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

Peng Yue  Fan Gao  Boyi Shangguan  Zheren Yan 《International journal of geographical information science》2020,34(11):2243-2274

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.  相似文献   

无定河下游全新世古洪水研究          下载免费PDF全文

李晓刚  黄春长  庞奖励 《干旱区地理》2020,43(2):380-387

对无定河流域野外考察，在其下游苏家圪坨（SJGT）地点发现夹有古洪水滞流沉积物（SWD）的全新世剖面。古洪水SWD厚度30 cm，具有平行微薄层理特征，且直接覆盖在东汉文化层之上。室内分析结果表明古洪水SWD有着与2012年洪水SWD相似的沉积学特征，以粗粉沙为主，分选良好，磁化率和烧失量较小，说明它记录了一次无定河下游的大洪水事件。文化层光释光（OSL）测年结果显示该次古洪水事件发生在1 900~1 700 a BP。古洪水洪峰水位和洪峰流量分别为765.9 m和10 530 m³·s^-1。同时利用2012年洪水洪痕水位验证，在同一断面用相同参数恢复洪峰流量为1 030 m³·s^-1，实测洪峰流量为1 000 m³·s^-1，误差为3.09%，说明古洪水洪峰流量恢复结果合理可靠。研究结果延长了无定河下游洪水数据序列，对水资源、水能源的开发利用提供了科学依据。  相似文献   

ARIMA-LSTM组合模型在基于SPI干旱预测中的应用——以青海省为例          下载免费PDF全文

张建海  张棋  许德合  丁严 《干旱区地理》2020,43(4):1004-1013

开展干旱预测是有效应对干旱风险的前提基础。利用1958—2017年青海省38个气象站点逐日降水量数据计算多尺度标准化降水指数（SPI）,并建立了SPI序列自回归移动平均模型（ARIMA）、长短时记忆神经网络模型（LSTM）和基于二者优点提出的ARIMA-LSTM组合模型;对模型参数进行率定和验证后,利用所建立的模型,以西宁站点为例,对多尺度SPI值进行预测,借助均方根误差（RMSE）、平均绝对百分比误差（MAPE）和决定系数R²对所有预测模型的有效性进行判定。结果表明：ARIMA-LSTM组合模型在SPI1和SPI12的RMSE值分别为0.159 7和0.181 0,均低于ARIMA模型的1.265 4和0.293 3,说明ARIMA模型与ARIMA-LSTM组合模型对SPI的预测精度都与时间尺度有关,ARIMA模型的预测精度随着时间尺度的增加而逐渐提高;结合GIS并利用实测数据与模型的预测数据相比较说明ARIMA-LSTM组合模型相比于单一ARIMA模型的预测精度更高,且能够很好拟合不同时间尺度的SPI值。  相似文献   

地面稠密观测资料在强对流天气监测预警中的研究进展     

李佩芝  周长春  华维 《云南地理环境研究》2020,(1):53-58

综述国内外数篇论文,从强对流天气监测、预报预警、模式同化3个方面总结分析了近年来地面稠密观测资料的应用与优劣之处。综述表明:地面加密自动站、风廓线雷达、地基GPS、雨滴谱仪等多种观测仪器组成的地面稠密观测网具有时间尺度密集、覆盖面积广泛、能捕捉较多细微变化的优势,通过该观测网所得数据总结出的一系列指示性指标在强对流监测预警中具有重要的指示意义。但因中国地形天气情况复杂多变、数据缺失、仪器造价昂贵等问题,导致该观测网所得指示性指标不能适用于中国全境,应根据该观测网数据分析总结适应本地的预报指标。  相似文献   

对欧亚非大陆自由主义民主格局演变的批判性分析     

麻洪川  郗笃刚  刘建忠  张晶  丁梓越 《世界地理研究》2020,29(6):1113-1124

自由主义民主作为西方谋求世界霸权而肆意输出的意识形态，以批判性话语剖析欧亚非大陆自由主义民主状况，对揭露西方民主输出的真实目的意义重大。探究欧亚非大陆“自由”等级格局演变特征，搭建“自由”等级格局演变影响因子体系，并揭示其演变影响机制。研究发现：①“自由”国家数量总体显著增长，从欧洲南部、西部、北部，亚洲南部、东北部扩散至欧洲东部、中部和非洲南部地区；“部分自由”国家数量总体明显增加，基本分布在亚洲南部、东南部，非洲东部、西部和南部；“不自由”国家数量总体略有减少，从欧洲东部、亚洲和非洲大部分地区压缩至亚非大部分地区。②“自由”等级标准差指数表现出明显上升趋势，而其变异系数表现出波动下降趋势。③总体上，欧亚非大陆具有相似“自由”等级的国家集聚程度在不断增强，其中，高值集聚出现波动增强；局部上，冷点、次冷点区域呈现“联成一片”的态势，热点、次热点区域则有“东进”的趋势。④社会经济、外部扩散、文化宗教、政治制度、西方行为等因素影响显著，且在整体和局部影响机制上呈现明显差异。⑤“自由之家”为突出和强调西方在国际政治领域的标准制定权和话语权，其“自由”等级指数具有极强的意识形态属性和战略意图。  相似文献   

地缘政治风险研究进展与展望     

熊琛然  王礼茂  屈秋实  向宁  王博 《地理科学进展》2020,39(4):695-706

地缘政治风险是影响全球和区域和平、稳定与发展的5大风险之一。如何识别、评估、预测和管理地缘政治风险成为国内外共同关注的问题。国内外学者对地缘政治风险这一术语的定义还不统一。当前地缘政治风险研究,在致险因素分析、风险影响刻画、风险量化与制图等领域都有一些新进展。针对地缘政治风险致险因子的时空差异性和多变性、各致险因子相互影响与反馈机制的复杂性以及地缘政治风险的突发性和不确定性,对致险因素的精准识别,地缘政治风险形成的机理,地缘政治风险监测与模拟等研究成为核心和前沿问题。中国未来地缘政治风险和重要研究方向包括：周边地区地缘政治风险研究;地缘政治风险的定量化与模拟研究;跨学科、大数据、多终端的地缘政治风险集成计算方法与预警服务平台建设;凝炼科学问题,提升对现实地缘政治问题的解释能力。  相似文献   

A hybrid integrated deep learning model for the prediction of citywide spatio-temporal flow volumes     

Yibin Ren  Huanfa Chen  Tao Cheng  Yang Zhang  Ge Chen 《International journal of geographical information science》2020,34(4):802-823

ABSTRACT

The spatio-temporal residual network (ST-ResNet) leverages the power of deep learning (DL) for predicting the volume of citywide spatio-temporal flows. However, this model, neglects the dynamic dependency of the input flows in the temporal dimension, which affects what spatio-temporal features may be captured in the result. This study introduces a long short-term memory (LSTM) neural network into the ST-ResNet to form a hybrid integrated-DL model to predict the volumes of citywide spatio-temporal flows (called HIDLST). The new model can dynamically learn the temporal dependency among flows via the feedback connection in the LSTM to improve accurate captures of spatio-temporal features in the flows. We test the HIDLST model by predicting the volumes of citywide taxi flows in Beijing, China. We tune the hyperparameters of the HIDLST model to optimize the prediction accuracy. A comparative study shows that the proposed model consistently outperforms ST-ResNet and several other typical DL-based models on prediction accuracy. Furthermore, we discuss the distribution of prediction errors and the contributions of the different spatio-temporal patterns.  相似文献   

Detecting regional dominant movement patterns in trajectory data with a convolutional neural network     

Can Yang  Győző Gidófalvi 《International journal of geographical information science》2020,34(5):996-1021

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基于区域监测站的BDS定轨策略分析     

王乐  黄观文  张勤  燕兴元  秦志伟  王利  崔博斌 《大地测量与地球动力学》2018,38(5):497-503

围绕影响轨道精度和实时性的5个要素（模糊度分类固定、测站数量、定轨弧长、太阳光压模型和多系统组合）展开研究，得出区域测站分布下的定轨优选策略。实验表明，选取中国区域27个均匀分布的地面区域监测站，利用72 h弧长观测数据，采用ECOM 5参数简化太阳光压摄动模型、BDS/GPS双系统联合定轨可达到较好的精度，其中GEO卫星轨道精度约291 cm，IGSO/MEO卫星轨道精度优于11 cm。若BDS单系统采用上述策略进行定轨，也可达到GEO卫星299 cm和IGSO/MEO卫星14.4 cm的近似等价定轨精度。  相似文献   

流塑淤泥地层深基坑钢板桩围堰位移突变原因分析及处理          下载免费PDF全文

杨勇  詹元林 《探矿工程》2020,47(3):69-74

广东省珠海市洪鹤大桥主墩承台位于珠江西江流域的流塑状淤泥地层，采用钢板桩围堰进行基坑支护，基坑开挖过程中，钢板桩围堰发生较大的变形。经详细分析，发现导致事故的主要原因有地下水位持续升高导致土体力学性能显著下降、边跨侧钢板桩长度不足、基坑边缘集中荷载过大、施工控制不严、内支撑体系施工精度不足等。为了确保深基坑支护的安全，在全面分析总结了钢板桩围堰变形原因的基础上，结合实际情况，采取了增设穿透淤泥质土层的钢管桩围堰、加强内支撑体系等加固处理措施，并在实施过程中进行持续监测，最终安全地完成了基坑工程的施工。  相似文献