邓雪清[1]2003年在《栅格型空间数据服务体系结构与算法研究》文中认为本文研究栅格型空间数据的服务体系结构与算法 ,侧重于地形服务器系统 (TerrainServerSys tems,TSS)的内容 ,其重点是管理海量地形和地表形态数据 (多源遥感影像、数字正射影像和数字高程模型 ,简称地形数据 )及提供高速率数据服务。本
邓雪清[2]2003年在《栅格型空间数据服务体系结构与算法研究》文中提出本文研究栅格型空间数据的服务体系结构与算法，侧重于地形服务器系统(Terrain Server Systems，TSS)的内容，其重点是管理海量地形和地表形态数据(多源遥感影像、数字正射影像和数字高程模型)和提供高速率数据服务。本文着重在系统体系结构、数据管理模型、数据分布方法以及服务器设计等方面进行研究，设计并实现了一个原型系统。本文的研究工作主要体现在如下几个方面： 1．在综合分析HPSS、MARS、SAN、DPSS等高性能存储系统体系结构的基础上，提出了一种地形服务器系统的分布式并行体系结构，以此为基础详细阐述了系统各组成部分的结构和功能。 2．针对海量地形数据应用和多磁盘地形数据分布，提出了一种适合地形服务器系统的数据管理模型——瓦片金字塔模型和线性四叉树瓦片索引。着重分析了地形数据的分块规，构建瓦片金字塔模型和线性四叉树瓦片索引的一般方法，对目标瓦片搜索、瓦片请求预测及分块地形绘制接边等问题进行了探索性研究。 3．分析了在地形服务器系统中采用数据分布技术的必要性，定义了瓦片矩阵的二维分布问题。探讨了几种适合二维数据分布的数据分布方法，通过模拟实验比较了它们的性能。着重讨论了异构磁盘系统的数据分配和瓦片分布问题，提出了一种速率均匀虚拟磁盘划分方法和一种虚拟磁盘排序方法。 4．分析、比较了服务器典型设计模式的优缺点，并提出了一种适合高性能地形数据服务的多线程并行服务器结构。 5．设计并实现了一个基于千兆局域网的TSS原型系统。实验显示，TSS原型系统能够管理海量地形数据，具有良好的并发性能，其平均吞吐率是相同应用条件下的单磁盘服务器的5.3倍。
杨晋强[3]2010年在《空间数据集群服务体系结构与算法研究》文中提出本文研究空间数据集群服务体系结构与算法,主要针对数据密集型和具有高速率要求的应用,其重点是管理海量空间数据和提供高速率数据服务。论文着重在体系结构、数据存储模型和网络分布方法等方面进行研究,设计并实现了原型系统TSS。本文的研究工作主要体现在以下几个方面:1.在综合分析HPSS、MARS、DPSS等集群服务系统体系结构的基础上,提出了一种空间数据集群服务体系结构,详细阐述了该体系结构中的名字服务器、磁盘服务器、数据加载器和应用编程接口等主要部件的结构和功能。2.提出了一种用于空间数据集群服务的存储模型——空间数据瓦片模型,该模型具有局部访问直接、缓存替换简单、分布存储快捷、优化策略多样等特点。着重讨论了栅格数据瓦片模型、矢量数据瓦片模型和瓦片金字塔模型,设计了基于虚拟点的矢量数据瓦片组织方法和瓦片模型的主要数据结构。3.分析了在空间数据集群服务中采用数据分布方法的必要性,定义了二维瓦片分布问题。探讨了几种适合瓦片矩阵的分布方法,通过模拟实验比较了它们的性能。重点讨论了非均匀多磁盘数据分配和瓦片分布问题,给出了一种考虑多种约束的速率均匀逻辑磁盘划分方法和一种基于同物理磁盘同主机间“最大距离”准则的逻辑磁盘排序方法。4.设计并实现了空间数据集群服务原型系统——瓦片服务器系统TSS。实验表明,TSS能够管理海量空间数据和提供高速率数据服务,并具有良好的并发性。
王晓理[4]2010年在《地理信息数据结构处理优化应用研究》文中研究说明在当今信息社会,随着网络通讯、交通运输与信息处理技术等的快速发展,人与人之间的交流距离和地理隔阂正在逐步缩小,住在同一个小小地球村的人们能够及时感受到全球各个角落发生的重大事件及其对社会带来的影响,地球好像一下子变小了许多。与此同时,计算机技术、对地观测技术、全球导航定位技术、互联网技术等领域的发展使人类获取的信息量突然间多了许多,人类又进入了信息爆炸的时代,信息量多得又让人难以应付、无所适从。地理信息基础设施及在其基础之上的数字地球、全球信息网格等相关理论与技术体系的建设使人们找到了归类各类信息的法宝。通过数字地球、全球信息网格等高等应用体系,人们可以方便直观地感受到地球发展变化的脉搏,轻松查询到自己想要了解的任何人类文明所积累的社会信息。论文从分析地理信息基础设施中两类最基本的矢量数据结构与栅格数据结构的概念入手,利用优化方法,提出了矢量数据结构与栅格数据结构间相互转换的优化应用思路。进一步提出了适合于土地面积统计分析等对多边形面积值要求高的行业使用的“面积约束矢量数据栅格化方法”。经试验表明:每个多边形面积误差值应在一个单位网格面积值内,最大限度地提高了地理数据行业应用的精度。在矢量地理数据化简方面,利用优化思想,本文提出基于拟合曲线最大曲率值确定最佳化简参数值的方法,从客观方面平衡了矢量数据化简程度与表示精度之间的关系,也为大批量行业线要素地理数据化简找到一种客观确定参数值的方法和有效统一矢量线要素化简体系的质量标准,从而减少了人为因素的影响;针对交通等对线要素长度值要求较高行业,本文在抽稀类线要素化简方法基础上,提出长度约束下利用转角法实现线要素化简的方法,经测试表明:该优化方法有效减少了线要素的长度变化量,提高了数据应用精度。在矢量线要素多尺度表示方面,本文利用在线光滑方法优化线要素在大比例尺条件下的表示效果,基于视觉原理优化了矢量线要素的多尺度表示范围,从而使矢量线要素的多尺度表示更符合视觉规律与自然规律。论文最后给出了交通基础数据处理原型系统的基本内容,并应用优化方法提高系统质量,满足行业应用需求。本文主要有以下几方面创新点:1)提出面积约束下的矢量要素栅格化方法;2)提出基于拟合曲线最大曲率值确定线要素化简最佳参数值的方法;3)在抽稀类线要素化简方法基础上利用转角法实现长度约束下线要素化简;4)在线光滑方法和基于视觉原理的矢量线要素多尺度优化表示;5)交通基础信息处理原型系统的建立及其优化。
张海堂[5]2005年在《空间信息移动服务模型、算法与传输技术研究》文中研究指明空间信息移动服务技术是通过无线网络向移动用户提供空间信息服务的一项技术。本文对空间信息移动服务系统中的空间信息移动服务模型、软件体系结构、空间数据流式传输与控制、空间流媒体服务器构建等方面进行了研究，设计并实现了一个空间信息移动服务原型系统。本文的研究工作主要体现在如下几个方面： 1．将地图信息传输模型向空间信息移动服务领域进行了拓展，设计并分析了面向移动服务的空间信息传输与认知模型，并以此为指导完成了空间信息移动服务系统软件体系结构的设计。 2．针对有限带宽的空间数据无线网络传输，介绍了空间数据流式传输和空间流媒体的概念，探讨了空间数据流式传输的目标和空间数据流式传输与控制的基本原理，设计了空间流媒体数据网络传输与控制协议。 3．将Delaunay叁角网引入点要素数据的可伸缩性编码中，提出了一种基于叁角网渐进简化的点要素数据可伸缩性编码方法。实验结果表明该方法具有较好的存储效率和传输效率。 4．对等高线的可伸缩性编码进行了研究，提出了一种基于叁角网渐进编码的等高线数据的可伸缩性编码方法。该方法以整体方式对等高线进行编码，可伸缩性较好，同时避免了解码后出现等高线交叉现象。 5．对其它线面要素的可伸缩性编码方法方法进行了研究，提出了其它线面要素数据的基于分块分级和按信息量排序的半可伸缩性编码方法。实验结果表明该方法优于直接分块传输的方法，具有较好的传输效率。 6．在分析海量存储系统及分布式并行体系结构的基础上，设计了一种支持海量空间流媒体管理与服务的空间流媒体服务器的分布式并行体系结构。研究了空间流媒体服务器的数据组织中采取的数据分布技术和网格索引技术。 7．对数据缓存技术进行了研究，针对空间流媒体服务器中存储服务器的动态缓存管理，建立了存储服务器的增益模型。根据该增益模型，介绍了基于增益模型的缓存替换算法。 8．设计并实现了一个空间信息移动服务原型系统。实验表明，该原型系统能够管理海量空间流媒体数据，支持空间数据流式传输。
李继园[6]2014年在《集成遥感信息的SOLAP多维聚集与分析模型》文中研究说明自上个世纪70年代以来,各种对地观测技术的陆续开展已经累积了长期的历史遥感信息,随着近年来高时空谱对地观测技术的快速进展,以及相关遥感卫星的接连发射,遥感数据量得到爆发式增长,已经成为GlS(Geographic Information System)的主要信息源,无论是遥感信息本身还是其处理分析都呈现出“大数据”特点：Volume(体量大)、Variety(维度多)、Velocity(速度快)。另一方面,SOLAP(Spatial OLAP)基于空间数据仓库,以时空数据立方体模型为载体,将商业智能中的OLAP(Online Analytical Processing)技术成功扩展至GIS数据,为多维度、多主题、多重粒度、多级层次的时空数据交互式发掘提供了一种快捷通道。如何将呈现“大数据”特点的遥感信息融入到SOLAP立方体模型中,是当前利用SOLAP进行遥感信息多维分析所亟待解决的问题。本文针对当前SOLAP研究现状及存在问题,以高性能遥感信息SOLAP立方体为研究目标,展开了以下理论与方法研究：(1)以SOLAP概念、方法与体系结构为基础,提出了基于地理格网的分布式遥感信息SOLAP立方体模型(TileCube)。首先,从逻辑层引入基于多级地理格网的空间度量,并对传统SOLAP立方体进行扩展,实现了模型数据的分布式组织与构建,并通过对空间维度与非空间维度的构建、以及度量与数据方体的定义,有效地表征了遥感信息的多维特性。同时引入多维地图代数,灵活地描述了维层次间以及方体间聚集运算的多维特性。最后,基于逻辑模型中Key-Value数据方体的松散耦合设计,从物理层上研究TileCube在云存储环境BigTable中的可扩展存储机制与查询方法,并实现了TileCube方体从物理层到逻辑层的无缝映射。(2)针对SOLAP集成遥感信息后面临的海量数据多维分析性能问题,通过引入Map-Reduce计算模式研究TileCube方体构建及分析所涉及的高性能聚集计算方法。首先,为加速遥感数据方体的ETL引擎,探讨了实时数据处理环境下的Tile立方体格网化方法及其优化机制；然后提出基于Map-Reduce的并行多维地图代数方法,将大规模遥感聚集计算解构为基于Tile的并行地图代数任务,实现Roll-Up、Drill-Across等SOLAP在线分析操作；最后结合SOLAP引擎的工作及优化机制阐述,为SOLAP在线分析提供了有力的驱动管理支撑。(3)为验证本文所提的TileCube模型理论及其高性能聚集计算方法的可行性与高效性,以SOLAP的视角建立了旱情监测与分析原型系统,将长时序MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)卫星遥感数据、地面实测数据以及其他基础空间数据统一纳入到TileCube中。原型实现了遥感旱情监测相关信息的时空快速聚集,并通过多种旱情时空在线查询实例充分展示了TileCube的交互式信息多维分析能力。本文研究成果体现叁方面的创新性：(1)提出了集成遥感信息的分布式SOLAP立方体模型,解决了海量遥感信息的多维特征表达与扩展问题。(2)发展基于Map-Reduce计算模式的并行多维地图代数,实现SOLAP立方体模型中的大规模遥感信息快速时空聚集与在线分析。(3)提出针对实时遥感数据流的立方体格网化优化方法,加速SOLAP立方体的ETL过程。全文沿着“基础理论——立方体模型——计算与分析——应用实证”的主线,对遥感信息SOLAP相关理论、方法及实现进行了一体化探讨与研究,解决了现有SOLAP对遥感数据的“多维”特征支持不足和“大数据”分析能力有限的问题。有助于推动遥感信息多维分析方法的创新与拓展,有助于SOLAP在GIS领域的进一步研究与发展。同时,作为一种新型的空间信息分析工具与架构,该成果将为高性能空间信息基础设施建设提供有力的方法与技术支撑。
李婉晖[7]2004年在《敖江山仔水库流域土地利用/覆盖变化与景观格局研究》文中提出随着社会、经济发展和环境变化,社会公众生态意识不断加强,生态安全和生态健康的观念也深入人心。作为人类社会文明的发源地-河流及与其密切相关的流域(Watershed),它们的生态环境倍受人们关注。以流域为研究单元,对生态环境进行研究和保护是现代环境管理的必然趋势。 近年来由于环境污染和不合理的开发,敖江流域出现一系列生态环境问题,如山仔水库的富营养化问题。本文以高程数据和TM/ETM+影像为基础,结合RS、GPS和GIS技术以及水文学基本原理,构建敖江流域的水系,将其划分为7个子流域,重点对山仔水库所在的子流域进行土地利用的分类和动态监测,并应用景观生态学原理对山仔水库的景观格局特征进行多角度和多时相的研究。 主要研究内容如下: ⑴ 在水文模型软件WMS的技术支持下,以高程数据为基础数据源,描绘了流域轮廓和水系分布,建立流域水系拓扑关系,划分子流域,并计算了各子流域的面积、周长、坡度与形状因子等参数。 ⑵ 以山仔水库流域为研究对象,在分析TM/ETM+数据优势的基础上,通过缨帽变换、主成分分析法和植被指数法分别对1986年和2000年遥感图像进行光谱信息的增强,并对各波段进行光谱值统计分析。在此基础上,采用最佳波段组合对两年的图像分别进行多步骤监督分类,并通过误差矩阵的方式计算分类结果精度,并以总精度、Kappa系数评价分类结果的可靠性。最后采用分类后比较法对14年前后的土地利用类型进行动态监测,建立土地利用转换矩阵,以量化方式表示各种土地利用类型变化具体情况。结果表明,山仔水库14年间在水库建设、经济林开发和自然演替等驱动力的影响下,土地利用发生了较大的变化。 ⑶ 分别提取1986年和2000年的归一化植被指数NDVI,采用等密度模型估算山仔水库周边植被覆盖的变化情况。在ArcView GIS中获取植被空间分布的动态变化图。从变化结果分析,水库建设是水系周边植被减少的最主要驱动力,其次是经济发展和火烧、自然灾害等的干扰引起植被覆盖变化。 ⑷ 以景观生态学原理为指导,在景观分析软件FRAGSTATS和GIS技术的支持下,从不同时空尺度对流域的景观指标进行统计,分析流域景观结构,特别是其空间异质性,以此进一步探究流域景观的功能和动态。研究结果表明,研究区域各子流域的斑块形状、景观多样性、破碎化程度等,都有不同程度的变化,主要驱动力是自然群落演替和人为干扰。 该研究可为山仔水库的水质保护,流域土地利用格局优化和生态环境的建设提供决策依据。
王长缨[8]2006年在《时态GIS若干关键技术的研究》文中研究指明时态GIS是近年来GIS领域在认识和实践方面的一项重要发展。本文报告了源于国家自然科学基金项目“林火行为的动态模拟信息系统”的时态GIS领域若干关键技术的研究。这些关键技术领域涉及GIS时空数据模型、图像融合和GIS时空分析领域的元胞自动机模型等,是构建时态GIS应用的具有一般意义的基础问题。本文在分析传统的GIS数据模型的基础上,面向课题应用提出了一个时空数据模型。对GIS领域涉及的图像融合与拼接问题进行了研究,提出了利用图像特征信息的进行拼接配准和降低计算量的像素级融合与拼接算法。在时空分析的元胞自动机模型方面,对地理元胞自动机模拟实际地理环境所存在的本质问题进行了研究,提出了规则学习的思路和方法,并研究了元胞自动机在地理图像处理方面的应用。最后综合上述研究,提出了一个以元胞自动机作为推理机驱动的林火蔓延专家系统模型。本文的主要工作和创新点如下: 1.分析了林火蔓延空间对象及其属性的时态性质,在时空数据模型ESTDM的基础上,提出了一个基于地理对象时态性质分类的、描述元胞空间的时空数据模型。该模型提高了空间数据的时态表达能力,有着较少的数据冗余和更好的操作性能,较好地反映了林火蔓延的时空特征,便于元胞自动机操作。 2.提出了利用图像特征信息的像素级图像(栅格DEM数据)融合与拼接算法,改善了图像配准并降低了拼接计算量。该方法对实时CCD多区输出和多CCD遥感图像拼接的也有重要的价值。 3.标准元胞自动机是按照一组确定的规则演进的,因此元胞空间的状态传播与地理空间的地理流传播有本质的不同,这使元胞自动机模型的准确性受到损害。为解决该问题提出了元胞自动机规则的免疫学习机制。 4.研究了元胞自动机进行地理图像处理的原理及其在图像降噪、边缘提取中的应用,提出了一个基于多尺度元胞的水体中心线提取高效算法。 5.提出了一个用元胞自动机推理驱动的林火蔓延专家系统模型。
谢耀华[9]2009年在《海量影像存储与管理关键技术研究》文中研究表明随着我国航天事业的发展,尤其是“十一五”以来卫星获取遥感数据能力的增强,如何有效的利用海量影像数据,成为越来越重要的研究课题。本课题源自某研究项目,该项目的目标是利用海量卫星信息来支持实践行动。本论文所阐述的即是为了完成该项目,对海量影像存储与管理中若干关键技术进行的研究,主要包括以下四个方面。进行海量影像数据存储的首要任务是建立存储模型。图像金字塔是一种重要的多分辨率存储结构;针对现有金字塔普遍存在的精度截断和数据膨胀问题,本文提出了一类改进的Reduced-sum金字塔;只要满足文中所给出的通式,所构建的金字塔均能同时解决精度截断和数据膨胀问题。文中进而给出此类金字塔的叁种具体模型。理论分析和实验结果均表明,这类金字塔在解决上述两个问题的同时仍然具有良好的存储特性和视觉效果。对于海量影像数据而言,即使建立了高效的存储模型、消除了数据膨胀,仍然有必要进行数据压缩。研究表明,像素数据的分布能够影响压缩算法的性能;基于这一思想,本文分别提出了一种无损和一种近无损压缩算法,利用预处理环节改变待压缩数据的特性,从而增强LZW算法的压缩效果。实验结果表明,这两种方法都取得了压缩比的总体提升。本课题涉及了多种来源的遥感影像与地图数据,其投影方式各不相同,因此常常需要进行地图投影变换。针对这一问题,本文提出了一种将解析法和数值法相结合的算法,将待变换的像素分成四个级别用不同的方式处理;只需调节几个参数就能够在变换精度与速度之间灵活的调节,能够适应各种应用需求。实验结果验证了这一特性,并表明该方法只需较少的时间就能达到较高的精度。作为项目的基础性部分,本课题需要为其它相关的课题提供所需的数据,其中很重要的一项任务就是从栅格影像中获取矢量数据。影像分类是将栅格影像转换为矢量数据的一种重要途径;本文对K均值算法进行改进,将空间上下文引入其中;在保持其非监督、易于实现等优点的前提下,弥补其单纯依赖光谱信息的不足。通过对大量真实影像进行实验,结果不仅验证了这一改善,而且表明该算法的抗噪性能远远优于K均值和ISODATA.本文的研究内容是实际项目不可分割的组成部分。因此,本文作者已将上述研究成果应用到该系统中,并获得了满意的结果。
李文杰[10]2002年在《城市地理信息系统应用研究》文中认为本文研究了开发城市电信地理信息系统的相关技术，并给出了一个实际系统的开发原型。它的工程背景是为双鸭山电信分公司开发一套实用的GIS系统，用以管理、维护城市电信网络基础设施。当前，城市电信线路网络的规模不断扩大，日益错综复杂，相应的电信业务量增长迅猛。但城市通信网络规划、建设、维护以及相应资料的保存和管理等方面，由于诸多因素，至今仍处于相对滞后的被动局面。GIS系统提供了卓越的查询、检索、统计分析功能，可以作为电信部门进行管网设备管理、业务查询等工作的工具。 建立了一个通信网络GIS的原型系统，包括电子地图的显示，以及基于电子地图的通信设备录入模块、设备管理模块和输出模块。通信网络GIS的优点在于可视化地为用户提供辅助决策的数据支持，图文并茂、形象直观。 研究了与Oracle数据库服务器交互的客户程序设计方法。对于大多数据库应用程序，合理划分应用系统是很重要的。本系统采用Client／Server，后台是Ofacle数据库服务器，前台完成GIS主体功能的客户程序，属于一种“胖客户机”模式。采取这种模式原因在于：GIS种对图形的显示质量要求很高，因此大部分的任务都配置在客户端。 提出地理信息库模块化设计思想，按功能将各类信息组合到不同的数据库模块中；研究了普通地理信息的组织与管理、电信要素信息的组织与管理的方法，并有机的将他们结合起来；讨论了地理信息系统中数据获取及图形显示的方法，研究了AutoCAD空间数据格式转入问题。 本文所研究的城市电信地理信息系统，已成功应用于实际，取得了良好的应用效果，具有广阔的工程应用前景。
参考文献：
[1]. 栅格型空间数据服务体系结构与算法研究[J]. 邓雪清. 测绘学报. 2003
[2]. 栅格型空间数据服务体系结构与算法研究[D]. 邓雪清. 中国人民解放军信息工程大学. 2003
[3]. 空间数据集群服务体系结构与算法研究[D]. 杨晋强. 解放军信息工程大学. 2010
[4]. 地理信息数据结构处理优化应用研究[D]. 王晓理. 解放军信息工程大学. 2010
[5]. 空间信息移动服务模型、算法与传输技术研究[D]. 张海堂. 解放军信息工程大学. 2005
[6]. 集成遥感信息的SOLAP多维聚集与分析模型[D]. 李继园. 武汉大学. 2014
[7]. 敖江山仔水库流域土地利用/覆盖变化与景观格局研究[D]. 李婉晖. 福州大学. 2004
[8]. 时态GIS若干关键技术的研究[D]. 王长缨. 西北大学. 2006
[9]. 海量影像存储与管理关键技术研究[D]. 谢耀华. 国防科学技术大学. 2009
[10]. 城市地理信息系统应用研究[D]. 李文杰. 哈尔滨工程大学. 2002
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