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作者：陈欢国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着遥感、航测等诸多遥测手段的大规模应用,世界各国各行业获取的地理数据量呈几何式激增,人类业已迈入海量大数据时代。对于地理信息系统而言,如何快速地可视化这些数据是地理信息领域的一大问题。目前已有的地理信息系统软件大都是... 详细信息

随着遥感、航测等诸多遥测手段的大规模应用,世界各国各行业获取的地理数据量呈几何式激增,人类业已迈入海量大数据时代。对于地理信息系统而言,如何快速地可视化这些数据是地理信息领域的一大问题。目前已有的地理信息系统软件大都是桌面软件,整个软件在个人电脑上安装,数据存放在本地磁盘,计算、绘制均由本地桌面计算机完成。由于受单机的性能的制约,对于大规模地理空间数据,这些桌面软件无法快速甚至没有能力进行可视化。因此,本文针对这个日益突出的问题,提出基于服务器集群的大规模地理空间数据快速可视化技术。本文从以下几个方面展开研究:首先,本文设计基于服务器集群的可视化框架,该框架采用B/S结构。前端交互界面是用户操作管理的窗口。用户通过网页进行各种地图操作以及数据管理。地图显示窗口采用瓦片化技术,每个瓦片由一个节点进行绘制。服务器端由网络服务器以及绘制服务器组成。网络服务器是前端与绘制服务器端的连接桥梁,包括服务器的瓦片缓存管理以及网络负载调度。瓦片缓存管理用于将已绘制完成的瓦片缓存到服务器共享磁盘上的文件系统中,实现瓦片的第二次请求加速;网络负载调度均匀地将瓦片请求分配给服务器的多个绘制节点,实现多节点的负载均衡。绘制服务器由多个集群节点上的绘制引擎以及空间数据库组成。空间数据库用于存储地理矢量数据,绘制引擎实现将地理数据绘制成瓦片,是整个框架的核心部分。其次,地图经过瓦片化处理后,有些瓦片仍然可能集中了大量的要素,这些瓦片绘制时间长,会降低整个地图绘制速度。对此,本文利用服务器的多节点多核优势,提出在绘制引擎部分实现对单个瓦片进行多线程并行绘制方法。首先进行任务划分,然后多线程分别绘制各自的任务,最后主线程进行任务合并。通过多线程并行绘制,极大地提高了瓦片的绘制速度。通过实验测试获得较好的加速比。最后,本文提出顺序划分数据和间隔划分数据两种面向地理矢量数据并行可视化的负载均衡策略。顺序划分数据策略按照线程号顺序地分配一段连续的数据,间隔划分数据策略每个线程的数据都不是连续存储的。通过实验验证,间隔划分数据策略负载均衡效率优于顺序划分数据策略负载均衡效率。最后通过实验总结出对于线要数数据该何时采用多线程并行以及采用多少线程的经验值。

关键词：地理矢量数据快速可视化服务器集群并行绘制任务调度

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面向可视化分析的大规模地理矢量数据组织技术研究

面向可视化分析的大规模地理矢量数据组织技术研究

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作者：刘泽邦国防科技大学

学位级别：硕士

在大数据时代,随着基础测绘手段、卫星遥感观测、导航定位服务等空间数据采集方法和产源技术的发展,空间数据的规模呈现爆炸式增长。作为空间数据不可缺少的构成部分,地理矢量数据通过点、线、面等空间几何实体及其集合来表示现实世界... 详细信息

在大数据时代,随着基础测绘手段、卫星遥感观测、导航定位服务等空间数据采集方法和产源技术的发展,空间数据的规模呈现爆炸式增长。作为空间数据不可缺少的构成部分,地理矢量数据通过点、线、面等空间几何实体及其集合来表示现实世界中地理实体的位置和形状,能够直观准确地反应和表达地理实体及其空间分布特征。对大规模地理矢量数据进行空间分析是挖掘和获取矢量数据价值的重要手段,在多数情况下相比得到实质的数据分析结果,用户更期望在屏幕上快速对分析结果进行可视化浏览。针对该场景需求,本文围绕支撑大规模地理矢量数据实时可视化分析的高效数据组织技术,针对当前主流地理矢量数据组织与分析方法难以支撑大规模地理矢量数据实时可视化分析的问题,探索直接以屏幕显示像素作为组织和计算单元的组织与分析方式,提出面向显示需求的大规模地理矢量数据组织与分析模型,设计特定适应屏幕显示计算特点的轻量化Geohash编码瓦片四叉树(Light Geohash-based Tile Quad,LGTQ)索引结构,并设计像素生成算法快速确定可视化分析结果,成功将其应用于大规模地理矢量数据的可视化和空间缓冲区分析场景,使得数据组织与分析的性能相比现有方法取得显著提升,实现可视化分析任务在数据组织与分析流程上的快速响应。本文的研究内容和主要贡献包括以下几个方面:(1)面向显示需求的大规模地理矢量数据组织与分析模型。针对当前地理矢量数据组织与分析方法难以实现大规模地理矢量数据的高效组织与实时可视化分析的问题,本文提出面向显示需求的大规模地理矢量数据组织与分析模型,在此模型中,以像素作为组织和分析的计算对象,根据面向显示需求的计算特点分别设计了特定的LGTQ树索引结构、基于LGTQ树的像素生成算法、面向显示需求的一体化组织分析框架。面向显示需求的大规模地理矢量数据组织与分析模型具有索引构建速度快、索引生成尺寸小、分析计算量小、易于扩展并行的特点,大幅提升了大规模地理矢量数据在组织和分析流程中的响应效率,在空间大数据分析领域具有良好的应用前景。(2)大规模地理矢量数据的LGTQ树索引技术。针对现有地理矢量数据组织方法的计算量和空间占用随矢量要素规模增长而急剧增长,难以支撑大规模地理矢量数据的实时可视化分析的问题。本文根据面向显示需求的计算特点,将用以表示地理矢量要素的屏幕像素作为组织单元并设计了LGTQ树索引结构,实验表明,LGTQ树索引技术在索引构建和索引生成尺寸的性能上均明显优于现有空间索引技术,可作为大规模地理矢量数据实时可视化分析的数据组织支撑。(3)大规模地理矢量数据实时交互式可视化。针对现有主流的可视化方法难以实现大规模地理矢量数据实时可视化的问题,本文将面向显示需求的大规模地理矢量数据组织与分析模型应用于地理矢量要素可视化场景,将可视化问题转换为面向显示需求下的基于LGTQ树索引的像素计算问题,设计了基于LGTQ树索引的可视化算法。实验表明,高效低耗的索引结构使得算法实用性和性能均明显优于现有可视化方法,同时算法具有良好的可视化效果,可支持十亿规模地理矢量要素的实时交互式可视化,在大规模矢量数据集的探索性分析上具有良好的应用前景。(4)大规模地理矢量数据实时交互式空间缓冲区分析。针对现有主流的空间缓冲区分析方法难以实现大规模地理矢量数据的实时空间缓冲区分析的问题,本文将面向显示需求的大规模地理矢量数据组织与分析模型应用于地理矢量要素空间缓冲区分析场景,将缓冲区分析问题转换为面向显示需求下的基于LGTQ树索引的像素计算问题,设计了基于LGTQ树索引的缓冲区分析算法。实验表明,高效低耗的索引结构使得算法实用性和性能均明显优于现有缓冲区分析方法,并且算法具备良好的可视化效果和实时交互功能,可支持十亿规模地理矢量要素的实时交互式缓冲区分析,在学校选址、道路建设等城市计算方面具有良好的应用前景。

关键词：地理矢量数据大数据可视化分析实时分析空间索引空间数据可视化空间缓冲区分析

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基于Web的地理矢量数据采集系统研究

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山东建筑大学学报 2016年第4期31卷 385-389页

作者：崔健杨娜娜张子民山东建筑大学测绘地理信息学院山东济南250101 济南市房产测绘研究院山东济南250001

Web的地理矢量数据采集系统可为地理信息矢量数据的获取提供新途径。文章运用EPS和CAD两种软件对城市基础地理框架数据进行整理、入库,在ArcGIS Sever平台上发布地理信息Web服务,以此为用户提供地理矢量数据采集时的空间参考信息。利用A... 详细信息

Web的地理矢量数据采集系统可为地理信息矢量数据的获取提供新途径。文章运用EPS和CAD两种软件对城市基础地理框架数据进行整理、入库,在ArcGIS Sever平台上发布地理信息Web服务,以此为用户提供地理矢量数据采集时的空间参考信息。利用ArcGIS平台设计开发了基于Web的地图矢量数据采集系统,提供矢量数据的在线录入、修改、审核和管理等功能,实现了面向普通大众的地理矢量数据采集机制,并将此系统运用于智慧社区的商业网点数据采集中,应用效果良好,可为商家和社区居民带来便利,提升社区的管理水平和服务质量。

关键词：地理信息系统地理矢量数据数据采集 Web

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