基于MapReduce的空间数据并行划分算法

针对海量空间数据分布式存储中存在的不顾及空间邻近性、分布不均和数据倾斜的问题,基于MapReduce并行编程模型,对Hilbert空间曲线层次分解的思想和节点容量感知的方法进行了研究,提出了一种层次分解的空间数据并行划分策略,并通过临界值判定实现空间数据的均衡存储。最后通过实例分析说明该方法可以在保证空间数据邻近特性的同时,解决海量空间数据分布式存储不均和数据倾斜的问题。     

滇西双江县勐库地区退变质榴辉岩中闪石类矿物的成因研究

勐库地区新近发现的退变质榴辉岩中晚期退变质作用形成的闪石类矿物十分丰富,其携带了大量晚期退变质过程中的岩石成因信息。本文通过系统的矿物学研究,鉴定出了3期10种闪石类矿物,其中以镁钙闪石、镁角闪石、铁镁钙闪石、铁韭闪石、透闪石、阳起石等钙质闪石类为主,有少量冻蓝闪石、蓝透闪石等钠-钙闪石类。研究发现,随着退变质过程中时间的推移,角闪石的形成环境逐渐由还原环境向弱氧化环境、氧化环境演变。根据角闪石电子探针成分测试结果计算了相应的温度、压力条件。结合岩相学的资料,将退变质过程分为3期:(1)第1期早阶段为近等温降压过程(p=0.56~0.75 GPa,t=642~709℃),主要形成铁韭闪石、铁镁钙闪石、镁钙闪石;晚阶段为等温降压过程(p=0.39~0.56 GPa,t=619~642℃),主要形成镁钙闪石及少量镁绿钙闪石、铁韭闪石;(2)第2期为降温降压过程(p=0.23~0.42 GPa,t=460~610℃),主要形成镁角闪石、冻蓝闪石及铁角闪石;(3)第3期为近等温降压过程(p=0.09~0.31 GPa,t=350~420℃),主要形成透闪石、阳起石、蓝透闪石等。闪石类的成分变化反映了退变质榴辉岩从地壳底部的角闪石榴辉岩-高压麻粒岩相温压环境向中上地壳角闪岩相、绿片岩相温压环境的渐次退变质作用过程。这与昌宁-孟连构造带上印支期的碰撞造山作用、燕山期的区域性地壳伸展、喜马拉雅期的陆内造山运动具有较好的对应关系。     

新疆哈巴河县托库孜巴依金矿床26号矿脉盲矿预测的构造叠加晕实用模式

根据新疆哈巴河县托库孜巴依金矿床的地质特征及成矿规律,对矿床的26号脉及主要围岩进行了系统采样和多元素分析,结合矿区地球化学背景确定了各元素的分带标准;通过对26号矿脉(体)的地球化学特征及构造叠加晕特征研究,总结出金矿(体)单一次成矿的原生晕轴向分带,对矿体不同成矿阶段形成的晕在空间上的叠加形态进行了识别,建立了矿体形成的构造叠加晕实用模式(包括成矿构造叠加晕模式、预测标志及分带标准),利用该实用模式对矿脉深部以及外围进行找矿预测,提出了找矿预测靶位。     

基于任务驱动的战场环境分析数据映射模型设计与实现

针对传统战场环境分析模型缺乏将军事特征同用户认知与任务需求相结合的服务问题,构建了一种基于任务驱动的战场环境分析模型数据自动映射与匹配方法。通过分析作战任务的特点,建立任务形式化描述规范,构造了基于xml的基本战斗任务的需求描述模板,以战场环境分析模型为基础获取作战任务对环境数据需求的要素,建立了基于规则的战场环境分析数据映射模型,完成从任务需求到环境数据自动匹配的过程。最后通过基于该模型的战场环境分析系统数据服务平台应用,任务模板与战场环境分析数据自动映射方法得到了有效的解析,并通过工作流模式构建了可视化的数据推送,可为战场环境分析按需服务提供理论参考与方法借鉴。     

基于自定义RDD的海量遥感图像并行镶嵌方法

图像镶嵌是遥感图像处理中的重要内容,在跨区域遥感图像分析中发挥重要作用。为了解决传统遥感图像并行算法中存在的计算节点利用率低、频繁数据I/O等问题,本文根据Spark分布式内存计算框架,充分利用Spark利于迭代数据处理的优势,提出了一种基于Spark自定义RDD（弹性分布式数据集）的并行镶嵌方法。该方法首先在集群的多个节点上通过相位相关法执行图像重叠区域估计操作,从而提高了图像重叠区域估计的多节点并行计算;然后,通过重写Spark中RDD的compute和getPartitions方法,自定义针对遥感图像处理的RDD,并将图像镶嵌中的重叠区域估计、图像配准和图像融合3个关键步骤作为自定义RDD的Transformation类型的操作算子;最后,通过隐式转换创建自定义RDD,并调用自定义RDD的操作算子实现图像镶嵌的并行处理。实验结果表明,与传统基于MPI的并行镶嵌算法相比,该方法在保证图像镶嵌效果的基础上,能够有效提高大数据量的图像镶嵌效率。     

三峡工程水库重点监视区不同蓄水阶段地震波Q值分析

利用2001～2015年三峡数字遥测地震台网记录到的数字地震观测资料,结合三峡工程水库蓄水情况,采用Atkinson方法分析该地区的地震波衰减特征,得到不同蓄水阶段、不同库段的非弹性衰减结果。结果显示,Q值与频率变化的线性关系较好,各频点在拟合线附近波动;3个库段在不同蓄水阶段均具有较小的Q0值和中等的η值,表明三峡工程水库重点监视区构造复杂,且介质的均匀程度较低;仙女山-九畹溪断裂附近地区Q值较大,表明该地区构造运动比较稳定;巴东高桥断裂附近地区Q值较小,表明该地区构造运动比较强烈;泄滩地区随着水位的升高,Q0值增大,表明该地区介质均匀程度有所提高。     

基于空间填充曲线排列码划分的并行缓冲区算法

缓冲区计算是地理信息系统空间分析的基本功能之一。在矢量缓冲区研究方面,以往大多聚焦缓冲区生成算法,这些优化方法在单机计算环境中针对大规模空间数量数据的计算效率提升是有限的,因而需要并行环境下的改进方法来进一步破解计算瓶颈。本文基于Map Reduce计算模型和分布式内存计算框架,提出了一种基于空间填充曲线排列码划分的并行缓冲区分析算法(SPBM),基于空间填充曲线编码进行数据排序和范围划分,对跨越网格的数据采用近似切分方法,在考虑负载均衡的前提下对任务并行分解,之后按照给定深度的"树状"方式进行结果合并。本文在单机和集群两种环境下利用实际道路网等数据进行了实验。同等环境下,相较于目前流行的GIS软件——QGIS和Post GIS计算性能提升明显,相较于现有其他并行优化方法效率提升超过50%。这样的优化分析方法对于GIS中其他矢量分析算法的并行算法也具有一定的借鉴意义。     

基于Python的“地理处理”并行方案

在传统方式下,ArcGIS地理处理工具的执行过程不能充分利用高性能多核计算机的全部运算能力处理日益增加的地理数据,导致数据处理效率低下。本文在分析地理处理工具特点的基础上,充分利用Python语言的并行编程特点,构建具有通用性的地理处理任务并行运行解决方案。结合ArcGIS软件自身的特质,有效解决了并行运行所带来的数据竞争、数据共享与进程通讯等问题,达到了一定硬件环境条件下ArcGIS工具执行效率最大化的目的。通过典型地理处理任务中不同运行方式效率的对比测试与分析,证明了并行运行的有效性。     

人类活动对土壤有机碳库的影响研究进展

土壤有机碳库动态变化直接影响全球的碳平衡, 土壤有机碳库研究是全球碳循环研究中的关键。研究人类活动影响下的土壤有机碳库的动态特征及其过程机制,不仅可降低对未来气候预测的不确定性,也可为土壤固碳技术的选择和政策制定提供理论依据。从土地利用方式变化、耕作方式与管理两方面详尽阐述了国内外关于人类活动影响下土壤有机碳库动态的研究进展,提出应加强土地管理、采取适当的农业耕作措施来减少土壤有机碳的流失,以提高土壤对碳的固定。     

库水载荷对水库触发地震的机制研究

利用有限元方法,研究库水载荷产生的应力场及其在断层面上引起的静态库仑破裂应力变化。通过计算发现,库水载荷的加载位置对地震的触发作用有重要的影响:当库水加载于断层正上方或断层上盘时,对正断层型的地震有促进作用,对逆断层型的地震有抑制作用。但是,当库水载荷作用于断层的下盘时,对于倾角较大的正断层与逆断层地震,库水都起抑制作用;而对倾角很小的断层起促进作用,但不会产生很强的水库地震。