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正空间数据规模的快速增长对传统地学分析方法提出了更高的计算效率和处理规模要求。作为核心的空间分析算法之一,矢量多边形叠加分析具有典型的高算法复杂性和计算密集性特征。随着计算机硬件和软件技术的进步,并行计算为提高多边形叠加分析的计算效率,扩大问题处理规模提供了有效手段。研究面向新型计算架构的多边形并行叠加分析算法对完善高性能GIS理论研究和实现方法,提升传统地学分析算法的计算效率具有重要的理论价值和实践意义。本论文针对多边形非拓扑叠加算法的并行化问题,在多种高性能计算环境下解决了 相似文献
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本文提出了面向CPU+GPU异构环境的数据密集型矢量多边形地理大数据并行计算框架(PFGAP)。PFGAP将数据密集型矢量多边形地理大数据的并行计算分解为算子、数据、粒度、并行环境及任务调度5个模块,分别设计相应的负载均衡并行计算策略;通过封装并行计算实现细节及数据密集型多边形算子的快速并行化。试验采用多边形三角剖分、栅格化及投影变换作为测试算例,采用土地利用数据作为测试数据,在不同类型的并行环境中计算并行效率。结果表明,PFGAP能很好地适用于不同类型的数据集、算子及并行计算环境。利用PFGAP实现的并行算法显著地降低了串行执行时间,取得了40.03的最优并行加速比。试验还分别测试了各个模块涉及的并行策略,结果表明取得的并行效率优于现有并行策略。 相似文献
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波形分解是机载激光雷达全波形数据处理的重要基础工作,通过求解波形函数模型的参数,将波形数据利用具体的函数模型拟合出来,实现对全波形及其中各个子波形函数表达。LM(Levenberg-Marquardt)算法及其改进的算法是波形分解中对参数进行拟合求解的常用方法。针对LM算法在参数拟合计算的过程中存在大量迭代和矩阵运算,提出了基于线程块组和线程两级并行粒度的并行计算方案。将串行多次循环迭代求解参数改为单次并行计算取最佳值实现对参数的选择,将矩阵运算进行线程块的协同并行计算,实现了LM算法在通用计算图形处理器上的并行计算。实验证明,在规定阈值条件下,并行LM降低了算法的迭代次数,提高了波形分解LM算法的计算效率,为提高波形分解的处理效率提供了研究思路。 相似文献
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并行计算技术可以大幅度提高数据处理效率,快速响应用户需求。随着地理空间数据量增大、复杂性增加、时效性增强,采用并行计算技术和处理架构来进行地理空间信息大数据的处理是必由之路。本文研究了各种高性能计算以及互联网所采用的并行计算技术,分析了地理空间数据的特点和并行处理的难点,提出了GIS对并行计算的支持技术路线,探讨了云计算环境中部署并行系统的方法和策略,实现了SMPP并行架构,并基于该系统对并行处理的效能进行了研究和分析。最后,展望了并行GIS技术发展的前景和演进路线。 相似文献
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针对现有侵蚀学坡长串行算法在处理大区域海量数据时计算能力的不足,基于消息传递接口(MPI)并行化工具,提出了一种格网DEM的侵蚀学坡长并行计算方法,采用缓冲区更新计算策略,解决了并行计算过程中的数据依赖性问题。选取陕北黄土高原的两组不同分辨率的DEM数据对并行算法进行了测试,结果表明,提出的并行计算方法可以有效降低侵蚀学坡长的计算时间,并取得了较好的并行效率。 相似文献
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摘 要：本文在介绍一种基于几何部件缓冲区域合并的矢量数据缓冲区生成算法的基础上,采用数据并行思想和MPI编程模型对缓冲区算法的并行化实现和优化方法开展研究。实验结果显示,与ArcGIS Buffer工具相比,（1）当缓冲区结果多边形不合并时,虽然串行缓冲区算法的时间开销较高,但可轻易通过并行方式实现加速。（2）当缓冲区结果合并时,本文算法要明显优于ArcGIS Buffer工具,并且经过优化的并行缓冲区算法表现出了更高的计算效率和更大规模的数据处理能力。因此,基于几何部件缓冲区域合并的Buffer算法具备一定的实用价值,本文提出的按结点数量的任务分解方法和进程间结果“树状”归并策略是对缓冲区算法进行并行优化的有效途径,对GIS中其他矢量分析算法的并行化及相关优化工作也具有一定的借鉴意义。 相似文献
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一种大规模空间数据流式并行处理方法研究 总被引：3，自引：2，他引：1
针对空间数据的读写(I/O)时间占比过高问题,文章提出一种流式并行化方法:通过将空间计算过程与数据I/O过程相重叠,使传统并行空间计算方法中的性能提升瓶颈得到显著缓解;并且,方法所采用的数据分片策略,能够使数据单次I/O所产生的高内存使用率得到降低,进一步提高了具体地学算法的适用性。最后以地理国情普查基本统计分析中地表面积计算为例进行验证,结果表明:该算法的计算效率与内存使用率相对于直接并行方法均获得明显改善,且空间数据流式并行处理方法与具体地学算法耦合度低。该方法已成功应用于多个其他统计分析算法中。 相似文献
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空间数据划分是空间大数据索引方法及其数据存储的重要组成部分。针对Hadoop云计算平台在空间数据划分及其存储方面的不足,提出了基于Hilbert空间填充曲线的海量空间矢量数据并行划分算法。在数据划分阶段,充分考虑空间数据相邻对象的空间位置关系、空间对象的自身大小以及相同编码块的空间对象个数等影响因素;通过“合并小编码块,分解大编码块”的划分原则,实现了云环境下海量空间矢量数据的并行划分算法。试验表明,该算法不仅能够提高海量空间矢量数据的索引效率,同时也能够很好地解决空间矢量数据在Hadoop分布式文件系统（Hadoop distributed file system,HDFS）上的数据倾斜问题。 相似文献
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兴趣点,又称POI(points of interest)是网络地图、导航地图中重要的表达要素,包括餐饮、娱乐、金融机构、旅游景点、地标建筑、加油站、停车场等人们日常生活中最为经常使用的信息。其数据的准确性、属性的丰富程度、表达的清晰度及其实时显示效率都将影响地图的服务质量。当前POI表达存在许多问题,特别是在用户搜索特定信息时,由于查询结果数据量较大,造成POI的叠置、压盖等,这一问题严重影响了用户对POI信息的查询与检索。地图综合提供了大量的算子算法以实现点或点群要素的选取,但是它们在综合效率方面亟待提高。面向矢量数据处理的并行计算,其数据划分不仅需要满足负载均衡、划分算法高效等要求,而且对于划分后各部分数据在计算前后拓扑关系的保持也显得尤为重要。兴趣点与路划网络是密切相关的要素,两者之间存在着相互依存的空间关系。本文提出基于路划网眼划分兴趣点的方法,既能保证兴趣点的划分效率,又能保证不同分区内POI选取计算的正确性。选择点选取算法中的"圆"增长算法,采用典型试验区域的路划网眼数据,基于不同节点数划分兴趣点数据,实现兴趣点选取并行计算。试验证明,该方法不仅保证了兴趣点划分的均衡性,而且可以提高兴趣点选取计算效率。通过这一研究,对面向矢量数据的地理信息分析、地图制图综合等复杂算法的并行计算具有重要意义。 相似文献
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目前在空间关系查询中常用的Plane Sweep算法是一种串行算法,在处理海量空间数据时效率较低,而已有的并行计算方法对于普通的计算机并不适用。本文针对这个问题,提出了一种多边形间空间关系查询的异构多核架构并行算法,该算法先利用STR树索引过滤掉不相交的多边形,然后将过滤后的多边形数据集合分解为点集合和边集合,并对其构建四叉树索引;在保证数据浮点运算精度符合要求的情况下,利用GPU强大的批量运算能力快速处理边与边的相交情况并据此逐步计算得到环间的拓扑关系,再根据环间拓扑关系计算得到多边形间的维度扩展九交模型(DE-9IM)参数值;根据DE-9IM参数值与空间关系查询条件相比对,输出查询结果。最后通过试验验证了算法的准确性与高效性。 相似文献
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The Markov chain random field (MCRF) model is a spatial statistical approach for modeling categorical spatial variables in multiple dimensions. However, this approach tends to be computationally costly when dealing with large data sets because of its sequential simulation processes. Therefore, improving its computational efficiency is necessary in order to run this model on larger sizes of spatial data. In this study, we suggested four parallel computing solutions by using both central processing unit (CPU) and graphics processing unit (GPU) for executing the sequential simulation algorithm of the MCRF model, and compared them with the nonparallel computing solution on computation time spent for a land cover post-classification. The four parallel computing solutions are: (1) multicore processor parallel computing (MP), (2) parallel computing by GPU-accelerated nearest neighbor searching (GNNS), (3) MP with GPU-accelerated nearest neighbor searching (MP-GNNS), and (4) parallel computing by GPU-accelerated approximation and GPU-accelerated nearest neighbor searching (GA-GNNS). Experimental results indicated that all of the four parallel computing solutions are at least 1.8× faster than the nonparallel solution. Particularly, the GA-GNNS solution with 512 threads per block is around 83× faster than the nonparallel solution when conducting a land cover post-classification with a remotely sensed image of 1000?×?1000 pixels. 相似文献
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基于GPGPU的并行影像匹配算法 总被引：7，自引：1，他引：6
提出一种基于GPGPU的CUDA架构快速影像匹配并行算法,它能够在SIMT模式下完成高性能并行计算。并行算法根据GPU的并行结构和硬件特点,采用执行配置技术、高速存储技术和全局存储技术三种加速技术,优化数据存储结构,提高数据访问效率。实验结果表明,并行算法充分利用GPU的并行处理能力,在处理1280×1024分辨率的8位灰度图像时可达到最高多处理器warp占有率,速度是基于CPU实现的7倍。CUDA在高运算强度数据处理中呈现出的实时处理能力和计算能力,为进一步加速影像匹配性能和GPU通用计算提供了新的方法和思路。 相似文献
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空间数据索引对于空间数据管理和分析具有重要作用,与数据处理速度和效率密切相关。随着人类社会进入大数据时代,遥感矢量数据具备了大数据的特点,传统的空间索引构建方法无法有效满足矢量大数据处理的需求,为此引入云计算环境来进行空间索引构建,目的是提高空间索引构建速度。首先,对常见的空间索引及现阶段云计算环境下基于MapReduce模型的空间数据管理进行了综述;然后以云计算环境下R树索引构建为例,对云计算环境下空间索引的构建进行了研究;最后,通过实验验证,证明了云计算环境下空间索引构建的速度与单机索引构建相比,加速比为28~40倍;在相同云环境下,网格索引构建速度最快,R+索引构建速度相对较慢。 相似文献
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An online spatial biodiversity model (SBM) for optimized and automated spatial modelling and analysis of geospatial data is proposed, which is based on web processing service (WPS) and web service orchestration (WSO) in parallel computing environment. The developed model integrates distributed geospatial data in geoscientific processing workflow to compute the algorithms of spatial landscape indices over the web using free and open source software. A case study for Uttarakhand state of India demonstrates the model outputs such as spatial biodiversity disturbance index (SBDI) and spatial biological richness index (SBRI). In order to optimize and automate, an interactive web interface is developed using participatory GIS approaches for implementing fuzzy AHP. In addition, sensitivity analysis and geosimulation experiments are also performed under distributed GIS environment. Results suggest that parallel algorithms in SBM execute faster than sequential algorithms and validation of SBRI with biological diversity shows significant correlation by indicating high R2 values. 相似文献
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基于Mobile Agent技术的空间信息移动服务 总被引：10，自引：1，他引：9
首先详细地分析空间信息移动服务的研究现状、技术路线和局限等问题,在此基础上概括空间信息移动服务的涵义与特征,然后提出一种基于Mobile Agent技术的空间信息移动服务模型.该模型集成移动代理(Mobile Agent)、WAP、XML、SVG、SOAP和J2EE/J2ME等技术,可以实现空间信息的移动计算、空间数据与服务功能的完全分离等,并且该模型还具备易构建性、自主性、移动性、协作性、安全性、智能性、并行计算和同异步处理等特性和良好的可扩展特征.针对此模型框架给出应用案例的算法描述及其结果,最后总结基于此模型的空间信息移动服务的一些优点,同时也指出向普适计算模式的空间信息服务发展的必然趋势. 相似文献