并行数字地形分析数据划分方法研究

发布时间：2017-07-30 03:00

  本文关键词：并行数字地形分析数据划分方法研究

  更多相关文章： 数字地形分析 数据划分 数据并行 内存约束 DEM

【摘要】：空间信息获取技术的更新使DEM数据呈现出海量化特征,导致基于单机环境的数字地形分析算法计算效率低的问题日益突出,而数据并行技术的发展为海量空间数据处理带来新的契机。数据划分作为数据并行的基础,如何构建顾及DEM数据结构及数字地形分析算法并行特征的自适应数据划分、任务调度及结果融合策略是一个亟需解决的问题。本文基于多核集群环境,采用主从式并行架构对基于海量DEM的并行数字地形分析数据划分方法进行了研究,主要研究成果包括： 1.面向数据并行的数字地形分析算法分类 基于DEM的并行数字地形分析数据划分方法受算法类型影响显著。本研究从数字地形分析算法的数据依赖特性及数据并行过程中有无进程数据通信,将并行数字地形分析算法分为局部地形算法和全局地形算法,并构建了同一分类体系中数字地形分析算法的任务依赖关系。 2.设计了面向并行数字地形分析算法的数据划分方法 针对局部地形算法计算过程相对独立的并行特性,设计了基于行的数据划分方法,利用窗口数据冗余策略消除了窗口分析造成的数据通信,基于令牌控制实现了结果数据集的无缝融合；为消除可视分析算法对视线数据的绝对依赖性,提出了基于等栅格量的自适应数据划分策略,利用三元组数据结构实现了进程数据的低冗余、高效率存储,基于边界平移数据缓冲策略,保证边界计算结果的正确性；针对流域分析算法计算栅格与全局栅格存在模糊依赖的问题,基于行数据划分策略阐述了基于双栈的流域分析算法并行设计模式。本文分别以可照时间算法、可视域算法及汇流累积算法的并行化为例,分析了不同数据划分策略的并行效率,取得了较好的加速比,有效提高了并行算法的执行效率。 3.提出了顾及内存约束的数据划分改进方法 本文详细阐述了内存约束的必要性,提出了顾及内存约束的行数据划分和等栅格量数据划分改进策略,分析了内存约束对基于不同数据划分策略的数字地形分析算法并行效率的影响。实验结果表明,针对本文采用的多核集群环境,内存约束量为60-120M左右时,并行数字地形分析算法执行效率最优。 综上所述,本文提出的数据划分方法有效提高了数字地形分析对海量DEM数据实时处理的能力,提升了数字地形分析技术的实用化程度,为大范围地理区域与地理过程虚拟空间建模提供了技术支撑。
【关键词】：数字地形分析 数据划分 数据并行 内存约束 DEM
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 选题背景与意义12-13
• 1.1.1 选题背景12-13
• 1.1.2 研究意义13
• 1.2 国内外研究进展13-17
• 1.2.1 数字地形分析研究进展13-14
• 1.2.2 并行数字地形分析算法研究14-17
• 1.2.3 研究现状小结17
• 1.3 研究内容与论文组织17-19
• 1.3.1 研究目标17
• 1.3.2 研究内容17-18
• 1.3.3 论文结构18-19
• 第2章 研究基础19-26
• 2.1 理论基础19-21
• 2.1.1 数据并行基本理论19-20
• 2.1.2 并行计算性能评价20-21
• 2.2 实验区域21-23
• 2.2.1 实验样区21-22
• 2.2.2 实验数据22-23
• 2.3 研究方法与技术路线23-26
• 2.3.1 研究方法23
• 2.3.2 实验环境23-24
• 2.3.3 技术路线24-26
• 第3章 并行DTA数据划分与调度策略研究26-57
• 3.1 数字地形分析算法并行特征分析26-30
• 3.1.1 数据划分方法分类26-27
• 3.1.2 并行数字地形分析算法分类27-30
• 3.2 局部地形算法数据划分方法30-38
• 3.2.1 DEM数据行拆分策略30-33
• 3.2.2 结果融合策略33-34
• 3.2.3 行划分并行效率分析34-38
• 3.3 全局地形算法数据划分方法38-56
• 3.3.1 可视分析算法数据划分方法39-52
• 3.3.2 流域分析算法数据划分方法52-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第4章 顾及内存约束的数据划分方法57-65
• 4.1 内存约束的必要性57-58
• 4.2 并行DTA算法数据划分方法改进58-62
• 4.2.1 顾及内存约束的行数据划分方法58-60
• 4.2.2 顾及内存约束的等栅格量数据划分方法60-62
• 4.3 内存约束对并行效率的影响62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 结论与展望65-67
• 5.1 主要工作及结论65-66
• 5.2 存在问题与研究展望66-67
• 附录67-69
• 参考文献69-74
• 在读期间发表的学术论文及研究成果74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王耀革,王玉海;基于等高线数据的地性线追踪技术研究[J];测绘工程;2002年03期

2 钟业勋,魏文展,李占元;基本地貌形态数学定义的研究[J];测绘科学;2002年03期

3 刘学军;张平;朱莹;;DEM坡度计算的适宜窗口分析[J];测绘学报;2009年03期

4 闾国年,钱亚东,陈钟明;基于栅格数字高程模型自动提取黄土地貌沟沿线技术研究[J];地理科学;1998年06期

5 周毅;汤国安;王春;肖晨超;董有福;孙京禄;;基于高分辨率DEM的黄土地貌正负地形自动分割技术研究[J];地理科学;2010年02期

6 杨昕;汤国安;刘学军;李发源;祝士杰;;数字地形分析的理论、方法与应用[J];地理学报;2009年09期

7 周海芳,蒋艳凰,杨学军;流域变换的串行与并行策略研究[J];国防科技大学学报;2002年06期

8 张宏鸣;杨勤科;刘晴蕊;郭伟玲;王春梅;;基于GIS的区域坡度坡长因子提取算法[J];计算机工程;2010年09期

9 胡金星,吴焕萍,潘懋,马照亭;基于格网划分的海量DEM数据生成[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年01期

10 鲁敏;张金芳;范植华;李原野;;基于DEM的视域分析与计算[J];计算机仿真;2006年05期

，

本文编号：592174