三维Hilbert曲线层级演进模型与编码计算

格网单元的编码计算是全球离散网格系统的核心,支撑着网格快速索引及应用分析的高效计算。Hilbert曲线具有聚簇性高、连续性强的特点,是研究设计全球离散网格编码的重要工具。利用Hilbert曲线进行格元编码实现了坐标等效降维表达,但是对Hilbert曲线不同层级之间的变换关系、一维Hilbert码如何刻画格元多维空间结构与关系等网格编码基础理论问题的研究尚不完备。本文以八叉树立体网格中三维Hilbert曲线层级演进关系为突破口,使用状态矩阵与演进矩阵构建层级演进模型,进而分别设计笛卡儿坐标至Hilbert码计算以及邻近格元Hilbert码计算方法。与现有算法对比,本文算法以层级演进模型为理论基础,避免了烦琐迭代步骤以及转换步骤,算法流程简明直接。试验结果表明,本文笛卡儿坐标至Hilbert码计算效率较迭代算法提高为7%~23%,邻近格元Hilbert码计算效率较转换算法提高4.0~4.5倍。     

双相介质瑞雷面波有限差分正演模拟

为了研究双相介质瑞雷面波的形成机制及传播规律,促进瑞雷面波资料处理方法的发展。文章根据弹性波动方程,采用交错网格有限差分算法,对二维各向同性弹性介质做解析解与数值解的对比,在此基础上,将PML吸收边界条件,改进的镜像法应用于双相介质波动方程中,并作了稳定性分析,对双相介质水平层状、起伏分界面等典型模型瑞雷面波及体波在内的全波场进行研究。结果表明:基于弹性介质解析解与数值解的对比,在误差接受范围内,研究双相介质是可行的;把稍作改进的镜像法应用于双相介质中,能够有效地处理瑞雷面波自由边界问题;通过详细分析双相介质瑞雷面波及体波在内的全波场的信息,对以双相介质为基础的地震波勘探有一定的指导作用。     

优化交错网格差分算子的井间地震数值模拟及其频散分析

在井间地震有限差分数值模拟中,用离散化的高阶差分方程近似连续导数的波动方程时,不可避免地会产生数值频散,而数值频散程度则直接影响到地震波数值模拟精度,因此为了得到清晰准确的地震波场记录,必须尽可能地压制数值频散。这里在一阶速度应力弹性波方程的基础上,利用两个约束条件构造拉格朗日函数获取优化差分系数,与泰勒展开差分系数下的交错网格高阶差分模拟结果比较,发现改进的优化交错网格差分算子的高阶差分数值模拟能更有效地压制数值频散,进一步提高交错网格高阶差分数值模拟的精度,为高精度井间地震数据的波场成像、纵横波联合解释等提供可靠依据。     

基于散度和旋度的弹性波波场分离数值模拟方法

弹性波波场分离数值模拟方法是研究混合波场中纯纵波和纯横波波场传播规律的一种重要手段,通常采用算子分裂来实现,这不但增加了计 算量,而且还浪费了大量计算时间。因此提出了基于散度和旋度的弹性波波场分离数值模拟新方法,仅依赖于交错网格来计算出散度场（纯纵波） 和旋度场（纯横波）,从而提高计算效率。在人工截断边界处采用完全匹配层吸收边界条件（PML）。数值模拟结果表明,该方法能够从混合波场中 准确地分离出纯纵横波波场,且精度高,边界吸收效果好,计算速度快,计算过程稳定,可用于指导实际多波多分量地震资料处理,同时指出本文 算法对相互耦合的波型（如面波）无法实现准确分离。     

基于Direct3D多分辨率地形建模方法的研究

在地形模型的多分辨率建模中,递进网格模型能高效地存储网格信息,并能方便地控制网格的细节层次。本文利用D irect3D三维图形库,给出了一种基于递进网格模型的多分辨率地形数据生成算法,该算法能方便地控制简化过程,显示速度较快,并能很好地保持原模型的几何特征。     

基于六边形网格的球面Voronoi图生成算法

利用二十面体施奈德等积多面体投影构建了球面多分辨率六边形层次网格;通过边界四元组将六边形单元分解到四元三角形及其子单元中处理;利用改进的四元三角网编码方案建立了网格的数字空间、单元层次编码模型和不同实体在球面上的表达方法.在此基础上,提出了球面Voronoi图的生成算法.实验结果表明该算法与现有算法相比具有更高精度.     

全球网格位置服务在自然资源数据服务中的应用研究

本文以单一专题数据的挖掘应用和多专题数据的整合应用为切入点，研究了基于全球网格剖分和网格编码基础上实现的网格位置服务在自然资源数据服务中的应用。在单一专题数据的挖掘应用方面，本文针对当前不动产登记信息管理与服务现状和具体需求，提出了一种基于不动产单元位置、大小和形状的不动产单元网格剖分编码解决方案。该编码方案实现了不动产单元标识的稳定性、位置关联性与可溯源性等功能特性，解决了现有编码方法在不动产登记信息管理与服务方面的不足，并开展了上述功能特性的业务场景应用验证。在自然资源多专题数据整合应用方面，本文开展了基于全球网格剖分编码的数据组织与索引机制研究和应用，并在土地利用规划、土地利用现状和自然资源不动产等自然资源多专题数据整合方面做了应用和验证，验证了基于网格剖分编码的数据组织与索引机制在自然资源多专题空间要素整合应用方面的高效性。上述研究对于推动全球网格剖分与编码服务在自然资源数据服务中的应用，提升自然资源数据服务能力具有重要意义。     

基于出租车上下客数据流与分布式多阶段网格聚类的城市热点区域实时探测方法

城市热点区域的实时探测能够提高管理者对突发事件的响应能力。随着物联网、通信技术的发展，出租车运单的起讫信息实时上传至数据中心，形成了持续的上下客数据流。考虑到出租车具有全天候运营、全区域覆盖、数据时空分辨率高等特点，其上下客数据流可作为城市热点区域实时探测的有效信息源。目前，面向静态上下客数据集的热点区域探测方法不支持流式数据的处理，难以直接应用于实时的热点区域探测，而现有流式聚类算法难以同时满足低聚合成本、任意形状类簇识别、灵活扩展性等要求。面对以上挑战，本文基于分布式流计算技术，设计了适用于出租车上下客数据流的城市热点区域探测算法，基本思想为将上下客数据流映射至网格状监控单元，并以时间窗口为单位统计各监控单元热度，在此基础上进行热点单元的分布式识别，最终将热点单元汇聚为热点区域。为了避免分布式算法中聚合算子的性能瓶颈，本文进一步设计了由冗余分区、链接识别、修正规则构建、区域ID修正、区域生成等步骤组成的多阶段分布式区域合并算法。最后，本文基于分布式流计算框架Flink实现了上述算法，并使用武汉市出租车数据集、纽约市出租车上下客数据集模拟数据流开展实验，结果表明本算法可以高效挖掘城市...     

地理信息系统的新时代：网格地理信息系统

地理信息系统经过40多年的发展,形成了包括地理信息系统技术、地理信息科学和地理信息服务(科学)的综合体系,关注的重点已从技术软件系统转向信息服务。回顾历史可以知道:现代意义上的商业地理信息系统软件产品始于20世纪80年代初,也不过只有20多年的发展历史,然而发展速度之快,令人震惊。目前国际上的GIS软件厂商除了有ESRI、MapInfo等品牌GIS基础平台提供商之外,一些大型IT企业,如微软、Oracle、Google等也根据自己对行业的理解,或成立空间信息技术解决方案的部门,或通过并购等形式进入到空间数据生产与空间信息服务、GIS软件开发等领域。GIS系统     

双重网格井间地震层析成像技术

提出了一种不同于常规的井间地震层析成像技术，即在较细的网格上进行射线追踪，以提高射线路径和旅行时的计算精度，在较粗的网格上进行层析反演成像，使网格像素上射线覆盖的最低次数达到一定要求，以提高成像质量。分析了采用这种双重网格地震层析成像技术的必要性，模型实验证实了此技术实用性和有效性。