基于MapReduce计算模型的气象资料处理调优试验

云计算技术使用分布式的计算技术实现了并行计算的计算能力和计算效率,解决了单机服务器计算能力低的问题。基于长序列历史资料所计算得出的气候标准值对于气象领域实时业务、准实时业务及科学研究中均具有重要的意义。由于长序列历史资料数据量大、运算逻辑较复杂,在传统单节点计算平台上进行整编计算耗时非常长。该文基于Hadoop分布式计算框架搭建了集群模式的云计算平台,以长序列历史资料作为源数据,基于MapReduce计算模型实现了部分整编算法,提高计算时效。同时,由于数据源本身具有文件个数多、单个文件小等特点,对数据源存储形式及数据文件大小进行改造,分别利用SequenceFile方式及文本文件合并方式对同一种场景进行计算时效对比测试,分别测试了10个文件合并、100个文件合并两种情况,使时效性得到了更大程度的提升。     

3维数字地球快速缓冲区分析算法

提出一种应用在3维数字地球中的通过图形处理器(GPU)快速实现矢量数据缓冲区分析的算法。使用一张4通道的纹理图作为容器将地理实体的矢量数据传入GPU,利用GPU的高效并行特性,将目标缓冲区纹理中的每个像素所对应的矢量坐标与原实体进行距离量算,在一次渲染中得到缓冲区纹理,最后提取出缓冲区纹理的边界。选择中国的流域和湖泊矢量数据,将本文算法与两种传统的CPU算法进行了缓冲区分析计算、测试和对比。结果显示,本文算法相对于传统矢量算法效率提高了9—16倍,相对于传统栅格算法效率提高11—20倍。实验证明,该算法计算简单,效果明显,特别是随着数据量增大,缓冲区计算速度显著优于传统算法,并能有效解决传统矢量法缓冲区分析中的数据自相交问题。     

天宫一号高光谱数据辐射校正的CUDA并行优化

高光谱图像经过辐射校正后,消除了探测元的响应差异,能更好地满足专题信息提取的数据要求.利用探测元的列均值、列标准差等统计信息对天宫一号高光谱短波红外数据进行辐射校正检验,并基于GPU CUDA计算模型对均值归一化、矩匹配、相邻列均衡等3种相对辐射校正算法进行了并行计算优化.通过辐射校正计算流程拆分,CPU控制流程逻辑,GPU执行数据级并行计算,并建立CUDA的计算单元与数据单元的映射关系,获得5—7倍的计算加速比,这些辐射校正算法依据图像自身统计信息,且易于进行并行计算优化,满足实时校正的处理时效要求,为未来高光谱数据在轨实时辐射校正提供了新思路.     

基于高性能计算平台的天宫一号遥感数据地面预处理系统

针对天宫一号传感器特点,设计并实现了基于高性能并行集群环境的遥感数据地面预处理系统,可完成对高并发、海量遥感数据处理任务的快速、高效处理.该系统可通过传感器的星上定标参数完成系统辐射校正、系统几何校正等处理过程,生产出高光谱热红外谱段和高光谱数据的1级、2级遥感产品.同时,在数据产品封装与输出分系统中,采用了较为通用的GeoTiff与HDF作为产品的主要输出格式,可满足领域内多种用户的需求.     

时空遥感云计算平台PIE-Engine Studio的研究与应用

随着遥感大数据时代的到来,为快速处理和分析海量遥感数据,国内外涌现了众多遥感云计算平台,使得全球尺度、长时间序列遥感数据的快速分析和应用成为可能。本文在分析国内外遥感云计算平台现状的基础上,针对大数据时代国内缺少功能完备的遥感云计算平台,且国外遥感云计算平台对国产卫星数据支持不足等问题,基于容器云技术,构建了包含国产卫星数据且集数据、算力和技术于一体的时空遥感云计算平台PIE（Pixel Information Expert）-Engine Studio,实现了脚本驱动的遥感数据的按需获取以及海量数据的快速处理。采用Landsat 8数据,以生长季植被指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）的计算为例,对比了本平台与GEE（Google Earth Engine）的数据处理能力。结果表明,由于计算资源的限制,本平台的计算和导出时间均比GEE稍长,但计算结果的空间分布一致,其中近68%的值均分布在（0.48,0.77）,且二者差值的95.33%集中在（-0.13,0.13）,结果较为可信。因此,本文构建的基于共享、开放的中国自主遥感云计算平台PIE-Engine Studio,可为地球科学领域的研究提供数据和算力支持,将有助于推进中国遥感云计算平台的发展进程,推动国产卫星数据在云计算平台上的应用。     

兰州市地质灾害特征与防治对策研究

从地质环境条件、地质灾害特征和城市发展建设方面,分析兰州市地质灾害的成因。从科学技术和社会管理方面,结合国内外的经验和兰州的实际,提出兰州市地质灾害防治的对策和建议。该研究的突破在于把地质灾害防治的科技支撑与社会管理相结合。     

京津冀科技合作网络的演变特征及影响因素

构建层次分明、结构合理的科技合作网络对于推动京津冀协同创新具有非常重要的作用。本文从基于知识创新的科研合作网络和基于技术创新的技术合作网络的角度,使用合作论文和合作专利数据,采用社会网络分析法对2013—2018年京津冀地区地级及以上城市之间科技合作网络的演变特征进行了分析,并基于半参数估计和面板计量模型实证检验了影响京津冀78个城市对之间科技合作的主要因素。主要结论为：① 京津冀科研合作网络快速成长,呈现北京与天津双核引领,以京津为主轴、京保石为次轴的空间结构。② 京津冀逐渐形成了以北京为主中心,天津、石家庄为次中心,廊坊、保定、沧州为三级枢纽,其他城市为节点的技术合作网络结构。③ 空间距离越近的城市之间越容易产生科技合作,高铁开通带来的时空距离压缩可以减弱科技合作的空间衰减系数;相对于科研合作,技术合作对于空间距离更为敏感;技术邻近性是促进城市间科技合作的主要驱动因子,尤其是对技术合作的促进效应更为明显;经济发展差距越小的城市之间相对容易产生技术合作。     

长江经济带城市水资源利用效率的空间关联网络及形成机制

探讨城市水资源利用效率空间关联网络特征及其形成机制可为实现区域用水效率协同提升提供新的政策视角。本文以长江经济带107个地级及以上城市为研究样本,首先,利用随机前沿分析法（SFA）测算出其2009—2018年水资源利用效率,并基于此构建其空间关联矩阵,继而采用社会网络分析法考察城市水资源利用效率空间关联网络的整体结构、个体结构及其空间聚类方式,最后采用二次指派程序法探讨网络形成机制。结果表明：① 城市水资源利用效率整体仍处于较低水平,但研究期内提升显著,空间关联网络格局显现,且整体网络可达性较强,几乎不存在非对称性可达的联系对,仍存在关联不紧密、网络结构稳定性欠佳等问题;② 上中下游地区的中心城市发挥着中心行动者、中介沟通者的重要作用,呈现“中心城市—非中心城市”的“核心—边缘”空间分布特征;③ 城市水资源利用效率空间关联板块可划分为净溢出、主受益和双向溢出板块,各板块成员组成符合长三角城市群、长江中游城市群、成渝城市群的分布特征;④ 城市间地理邻近性差异、经济发展水平差异、对外开放程度差异等自然地理条件和社会经济因素对城市水资源利用效率关联网络的形成具有显著影响。     

星球绅士化理论前沿及其对中国城乡治理的启示

绅士化已经成为全球城乡发展研究的前沿问题。探究绅士化的理论及其对中国城乡治理的启示,对贯彻落实新型城镇化和乡村振兴的国家战略具有重要意义。通过理论分析和案例比较可见,星球绅士化突破了传统绅士化研究的本体论、认识论和方法论,全球北方与全球南方的差异凸显了中国绅士化研究的价值。结合中国独特的城乡关系、央地关系及其多尺度交互作用,可进行星球绅士化的理论创新。未来中国城乡治理应重视治理模式转型、区域战略转型和城乡关系转型,全球经验、区域差异、城乡融合是治理现代化转型的关键点。对绅士化现象须采取批判性的价值论立场,关注城乡中低收入者权利,为维护空间正义和实现共同富裕做出积极贡献。中国绅士化研究需要加强与国际的对话与对接,并提供本土化经验。     

中国旅游业碳减排潜力的空间关联网络结构及其影响因素

基于2000—2018年中国省际面板数据,利用“自下而上”法和Super-SBM模型测度30个省（区、市）的旅游业碳减排潜力,借助修正的引力模型和社会网络分析方法探究其空间关联网络特征及影响因素。结果表明：①中国旅游业碳减排潜力的空间关联日趋紧密,网络密度和网络关联数呈增长态势,网络效率和网络等级度呈下降态势;②东部区域在空间关联网络中居于核心位置,对降低旅游业碳减排潜力所需要素的掌控与支配能力较强;西部区域在网络中居于边缘位置,难以影响和控制其他省（区、市）;③北京、天津、江苏和上海属于“净受益”板块,广东、浙江和福建属于“经纪人”板块,吉林、内蒙古等23省（区、市）属于“净溢出”板块;④空间邻接关系、经济发展水平差异、产业结构差异、技术创新水平差异和旅游业人数规模差异共同驱动着中国旅游业碳减排潜力空间关联网络结构的形成与演化。