当前位置:主页 > 科技论文 > 测绘论文 >

空间数据多尺度建模关键技术研究

发布时间:2018-06-05 05:33

  本文选题:地理信息系统 + 空间数据 ; 参考:《国防科学技术大学》2014年博士论文


【摘要】:地理信息系统(GIS)经过半个世纪的发展,已广泛应用于地图导航、城市规划、公共卫生、国防、资源监测、物流等众多领域,在这些GIS应用中,空间数据是各种服务的基础,随着空间信息获取平台的不断增多,空间数据已成为海量,同时,移动GIS已逐渐发展为主要的应用,导致了数据量与频带、有限计算资源之间的巨大矛盾,建立空间数据的多尺度模型是解决这一矛盾的一个行之有效的方法。小波分析具有固有的多分辨率特性,在多尺度建模上具有明显优势,但目前基于小波的空间矢量数据多尺度建模方法仍存在很多问题,妨碍了实际应用中多尺度建模统一框架的建立。因此,本文重点对基于小波的空间数据多尺度建模相关关键技术进行研究,以便形成以小波为基础的统一且实用的多尺度建模方法。论文的主要工作如下:针对现有线矢量数据小波分析方法不便于控制局部误差的问题,提出了具有局部误差修正的线矢量数据小波变换算法。算法以高频分量定位低频表示误差过大区域,对这些区域利用设计的特定插值函数进行局部插值,以降低对应区域的局部低频表示误差;算法可利用计算式恢复出修正前的小波系数,从而实现精确重构。该算法可有效降低低频表示曲线的局部大误差,结果数据易于组织,数据量增加少。针对现有面向空间网格的Loop细分小波算法低频表示误差大、滤波器系数不易解算的问题,提出了平滑Loop细分小波算法。算法首先构建了一个通用提升细分小波的结构,进而通过分析修正点确定了平滑Loop细分小波的具体形式,最后依据逆细分结果随扰动变化最小的准则求解出滤波器系数。算法可得到细分小波滤波器系数随顶点度变化的解析解,并且显著降低了小波低频表示的误差。针对现有Loop细分小波变换计算方法效率较低的问题,提出了基于相邻位置计算的Loop细分小波快速算法(FLSWTMNPC)。该算法由四部分组成:建立适用于细分/逆细分的网格分片方法、统一形式的面片顶点环状组织方式、用于支持细分/逆细分计算的相邻顶点位置关系计算式、解决面片边界处顶点计算正确性的边界拼接方法。该算法能适用于Loop细分小波的分解和重构计算,数据组织精炼,计算效率高。研究了空间网格数据、栅格数据小波变换的GPU加速方法:针对现有细分网格的GPU加速方法只能适用细分计算、算法整体计算效率不高的问题,提出了FLSWTMNPC的GPU加速方法,使得细分小波变换可以完全在GPU上完成,提高了计算效率。对空间栅格数据小波变换的GPU加速,解决了分块小波系数的边界拼接问题,提出了多相形式的小波分解GPU加速方法,提高了数据的组织效率和计算效率。
[Abstract]:Geographic Information system (GIS) has been widely used in many fields such as map navigation, urban planning, public health, national defense, resource monitoring, logistics and so on. In these GIS applications, spatial data is the basis of various services. With the increasing of the spatial information acquisition platform, the spatial data has become a mass. At the same time, the mobile GIS has gradually developed into the main application, resulting in a huge contradiction between the amount of data, the frequency band, and the limited computing resources. Establishing multi-scale model of spatial data is an effective method to solve this contradiction. The wavelet analysis has the inherent multi-resolution characteristic and has obvious superiority in the multi-scale modeling. However, there are still many problems in the wavelet based multi-scale modeling method of space vector data. It hinders the establishment of a unified framework for multi-scale modeling in practical applications. Therefore, this paper focuses on the research on the key technologies of wavelet based multi-scale modeling of spatial data in order to form a unified and practical multi-scale modeling method based on wavelet. The main work of this paper is as follows: aiming at the problem that the existing wavelet analysis method of line vector data is not convenient to control the local error, a wavelet transform algorithm of line vector data with local error correction is proposed. The algorithm uses the high frequency component to locate the large region of the low frequency representation error, and makes use of the special interpolation function to carry on the local interpolation to these regions, in order to reduce the local low frequency representation error of the corresponding region. The modified wavelet coefficients can be recovered by using the computational formula, so that the accurate reconstruction can be realized. The algorithm can effectively reduce the local large error of the low frequency representation curve, the result is easy to organize and the amount of data increases less. A smooth Loop subdivision wavelet algorithm is proposed to solve the problem that the low frequency representation error is large and the filter coefficients are difficult to solve in the existing spatial grid-oriented Loop subdivision wavelet algorithm. The algorithm first constructs the structure of a general lifting subdivision wavelet, and then determines the concrete form of smooth Loop subdivision wavelet by analyzing the correction points. Finally, the filter coefficients are calculated according to the criterion that the inverse subdivision results vary least with the disturbance. The algorithm can obtain the analytical solution of the coefficient of subdivision wavelet filter with vertex degree, and reduce the error of wavelet low frequency representation. Aiming at the low efficiency of existing Loop subdivision wavelet transform, a fast Loop subdivision wavelet algorithm based on adjacent position calculation is proposed. The algorithm is composed of four parts: a mesh segmentation method suitable for subdivision / inverse subdivision, a uniform form of planar vertex ring organization, which is used to calculate the position relationship of adjacent vertices in support of subdivision / inverse subdivision. A boundary splicing method to solve the correctness of the vertex calculation at the boundary of the surface. The algorithm can be applied to the decomposition and reconstruction of Loop subdivision wavelets, and the data organization is refined, and the calculation efficiency is high. The GPU acceleration method of spatial grid data and raster data wavelet transform is studied. Aiming at the problem that the existing GPU acceleration method of subdivision grid can only be applied to subdivision calculation and the overall computational efficiency of the algorithm is not high, the GPU acceleration method of FLSWTMNPC is proposed. The subdivision wavelet transform can be completed on GPU, and the computational efficiency is improved. The GPU acceleration of spatial grid data wavelet transform solves the boundary splicing problem of block wavelet coefficients. A multiphase wavelet decomposition GPU acceleration method is proposed to improve the efficiency of data organization and calculation.
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:P208

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘瑜,张毅,邬伦;空间数据工程理论框架研究[J];地理与地理信息科学;2003年01期

2 李晓印,张友顺,杨昕,刘爱利;空间数据的“无纸化”管理探讨[J];国土资源科技管理;2004年02期

3 ;《空间数据系统》[J];航天器工程;2005年01期

4 陈俊杰,邹友峰;GIS空间数据质量评价软件设计探讨[J];矿山测量;2005年03期

5 洪志全,叶琳,辛俊,张于峰;GIS空间数据索引技术研究与实现[J];物探化探计算技术;2005年01期

6 胡圣武;张光胜;王宏涛;;空间数据建库研究[J];地球科学与环境学报;2007年02期

7 李伟芬;丁静;苗卿;;空间数据多尺度研究综述[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年13期

8 王庆光;;GIS空间数据质量研究[J];水利科技与经济;2007年05期

9 丁滨;夏洪山;;GIS空间数据索引技术研究[J];江苏航空;2007年04期

10 谭红霞;;GIS空间数据的质量探讨[J];山东国土资源;2009年06期

相关会议论文 前10条

1 汪建光;;空间数据自动批处理技术研究[A];2009全国测绘科技信息交流会暨首届测绘博客征文颁奖论文集[C];2009年

2 杨成韫;荣芳;彭子风;;基于客户/服务器结构的空间数据分布式处理研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年

3 陈良刚;王海兵;王宇君;施伯乐;;基于约束的空间数据查询[A];第十七届全国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2000年

4 陈荦;刘云翔;唐宇;景宁;;基于优先图的空间数据应用服务链建模方法[A];第二十届全国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2003年

5 杜红悦;宫辉力;冯克忠;贾建坤;权忠生;;应急救灾空间数据中心建设技术与策略研究[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年

6 李诺夫;黎雷;;网络环境下空间数据的管理[A];地理空间信息技术与应用——中国科协2002年学术年会测绘论文集[C];2002年

7 刘新贵;黄雅娟;;空间数据网络化获取与管理初探[A];中国地理信息系统协会第三次代表大会暨第七届年会论文集[C];2003年

8 廖佳;;基础空间数据生命周期管理[A];地理空间信息技术及其应用论坛论文集[C];2005年

9 叶荣青;吴晓玲;;福建省基础空间数据管理技术研究[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年

10 方金云;;空间数据虚拟化的实现技术研究[A];中国地理信息系统协会第九届年会论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前10条

1 宁津生 陈军 晁定波;空间数据质量的主要内涵[N];中国测绘报;2002年

2 李丰丹;“国家地质空间数据网格服务系统”获发明专利[N];中国矿业报;2009年

3 记者 胡其峰;多项空间数据成果向社会开放[N];光明日报;2013年

4 孙昭荣;GIS图穷数字见[N];中国计算机报;2002年

5 宁津生 陈军 晁定波;空间数据的质量控制方法[N];中国测绘报;2002年

6 刘荣梅;中国1∶100万地质图空间数据实现国际共享[N];中国国土资源报;2014年

7 陈拂晓;空间数据:“数字城市”建设的基础[N];中国计算机报;2002年

8 王东华邋罗建军;美国空间数据一站式服务系统[N];中国测绘报;2007年

9 深圳商报记者 董超文;一部手机将可“装”下一座城市[N];深圳商报;2006年

10 中国工程院院士 刘先林;航测为智慧城市建设提供空间数据[N];中国信息化周报;2014年

相关博士学位论文 前10条

1 刘义;大规模空间数据的高性能查询处理关键技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 范建永;基于Hadoop的云GIS若干关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2013年

3 马伯宁;空间数据多尺度建模关键技术研究[D];国防科学技术大学;2014年

4 刘伟;基于地理本体的空间数据服务发现与集成[D];中国矿业大学;2010年

5 陈晓斌;基于网格中间件的空间数据访问与集成技术[D];解放军信息工程大学;2012年

6 李世明;林业空间数据平台技术的应用示范研究[D];中国林业科学研究院;2008年

7 郭加树;空间数据仓的构建及应用[D];中国石油大学;2007年

8 桑永胜;空间数据分析的神经计算方法[D];电子科技大学;2010年

9 刘丹;对等计算环境中的空间数据查询定位研究[D];武汉大学;2011年

10 胡茂胜;基于数据中心模式的分布式异构空间数据无缝集成技术研究[D];中国地质大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 张明佳;空间数据地图模型的原型设计[D];中国地质大学(北京);2015年

2 于海涛;基于AE的油气田地理信息系统的设计与实现[D];中国地质大学(北京);2015年

3 邹业楠;基于CFDP标准的空间数据链路传输协议的研究与实现[D];中国科学院国家空间科学中心;2016年

4 谢歆;基于区间直觉模糊集的空间数据质量评价的研究[D];河南理工大学;2015年

5 林剑峰;云环境下图数据存储与并行聚类研究[D];福州大学;2013年

6 李频;基于多智能体(Agent)的GIS空间数据快速查询技术研究[D];南京航空航天大学;2015年

7 鲁立;空间数据质量测评体系研究[D];长江大学;2016年

8 陈俊欣;基于Hadoop的空间矢量数据的分布式存储与查询研究[D];电子科技大学;2016年

9 董军波;交通信息平台空间数据管理系统研究与设计[D];南京理工大学;2009年

10 岑冬梅;基于SQLite的空间数据库存储技术的研究与实现[D];武汉科技大学;2009年



本文编号:1980789

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dizhicehuilunwen/1980789.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户7bccc***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com