矢量大数据高性能计算模型及关键技术研究

发布时间：2017-12-17 02:23

  本文关键词：矢量大数据高性能计算模型及关键技术研究

  更多相关文章： 矢量大数据 高性能计算 数据活化 空间索引 空间连接 矢量瓦片地图

【摘要】：近年来,随着我国空间数据采集手段日益丰富,精细化管理日趋深入,地理信息技术在国土、林业、交通、海洋、水利等多个领域广泛应用,高精度、大覆盖的超海量矢量空间数据呈爆炸式增长,矢量大数据时代已然来临。“量变”引起“质变”,面对亿级超大规模矢量数据的存储管理和分析计算,现有GIS并行计算理论、方法和商业空间数据处理平台的能力几近极限,地理信息理论和技术面临着严峻挑战。本文围绕矢量大数据空间计算展开研究,从空间认知、表达模型、存储结构、组织索引、分析计算等方面探索矢量大数据高性能计算体系结构,建立数据活化理论下的空间计算理论模型,设计矢量大数据高性能计算的关键技术方法。本文研究工作旨在建立一套矢量大数据高性能计算模型,高效组织、计算和展现亿级大规模矢量数据,为矢量大数据研究和应用提供一套有效、完备的解决方案。具体研究内容如下：(1)探讨矢量大数据计算内涵、方法和平台框架。归纳矢量大数据计算的方法体系,探讨云GIS和矢量大数据计算的相关研究现状、体系架构、内涵和方法,总结矢量大数据高效存储管理和并行空间算法的相关研究,探索矢量大数据计算的GIS集成框架。(2)建立矢量大数据高性能计算模型。在六面体认知模型下,将数据活化的理论融入空间计算领域,提出矢量数据活化细胞、数据活化池、活化行为、活化过程等概念模型,以此抽象和表述矢量数据元组模型、多态存储和索引、高性能计算范式,建立矢量大数据高性能计算模型。(3)研究矢量大数据高性能计算关键技术。针对矢量大数据索引、分析和可视化三个基本问题,在矢量大数据高性能计算模型下,基于无依赖超级步并行计算框架,设计实现SDGR*-tree分布式内存索引构建,空间二路连接、多路连接和混合矢量瓦片金字塔构建高性能算法,并进行大规模真实矢量数据性能分析实验。(4)构建全国土地基础数据集成管理系统。基于开源项目建立集海量土地基础数据云存储、高性能空间计算、数据集成浏览和业务应用于一体的集成管理系统,实现全国范围内亿级土地矢量数据多态存储、高性能空间分析和多尺度浏览。研究及实验结果表明,本文提出的矢量大数据高性能计算模型及关键技术,能有效结合云计算、内存计算等高性能计算技术与空间计算理论方法,实现大规模矢量数据高性能空间索引、空间分析和瓦片地图可视化。最后,通过建立全国土地基础数据集成管理系统,为国土“大数据大分析”提供技术支撑,具有重要的科学和现实意义。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P208

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本文编号：1298394