and demonstrate how it can be addressed using Grid computing strategies. A key element of this application is the development of middleware that handles domain decomposition and coordinates computational functions. We also discuss the development of Grid portals that are designed to help researchers and decision makers access and use geographic information analysis tools.     

分布式水文模型的并行计算研究进展

大流域、高分辨率、多过程耦合的分布式水文模拟计算量巨大,传统串行计算技术不能满足其对计算能力的需求,因此需要借助于并行计算的支持。本文首先从空间、时间和子过程三个角度对分布式水文模型的可并行性进行了分析,指出空间分解的方式是分布式水文模型并行计算的首选方式,并从空间分解的角度对水文子过程计算方法和分布式水文模型进行了分类。然后对分布式水文模型的并行计算研究现状进行了总结。其中,在空间分解方式的并行计算方面,现有研究大多以子流域作为并行计算的基本调度单元;在时间角度的并行计算方面,有学者对时空域双重离散的并行计算方法进行了初步研究。最后,从并行算法设计、流域系统综合模拟的并行计算框架和支持并行计算的高性能数据读写方法3个方面讨论了当前存在的关键问题和未来的发展方向。     

基于本体(Ontology)的空间信息互操作与集成方法研究

随着Semantic Web技术的发展,基于Ontology的空间信息服务是分布式网络环境下异构空间信息资源共享与互操作实现的可行途径.在对空间信息共享与互操作发展历程、Ontology的基本理论及国内外基于Ontology的空间信息共享与互操作研究现状进行系统全面总结概括的基础上,提出了Ontology驱动的空间信息共享与互操作系统的体系框架、服务流程,并提出了今后研究的重点.基于该服务框架构建的信息系统能将分散在Internet上的各种空间资源信息动态地集成在一起,实现分布式环境下异构空间信息资源的共享与互操作.