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ISSN: 2333-9721

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RaPC:一种基于栅格化思想的多边形裁剪算法及其误差分析
,孔维华,马廷,周成虎,季民,周玉科
测绘学报 , 2015, DOI: 10.11947/j.AGCS.2015.20140017
Abstract: 传统的基于矢量计算的多边形裁剪算法的时间复杂度介于O(NlogN)~O(N2)之间,且计算过程与特定的复杂数据结构耦合紧密,难以进行底层优化和细粒度并行化.在满足一定误差要求的前提下,采用栅格化处理思想可以实现多边形快速裁剪.本文在已有多边形裁剪算法特征的基础上,提出了一种基于栅格化处理思想的多边形裁剪算法——RaPC算法,并对其误差进行了分析和讨论.试验结果显示,RaPC算法的计算效率随网格单元增大呈幂函数规律降低;当网格大小恒定时,RaPC算法效率随多边形顶点数量呈线性增长,计算时间复杂度为ON;在处理小数据集时Vatti算法表现出了较高效率,但是在处理包含大量顶点的多边形叠加时,RaPC算法更为高效;RaPC算法的面积误差与网格大小直接相关,提高网格空间分辨率可以有效地降低面积误差.RaPC算法在处理包含大量顶点的多边形叠加分析时比Vatti算法更为高效.
几何部件缓冲区域合并的Buffer算法及其并行优化方法
,马廷,周成虎,季民,周玉科,许涛
测绘学报 , 2014, DOI: 10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0122
Abstract: 本文在介绍一种基于几何部件缓冲区域合并的矢量数据缓冲区生成算法的基础上,采用数据并行思想和MPI编程模型对缓冲区算法的并行化实现和优化方法开展研究。实验结果显示,与ArcGISBuffer工具相比,(1)当缓冲区结果多边形不合并时,虽然串行缓冲区算法的时间开销较高,但可轻易通过并行方式实现加速。(2)当缓冲区结果合并时,本文算法要明显优于ArcGISBuffer工具,并且经过优化的并行缓冲区算法表现出了更高的计算效率和更大规模的数据处理能力。因此,基于几何部件缓冲区域合并的Buffer算法具备一定的实用价值,本文提出的按结点数量的任务分解方法和进程间结果“树状”归并策略是对缓冲区算法进行并行优化的有效途径,对GIS中其他矢量分析算法的并行化及相关优化工作也具有一定的借鉴意义。
GIS中8种图层级多核并行多边形叠置分析工具的实现及优化方法
,马廷,季民,周玉科,许涛
地理科学进展 , 2013, DOI: 10.11820/dlkxjz.2013.12.012
Abstract: GIS中基于简单要素模型的非加权多边形叠置分析有交、差、并、交集取反、联合、更新、标识和空间连接8个基本工具。明确目标图层与叠加图层间多边形的数量对应关系,是实现图层级别并行多边形叠置工具集的首要前提。多边形差、交、标识、更新和空间连接操作需要处理目标多边形到叠加多边形间“一对多”的映射关系;合并、交集取反和联合操作需要处理“多对多”的映射关系。本文从多核数据并行角度,分析了8种多边形叠加分析工具并行实现方法的异同,提出基于改进的分组关联最小化方法实现数据划分,基于顶点数量作为指标的负载平衡计算策略和多种并行优化方法和策略,实现了包含8种操作的并行多边形叠置分析工具集。实验结果表明,改进的分组关联最小化数据划分方法能为多边形联合操作带来约92%的并行加速性能和更鲁棒的并行性;以顶点数量作为负载平衡指标,能以极小的代价为并行求差算法获得约21%的性能提升;二路归并能有效解决多边形并行合并过程中潜在的性能瓶颈;动态调度策略下多边形求交与合并工具具有更高的加速比;使用R树进行要素预过滤能为并行求差获得超过20倍的加速;结构化存储的矢量数据批量加载策略能有效降低因磁盘I/O带来的性能损失。
基于集群MPI的图层级多边形并行合并算法
,马廷,周成虎,季民,周玉科,许涛
地球信息科学学报 , 2014, DOI: 10.3724/SP.J.1047.2014.00517
Abstract: 在集群环境下,基于MPI并行编程模型和OGC简单要素规范进行并行多边形合并时,需要处理叠加图层间要素的“多对多”映射关系,由于空间上相邻的多边形在要素序列上并不一定连续,导致无法按要素序列为子节点分配任务,给并行任务映射带来了困难。本文以集群环境下的并行多边形合并算法为研究对象,通过比较叠加分析中两种多边形映射关系对算法并行化带来的影响,基于R树空间索引、MySQL精确空间查询,以及MPI通信机制,提出了6种不同的并行任务映射策略;通过实验分析和比较了6种策略的优劣。结果显示基于R树预筛选的直接合并策略,在各算法中具有最高的串行计算效率和优秀的并行性能表现。虽然MySQL精确空间查询的预筛选过程较为耗时,但可有效地过滤掉不真正相交的多边形,从而提高合并操作的效率。因此,在集群MPI环境下,基于R树和MySQL精确空间查询的预筛选策略是解决并行任务映射难题,实现图层级多边形并行合并算法的有效途径。
分治法在GIS多边形快速合并算法中的应用及效率提升评价模型
,马廷,周成虎,周玉科,许涛
地球信息科学学报 , 2014, DOI: 10.3724/SP.J.1047.2014.00158
Abstract: 分治法采用分解-解决-合并的问题处理模式,应用于多边形合并算法能规避结点累积效应,与经典的“滚雪球”处理模式相比能有效提升多边形合并算法的计算效率。本文以多边形合并算法为研究对象,首先通过分析基于Vatti算法实现的多边形合并算子的效率相对于多边形顶点数的变化特征,指出合并过程中的结点累积效应是“滚雪球”多边形合并模式的潜在性能瓶颈和隐患。考虑分治法的“分而治之”思想在解决多边形合并问题上的适用性以及在归并排序算法中表现出的高效率,提出分治法的多边形“树状”合并处理模式,实现了面向要素集合或者要素层的多边形快速合并算法,最后给出了面向多边形合并的算法效率提升评价模型。实验结果显示,当仅有400个多边形时,“滚雪球”模式的时间开销约是“树状”合并模式的26倍,当需要合并11200个多边形时,前者的时间开销约是后者的926倍。因此,基于分治法的多边形树状合并策略是对多边形合并算法以及应用到多边形合并算法的高级空间分析算法进行优化的可行途径。
MySQL集群与MPI的并行空间分析系统设计与实验
周玉科,马廷,周成虎,高锡章,
地球信息科学学报 , 2012, DOI: 10.3724/SP.J.1047.2012.00448
Abstract: GIS应用正面对空间数据规模日益增加和空间分析算法复杂度逐渐提高的挑战,本文提出一种基于MySQL空间数据库集群与MPI的并行计算库分布式空间分析框架的解决方案。该框架使用MySQL空间数据库集群解决大量空间数据存储与管理问题,利用MySQLSpatial的Replication机制加强空间数据的冗余备份和并发访问控制,同时使用MPI负责分布式计算节点间的通信减少人工控制通信的开发成本。并行框架的任务管理与调度系统采用优先队列式管理,通过Master节点监控集群状态,合理分发计算任务实现负载均衡和容错。最后,以多边形Overlay算法为例,研究其在该并行空间分析系统下的并行策略,采用数据并行的管道流水线作业方式在框架中运行测试,结果表明,该并行框架相比串行算法可以得到可靠的加速比。
1992-2010年基于DMSP-OLS图像的环渤海城市群空间格局变化分析
,马廷,周成虎,周玉科
地球信息科学学报 , 2013, DOI: 10.3724/SP.J.1047.2013.00280
Abstract: 从DMSP-OLS数据提取城市区域的经验阈值法存在固有的缺陷,经验阈值对不同的空间区域不具备通用性,不适用的经验阈值,将导致城区面积提取具有较大误差,可采用统计数据对经验阈值进行修正以降低误差。本文在大时空尺度条件下以少量样本城市的统计数据对经验阈值方法进行了修正;另采用Elvidge二次多项式模型对DMSP-OLS时间序列数据进行了校正。在此基础上选取总斑块数量、景观总面积、平均斑块大小、最大斑块面积比、斑块密度、景观形状指数、总边界长度、平均边界密度和斑块平均回旋半径共9个景观生态学指标,采用FRAGSTATS3.3软件计算分析了1992-2010年环渤海区域城市发展的空间格局变化特征。结果表明1992-2010年间,环渤海区域城市化进程持续较快发展,城市建成区总面积增加了2.14倍,平均城市建成区面积增加了76%,提取到的城市斑块平均回旋半径增加了约26.5%,并且城市景观斑块的复杂度明显上升,可检测到的城镇总个数增加了82%。但是,每100km2内孤立的城市景观斑块数却降低了约76%;大城市持续扩张的相对速度慢于中小城市,城市区域边界密度和整体城市分布景观格局破碎度逐渐降低,核心城市与周围卫星城市的景观斑块的联通性逐步增加。
旅游干扰对非人灵长类动物的影响
鹏来,向左
动物学研究 , 2013, DOI: 10.3724/SP.J.1141.2013.01055
Abstract: 随着经济发展及生活水平的提高,以亲近自然为主要目的的生态旅游正成为公众的主要休闲方式。作为人类的近亲,非人灵长类动物在吸引游客方面具有天然的亲和力,因此很多保护区及旅游景区正逐渐把“猴园”、“猴谷”及“猴岛”等作为招揽游客的平台。野外观猴能够提高公众的野生动物保护意识,但同时也给动物带来了负面影响。该文综述旅游活动对动物行为模式、繁殖和健康状况等的影响,并对减少不利影响的措施进行归纳总结,为开展非人灵长类动物观赏旅游提供参考。
河南女贞属植物资源的开发利用
杨相,红军
北方园艺 , 2010, DOI: 10.11937/bfyy.2010012045
Abstract:
泡沫固井用泡沫发生装置研究
 [PDF]

, 黄军
Journal of Oil and Gas Technology (JOGT) , 2015,
Abstract:
在我国,泡沫固井是没有大规模采用而被普遍看好的一种新型固井方式,相关设备技术尚不成熟。为此,提出了泡沫固井用关键装置———泡沫发生装置的技术思路,包括泡沫水泥浆的制造方法和泡沫与水泥浆的混合方法;就泡沫发生装置设计提出了总体方案;根据泡沫发生装置设计要求,对核心部件泡沫混合器进行了选择。泡沫发生装置的研制,尚有一些难点需要突破。
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