GIS空间选址算法的并行化研究与实现

发布时间：2017-08-08 14:35

  本文关键词：GIS空间选址算法的并行化研究与实现

  更多相关文章： GIS空间选址 并行化 矢量缓冲区算法 矢量叠置算法

【摘要】：空间选址的应用在生产生活中普遍存在,随处可见。目前,使用GIS(Geographic Information System)技术进行选址已经凸显出了极大优势,并得到了广泛的推广。然而,伴随空间数据的海量化、选址模型的复杂化,传统GIS选址技术在存储能力和处理速度上显现出巨大瓶颈。本文为了提升GIS空间选址效率,提出了并行GIS选址方案,主要通过高效并行化GIS选址分析过程中基础核心的缓冲区算法和叠置算法来实现快速选址分析。首先,在多核处理器并行集群环境下,采用消息传递接口MPI(Message Passing Interface)和单程序多数据形式SPMD(Single Program Multiple Data)使得各进程能够并行独立执行,协同实现数据集高效并行处理。其次,在已有的矢量空间数据划分策略的基础上,提出两种有效的针对矢量缓冲区算法的弧段划分法和针对矢量叠置算法的水平扫描条带划分法,并基于提出的划分法设计并行缓冲区算法和并行叠置算法。再次,设计实验方案,对实验结果进行分析对比。本文以开源地理资源分析支持系统GRASS(Geographic Resources Analysis Support System)为实验基础平台,通过在GRASS松耦合的模块化结构中增加并行运行接口,构建与原串行算法对等的并行算法库进行实验测试,并且主要借助加速比和并行效率两个指标对并行算法进行性能分析。最后,基于所设计的并行缓冲区分析算法和并行叠置分析算法,实现了具体的公园选址仿真应用,案例验证了本文方法的可操作性和相对高效性。
【关键词】：GIS空间选址 并行化 矢量缓冲区算法 矢量叠置算法
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P208
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 GIS空间选址应用的研究现状11-12
• 1.2.2 GIS空间选址关键技术研究说明12-13
• 1.2.3 GIS空间分析并行研究进展13-14
• 1.3 研究内容及研究目标14-15
• 1.4 论文结构15-16
• 第2章 GIS矢量算法并行化研究的相关技术说明16-34
• 2.1 并行编程的主要技术研究16-25
• 2.1.1 并行计算平台研究16-19
• 2.1.2 并行编程模型研究19-22
• 2.1.3 并行性能的评价指标研究22-25
• 2.2 并行GIS矢量数据划分法研究25-29
• 2.2.1 并行GIS任务划分法介绍25-26
• 2.2.2 GIS空间矢量数据及其划分法研究26-29
• 2.3 GRASS地理信息系统介绍29-33
• 2.3.1 GRASS发展与功能特点29-30
• 2.3.2 GRASS GIS体系架构30-31
• 2.3.3 GRASS空间数据库管理31-32
• 2.3.4 GRASS矢量数据结构及组织方式32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 基于弧段划分的缓冲区算法并行性研究34-42
• 3.1 缓冲区算法34-35
• 3.1.1 缓冲区算法基本原理34-35
• 3.1.2 缓冲区矢量算法并行性分析35
• 3.2 弧段划分法35-38
• 3.2.1 拓扑弧段及其表示35-36
• 3.2.2 等量弧段划分策略36-38
• 3.3 缓冲区分析矢量算法并行设计38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 基于水平扫描条带划分的叠置算法并行研究42-50
• 4.1 矢量叠置算法42-44
• 4.1.1 矢量叠置算法基本原理42-44
• 4.1.2 叠置算法并行性分析44
• 4.2 水平扫描条带划分法44-47
• 4.2.1 水平扫描条带划分介绍44-45
• 4.2.2 水平扫描条带划分策略45-47
• 4.3 矢量叠置算法并行化设计47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 并行算法的实现和公园选址的仿真模拟50-68
• 5.1 并行实验平台的搭建50-59
• 5.1.1 Linux集群中GRASS 6.4.3 系统搭建50-56
• 5.1.2 GRASS 6.4.3 并行环境配置56-59
• 5.2 并行算法性能测试59-63
• 5.2.1 测试数据说明59-60
• 5.2.2 矢量缓冲区并行算法的测试和分析60-62
• 5.2.3 矢量叠置并行算法的测试和分析62-63
• 5.3 公园选址的仿真应用63-67
• 5.4 本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果74-75
• 致谢75-76
• 作者简介76

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本文编号：640514