A machine learning approach for predicting computational intensity and domain decomposition in parallel geoprocessing

ABSTRACT

High performance computing is required for fast geoprocessing of geospatial big data. Using spatial domains to represent computational intensity (CIT) and domain decomposition for parallelism are prominent strategies when designing parallel geoprocessing applications. Traditional domain decomposition is limited in evaluating the computational intensity, which often results in load imbalance and poor parallel performance. From the data science perspective, machine learning from Artificial Intelligence (AI) shows promise for better CIT evaluation. This paper proposes a machine learning approach for predicting computational intensity, followed by an optimized domain decomposition, which divides the spatial domain into balanced subdivisions based on the predicted CIT to achieve better parallel performance. The approach provides a reference framework on how various machine learning methods including feature selection and model training can be used in predicting computational intensity and optimizing parallel geoprocessing against different cases. Some comparative experiments between the approach and traditional methods were performed using the two cases, DEM generation from point clouds and spatial intersection on vector data. The results not only demonstrate the advantage of the approach, but also provide hints on how traditional GIS computation can be improved by the AI machine learning.     

Mobile Agent系统结构及其关键技术

Mobile Agent技术是一门新兴的技术,具有移动性、智能性和异步计算的特点,已成为计算机网络和分布式系统最具活力的发展方向.现对Mobile Agent的概念、系统结构及其关键技术进行了分析和探讨.     

DISASTER ANALYSIS AND COUNTERMEASURES OF LAND SUBSIDENCE CAUSED BY COAL CUTTING IN CHINA

In recent years, many coal-producing countries have paid great attention to the land subsidence causedby coal cutting. In China, because of the dense population in coalfield areas, the land subsidence hazard is more seri-ous. After a brief analysis on the mechanism of land subsidence, this paper gives a comprehensive and systematical ac-count on all kinds of hazards caused by the land subsidence in China. The study shows that land subsidence has endan-gered land, buildings, traffic and communication lines, dykes and dams. It also causes damage to ecological and socialenvironment. In order to lessen the hazard of land subsidence, preventive measures should be taken to reduce the col-lapse amount, such as extraction with stowing, banded mining system, succession and coordination mining system, orhigh-pressure mudflow between rock strata. Measures of reinforcing or moving certain buildings should also be taken toreduce the destructive degree. In order to harness the subsidence land and bring them under control for fanning, mea-sures should be taken such as filling with spoil or fine breeze, excavating the deeper and covering the shallower land.     

新疆塔中南坡奥陶系的地层缺失和沉积相变化

按照奥陶系内部6个组沉积的时间片段拟定塔中南坡不同区块存在不同程度的缺失。部分关键层段的牙形石和几丁虫组合特征证明一间房组和恰尔巴克组在塔中部分井区是存在的,但恰尔巴克组的分布范围最狭窄。总体上,塔中南坡隆起区地层缺失较多,古城墟隆起基本完整。据缺失状况和岩相展布,显示塔中南坡的沉积单元具有由东往西迁移的特征,且各时段迁移的距离与速度存在较大差异。     

大凌河流域河道生态需水量估算

本文从大凌河流域存在的环境问题出发,分别估算了各水资源分区的河道生态需水量（包括生态基流量、自净需水和输沙需水）及各区的河道生态需水贡献量。提出了使用偏枯年（75％保证率）水文数据估算河道生态需水量的方法．弥补了Tennant法、枯水季最小流量法等方法计算结果偏大或偏小的不足。结果表明,大凌河的4个河段（建凌站以上、建凌站至朝阳站、朝阳站至义县站、义县站至锦县段）的河道分区需水量分别为0．55×10^8m^3、5．21×10^8m^3、3．9×10^8m^3和1．34×10×10^8m^3。锦县水文站以上河道生态需水总量11×10^8m^3,占地表水总资源量的59．75％,因此．大凌河地表水资源取用率应在40％以下。     

中国东北依兰地区块状蓝片岩的地球化学特征

黑龙江省依兰地区分布的黑龙江杂岩被认为足具有缝合带性质的构造混杂岩,其中所含变基性火山熔岩中含有的变质矿物不具有定向组构特征,因此称之为块状蓝片岩.特征变质矿物--蓝闪石的大量出现表明其经历过高压低温变质作用.常量地球化学分析表明,其SiO2含量均在53%以下,TiO2含量超过2%,Na2O K2O的含量为2.77%～6.41%,Na2O的含量普遍大于K2O的含量,Na2O K2O-SiO2变异图显示其具有碱性玄武岩特征;痕量元素地球化学分析显示其轻重稀土元素分异明显,稀土元素配分曲线表现为轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾型.球粒陨石标准化图解中,不具有Eu的负异常;Nbx2-Zr/4-Y、Ti/100-Zr-Sr/2与Ba-Th-Nb-La图解的综合分析表明,块状蓝片岩具有碱性洋岛玄武岩(OIB)的特征,它们应是佳木斯地块与松嫩地块之间古洋壳俯冲过程的残留,这为探讨佳木斯陆块与松嫩陆块之间古老洋盆俯冲消减过程提供了重要依据.     

GPS变形监测平差计算及不确定度分析

全球定位系统（GPS）是一种全天候、高精度的连续定位系统,它以速度快、方法灵活多样、操作简便等优势被广泛应用于工程测量和变形监测中。结合水厂铁矿GPS边坡变形监测实例,对GPS监测网的星历预报、基线向量平差计算、网平差计算、结果及残差不确定度进行了细致分析研究,以验证GPS技术在边坡变形监测中的可靠性和精度。     

基于BP人工神经网络的枯水径流预报方案研究

介绍了BP人工神经网络的桔水径流预报方法,编制了锦屏一级水电站枯水径流预报方案.根据枯水径流预报方案的预报精度评定成果,总结了应用BP人工神经网络进行枯水径流预报的特点.研究表明基于BP人工神经网络的枯水径流预报方案能够满足水文情报预报规范,具有较好的实用性和可行性.     

长江三角洲北翼J9孔揭示地层和古地磁特征

长江三角洲北翼地区缺少较长尺度的第四纪海陆变迁及环境演变的深入探讨,深达423m的海安县基岩标J9孔为此提供了较好的研究对象。通过观察该孔松散层岩心,总结其沉积特征,认为岩心可明显地划分为6个特征岩性段。同时,地层古地磁测试结果显示:0～200m为布容正极性世,200～334m为松山负极性世,334m以下为高斯正极性世。综合分析岩心沉积特征并参考古地磁测试结果对地层进行了初步划分,认为:0～39m为全新世地层,39～153m为晚更新世地层,153～200m为中更新世地层,200-334m为早更新世地层,之下为新近纪地层。地层中存在晚更新世晚期特征的硬粘土标志层,指示本地不是冰后期古河谷的发育地。     

中韩无居民海岛及海岸带发展管理现状比较研究

海岛和海岸带是国土资源的重要组成部分，提升其综合管理水平对促进沿海地区社会经济和海洋可持续发展具有重要意义。文章以中韩建交30周年和“联合国海洋科学促进可持续发展十年”为契机，通过对中韩无居民海岛及海岸带发展管理现状进行比较研究，探讨中韩两国在发展管理方面的异同和存在的问题。研究结果表明：在无居民海岛方面，中国以《中华人民共和国海岛保护法》为基本制度框架建立管理体系，韩国通过综合立法建立管理体系，海岛不合理利用是两国存在的共性问题；韩国重视无居民海岛的宣传，中国更加重视无居民海岛的分类。在海岸带方面，两国均采取综合管理的方式，但在实施程序上采用不同的方式，韩国由中央政府主导并交由地方政府实施综合管理，中国在综合管理体制下交由地方政府自行主导。基于研究结论，提出有针对性的管理措施和建议，促进两国海洋经济的可持续发展。