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。     

Leveraging parallel spatio-temporal computing for crime analysis in large datasets: analyzing trends in near-repeat phenomenon of crime in cities

ABSTRACT

Crime often clusters in space and time. Near-repeat patterns improve understanding of crime communicability and their space–time interactions. Near-repeat analysis requires extensive computing resources for the assessment of statistical significance of space–time interactions. A computationally intensive Monte Carlo simulation-based approach is used to evaluate the statistical significance of the space-time patterns underlying near-repeat events. Currently available software for identifying near-repeat patterns is not scalable for large crime datasets. In this paper, we show how parallel spatial programming can help to leverage spatio-temporal simulation-based analysis in large datasets. A parallel near-repeat calculator was developed and a set of experiments were conducted to compare the newly developed software with an existing implementation, assess the performance gain due to parallel computation, test the scalability of the software to handle large crime datasets and assess the utility of the new software for real-world crime data analysis. Our experimental results suggest that, efficiently designed parallel algorithms that leverage high-performance computing along with performance optimization techniques could be used to develop software that are scalable with large datasets and could provide solutions for computationally intensive statistical simulation-based approaches in crime analysis.     

基于触控操作方式的大气科学数据可视化系统技术研究与实现

设计并实现了一种基于触控操作方式,运行于移动计算设备上的大气科学数据可视化软件系统MeteoExplorer Touch,它是世界上首款提供触控操作方式体验,运行于Windows8和Windows RT操作系统上的大气科学数据可视化软件.该软件系统的技术特色有:1)针对Windows 8和Windows RT操作系统所带来的崭新特性进行设计,实现了诸如使用手指滑动、捏掐伸展完成底图的缩放和漫游,在操作系统从低功耗运行状态下再次激活后恢复用户会话状态等功能,从而为广大气象科研和业务人员在平板电脑上分析、处理气象数据提供了全新的体验;2)MeteoExplorer Touch不仅仅是一个图片查看器,它还实现了主流桌面版专业气象软件所提供的大部分功能,包括数据资料解析、观测场客观分析、物理量计算、图形产品生成、地理信息和图层管理等;3)MeteoExplorer Touch注重程序性能和用户体验.为实现这一目标,软件采用C++语言开发功能,使用XAML标记语言设计用户界面,使用DirectX 11硬件加速渲染技术进行图形显示,因此,它具有原生程序所特有的性能高、速度快、系统资源需求低的优点.     

地理要素的分布式空间近似查询处理方法

针对传统空间查询无法满足地理数据交互式可视化对处理时间要求的问题,以窗口查询为例,提出了一种空间近似查询处理方法。该方法包括预处理和查询两步:在预处理阶段,利用分布化的线简化算法对空间对象进行顾及误差的预处理采样,将采样过程及误差值用树型结构保存;在查询阶段,以豪斯多夫距离定义数据可视化的误差,进行误差可知的顶点即时采样与截取,从而实现针对可视化应用的高效的空间近似查询处理。在Hadoop集群上利用77GB的OpenStreetMap数据集进行了实验,证实了本方法的效力与效率。     

Maximum likelihood environmental calibration and the compute program WACALIB a correction

A recently discovered error in the part of the computer program WACALIB that implements maximum likelihood (ML) calibration has been discovered and corrected. The new version of WACALIB has been re-run with all the data-sets from which results based on the earlier version of WACALIB had been published. The new results suggest that ML regression and calibration perform as well or even better than weighted averaging (WA), at least when judged by the apparent root mean squared error. Further work involving cross-validation is required to evaluate more fully the relative performance of WA and ML approaches.     

遥感数据用户需求融合处理技术

从遥感数据需求文本中获取时间要素并进行语义计算是实现遥感数据需求文本可理解的关键步骤之一。通过对遥感数据需求文本时间要素及其构成形式的分析,建立了融合时间形式表达与语义计算一体的时间本体,并在此基础上给出了遥感数据需求文本时间信息抽取及其语义计算方法。实验表明,该方法对于遥感数据需求文本的时间要素具有较好的解析与推理效率,有助于提升自然语言获取遥感数据的效率。     

计算机网络的分布式计算环境及分布式处理

本文对网络计算模式、分布式计算环境以及分布式处理机能作了分析和探讨。     

景观指数的并行计算方法

随着地理信息科学和系统的发展,GIS数据的时空分辨率和数据量呈现爆炸式的增长趋势。传统的基于个人计算机的景观指数计算软件难以有效快速地完成海量数据的空间分析。针对该问题,本文提出了一个高效的景观指数并行计算方法。首先对原有的并查集连通域标记算法进行了2点改进：① 在第2次遍历数据时,增加了计算斑块面积、周长等斑块基本信息的功能,为景观指数的计算提供必要参数;② 在第2次遍历过程中,增加了重新标记连续序号的功能,减少了原有算法在合并操作后造成的序号不连续,需要重新遍历数据的开销。在此基础上,本文利用MPI并行编程库,采用数据分割和主从进程协同的并行计算模式实现了景观指数的并行计算。实验表明,在保证计算正确性的基础上,本文的并行算法大幅度提高了景观指数的计算性能,为快速分析大规模数据的景观形态和格局提供了有效手段。     

北京市泥石流灾害临界雨量研究

降雨是泥石流灾害的主要诱发因素。文章根据北京市历史上泥石流灾害发生时的前期雨量与当日激发雨量,建立了临界雨量判别模型。通过对北京地区泥石流灾害与降雨频率的分析,计算了不同时段的临界雨量;经验证明,计算结果是可信的。基于灾害与降雨频率分析来确定北京地区泥石流发生的临界雨量是一种新的尝试。该方法可用于计算不同泥石流沟道发生泥石流的临界雨量。     

关于云安全问题的探讨

云计算面临的最大挑战是安全问题。云计算应用的无边界性、流动性等特点,较之传统的IT模式有很大差异。在云计算环境下,服务方式发生变化,安全的责任主体也发生了根本改变。作为云计算服务提供商,需要建立安全的云计算平台,为云安全服务提供保障;同时,服务一定是开放的、安全的,要保护云用户敏感信息的安全。整合桌面安全管理技术是行之有效的。云安全应用研究主要是从云计算平台系统安全和网络安全设备、安全基础设施的“云化”突破几个方面展开。