矢量地理空间数据并行拓扑算法设计与实现

作     者：谷宇航 

作者单位：解放军信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：华一新

授予年度：2015年

学科分类：081603[工学-地图制图学与地理信息工程] 081802[工学-地球探测与信息技术] 07[理学] 08[工学] 070503[理学-地图学与地理信息系统] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0705[理学-地理学] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：矢量地理空间数据 并行GIS算法 并行拓扑算法 OpenMP 

摘      要：数据获取能力的不断提高和并行计算技术的日益成熟,为并行地理信息系统的发展创造了契机。为了提高GIS的数据处理能力和计算速度,并行GIS算法的研究受到越来越多的关注。由于矢量地理空间数据的复杂性,矢量并行GIS算法远不如栅格并行GIS算法发展成熟,这也制约了并行GIS系统的发展进步。并行拓扑算法是并行GIS算法中较为重要的一部分,为了加快GIS建立拓扑关系的速度,提高并行GIS处理拓扑数据的能力,论文开展了矢量地理空间数据并行拓扑算法研究,对矢量地理空间数据并行拓扑算法进行了设计与实现。主要进行了如下工作：1.总结了拓扑算法、并行GIS和并行拓扑算法的发展现状,指出现有并行拓扑算法与本文研究的区别,并进一步明确本文的研究目的与内容。2.通过对现有并行GIS算法研究,特别是矢量并行G1S算法研究的特点及问题进行分析,从矢量并行GIS算法体系中归纳出符合矢量并行拓扑算法的相关路线与关键技术。3,根据并行算法设计的不同流程,设计出两种矢量地理空间数据并行拓扑算法的算法流程,并对并行拓扑算法的每一个关键步骤进行了详细设计。4.设计了基于OpenMP并行编程的矢量地理空间数据并行拓扑算法(PSPSPT算法),按照多次串并行转换的流程实现了PSPSPT算法,并通过实验得出该算法快速有效的结论。5.设计了基于MPI并行编程的矢量地理空间数据并行拓扑算法(DPSPT算法),按照划分为子区域进行全局拓扑再进行区域合并的流程,实现了DPSPT算法,并通过实验验证了该算法的快速性和有效性。6.对论文研究总结的同时,对两种矢量地理空间数据并行拓扑算法与传统串行算法进行了分析和比较。指出现阶段研究的不足,并对将PSPSPT算法和DPSPT算法应用到大规模并行GIS系统中可能存在的问题及解决方法进行了展望。