“格网索引+MapReduce”策略下的地理国情统计分析研究

地理国情统计分析是深度研究地理国情普查数据的首要前提.针对现有单机集中式数据存储与处理方式存在耗时长、效率低甚至不支持的问题,设计了"格网索引+MapReduce"策略,基于规则格网设计普查数据文件的分块组织与分布式存储方式,研制了格网索引与空间分析相结合的双层过滤机制,构建基于MapReduce的地理国情并行统计算法.最后,与无索引MapReduce、ArcGIS平台进行性能对比测试,结果表明:"格网索引+MapReduce"方法的统计效率远高于ArcGIS平台,对无索引MapReduce方法亦有明显的效率优势,研究拟为地理国情普查数据的高性能、多类型、大批量统计分析提供优选方案.     

基于多级格网的多边形集合求并算法研究

多边形集合求并效率的高低,关键在于能否根据多边形的相邻程度优化求并顺序.在分析了几种常用求并算法优劣的基础上,提出了基于多级格网的多边形集合求并算法.通过构建多级格网,划分多边形集合,既缩小了多边形畸变区域的范围,也减少了一级格网的密集程度,提高了求并效率.对比实验表明,该算法可行.     

空间索引的新机制——G树

研制空间数据库管理系统，提出一种Ｇ树的空间模型和动态格网的操作算法，设计实现了基于页面的新的空间索引机制，有效的解决了Ｎ维空间数据的索引问题．     

基于四叉树和R+树复合索引时空数据查询研究

针对空间数据库的现有索引方法可扩展性差和检索效率低的问题,提出了一种分布式复合时空索引方案MixIndexer,可以满足对大量时空传感器数据的查询需求.首先,本文提出了一种基于Couchbase的分布式时空索引体系结构,该体系结构由全局索引和局部索引组成;其次,结合分布式增强R+(MDR+)树算法,提出全局四叉树索引方法以提高时空数据的检索和查询效率,并设计了一种基于MapReduce的大时空传感器数据批量构造指标并行处理方法;最后,基于Couchbase几种常见的键值结构实现了MixIndexer复合索引.经实验,MixIndexer复合索引方法优于典型空间数据库的索引方法和单个树索引R+(Cache Conscious R+Tree,CCR+)方法,相比较查询耗时分别缩短42%和25%.     

基于LSM-OCTree的时空流分布式调度和存储方案

时空流的高效管理要求顾及数据的时空相关性，支持时空流的高速插入、实时索引和低延迟时空范围查询，而现有的基于HBase等的存储方案，因索引更新开销过大，无法满足高效管理要求。针对时空流的应用特性，提出了一种面向时间分片的时空流分布式调度和存储方法。利用时空流的紧耦合性进行数据划分与调度，以减少查询时数据复制的开销。将采用预分区方式构建的基于日志结构合并树的八叉树（octree based on the log-structured merge-tree,LSM-OCTree）索引作为存储结构，保证时空流的索引更新，实现索引的高效批量合并计算，提高查询性能。实验结果表明，时空动态调度策略优于通用的调度方法，LSM-OCTree索引的合并与更新性能优于常规索引结构。与HBase方案相比，基于LSM-OCTree的时空流分布式调度和存储方案的查询效率提升了20%以上。     

多源异构土地基础数据一体化管理检索方法研究

为了从多源异构的复杂土地基础数据中快速准确地提取用户所需信息,提出了基于元数据的一体化管理检索方法.在元数据信息提取、元数据加权索引、实体同义词扩展检索3个环节中,结合土地领域专业知识和用户实际需求,设计和开发了共享元数据表结构、加权元数据中字段相对重要性和信息熵因子,构建地名实体和专题数据层实体同义词库,并集成到包括中文分词、实体识别、同义词扩展、索引检索和相似度计算的一体化管理检索框架中,解决了多源异构土地基础数据统一管理和精确检索的问题.实践表明,该方法较传统的通用信息检索方法具有更好的适用性和更高的准确率.     

基于MPEG-7的视频数据组织与管理

针对现有视频数据库系统存在的不足,根据视频数据的特点,提出并实现了一种基于MPEG-7标准的视频数据组织与管理方法.该方法将视频内容的描述数据按照不同层次的视频内容单元进行组织,并针对不同的描述数据,分别生成结构索引、文本索引和特征索引,以满足基于内容的视频浏览和检索的需求.实验证明,通过视频描述数据库对视频数据进行管理,不仅降低了服务器的存储要求,而且为基于内容的视频检索奠定了基础,具有很好的通用性和可扩展性.     

建立省级基础地理信息数据库管理系统初探

建立省级基础地理信息数据库,必然要设计和开发基础地理信息数据库管理系统,并解决大数据量、多种类型空间数据的集成管理问题.介绍和讨论最近完成的浙江省基础地理信息数据库(1:10 000示范库)管理系统中诸如系统总体框架、系统功能、空间数据库结构、海量多源数据组织、空间索引建立等有关技术问题.试验结果确定了比较合适的空间索引数据,从而获得了对海量数据较好的访问性能,示范库的建设工作达到了预期的目的.     

一种面向移动终端地理场景点云在线可视化的集成型索引

针对现有点云索引研究方法欠考虑移动终端性能特点这一问题,提出了一种适用于移动端点云场景在线可视化的集成型空间索引。该索引首先利用考虑了移动终端网络带宽与计算渲染性能特点的改进型KD-tree实现点云数据的均衡划分与编码,在此基础上构建点云数据的LOD模型,并使用改进型八叉树管理其组织,最后通过改进型KD-tree的编码联结改进型八叉树形成〈1 一级树 ： 1二级树〉的优化型索引结构。该索引可支持移动端实现基于LOD的点云场景渲染策略,支持从数据块层面判断点云数据的空间关系,也支持数据的多线程查询。实验与分析表明：相比传统点云索引,该索引具有稳定的构建效率与优秀的空间查询性能,可为移动应用提供可靠的数据支持,能满足移动端点云在线可视化应用需求。     

基于MapReduce和双层倒排网格索引的kNN算法

随着卫星定位技术和移动互联网技术的飞速发展,地理空间数据来源变得更加多源异构.面对海量地理空间数据,如何快速有效地找到目标周围的兴趣点变得异常重要.依据空间k近邻(kNN)查询算法,提高效率的关键在数据索引和数据块存储结构设计,通过引入云计算的MapReduce编程模型,设计了一种面向MapReduce的地理空间数据双层倒排网格索引,利用CircularTrip算法实现了目标点近邻查询计算,最终获得距离目标点最邻近的数据点集.实验结果表明,该索引方法较单层倒排网格索引下的kNN查询效率有明显提高,且数据量越大效率提升越明显,此法适合大规模并行计算.      

基于Spark的土地利用矢量数据空间叠加分析方法

针对海量土地利用矢量数据空间叠加分析的效率问题,提出了基于Spark的土地利用矢量数据空间叠加分析方法,通过弹性分布式数据集实现索引过滤与叠加计算,为解决空间叠加分析的瓶颈问题做了新的尝试. 实验结果表明,相较基于Oracle数据管理的叠加分析方法,该方法显著提高了空间叠加分析效率,更适合面向海量土地利用矢量数据的叠加分析.     

第二次全国土地调查成果现势性评估方法

第二次全国土地调查（以下简称二次调查）成果的现势性是评价二次调查成果质量的重要指标之一.针对现势性评估理论模型缺乏的现状,提出了利用建设用地现势性指数和占用耕地变更正确性指数来评估二次调查成果的现势性.并对杭州市9区（县）的二次调查成果进行了现势性评估,结果表明,该方法科学可靠,适用于评估二次调查成果的现势性.     

土地利用现状管理信息系统中土地利用多级变更模型的建立及其事务处理机制设计

土地利用变更模型及其事务处理机制是土地利用现状管理信息系统的核心．传统变更模型所支持的变更操作粒度较为单一、事务完整性差、时空语义表现过于单薄．在分析了土地利用变更特点和存在问题的基础上，提出了一种土地利用多级变更模型LU-MCM（1and use multi—level change model），模型以土地利用变迁过程为变更对象，并进一步将之划分为多级变更逻辑单元进行组合描述，而所需解决的长事务处理机制则通过扩展的多粒度树状事务模型实现．土地利用现状管理信息系统的设计和实现证明，该模型对土地利用变迁过程表达效果较好，为土地利用变更数据管理提供了思路．     

基于多级宗地的宗地变更管理模型研究

以往的宗地管理方式中存在缺失宗地的现势使用信息、不能管理违规用地和业务管理粒度过大等问题,不能很好地满足第二次全国土地调查后地籍管理工作的具体需求．笔者通过细化宗地管理粒度,提出了多级宗地的思想,建立基于多级宗地的宗地变更管理模型,很好地解决了宗地管理中存在的以上问题．     

浙江省城镇建设用地空间扩展时空特征分析

运用1990~2015年浙江省6期土地利用数据, 使用扩展速率、扩展强度、分形维数等指标分析浙江省城镇建设用地空间格局. 结果表明 (1)1990~2015年, 浙江省城镇建设用地增长在5个时期呈现“W”趋势, 从不同行政等级来看, 扩展速度的发展趋势具有一致性, 2000~2005年是浙江省不同行政等级的城市城镇用地扩展速度的最快阶段. (2)从扩展强度来看, 浙江省在2000~ 2005年对城镇用地扩展最大, 其他时期基本维持稳定. 地势平缓的城市往往开发强度大, 丘陵地区的城市处于缓慢扩展阶段. (3)浙江省城镇用地空间结构的分形维数和稳定性特征存在波动性. 城镇用地的空间结构特征与城镇用地增长过程和发展阶段具有一定的联系. (4)浙江省城镇用地重心受到地形限制明显. 西南地区受到丘陵地形影响, 重心移动方向大多数与斜长的峡谷平行; 北部平原区域的城镇用地的重心变化往往受到经济等社会因素影响较大. (5)浙江省城镇建设用地空间扩展的影响因素上存在一定规律, 可看出1995年、2010年、2015年主要倾向于社会经济的影响, 在2000年、2005年则倾向于自然因素的影响.     

基于拓扑和空间相似性的地理事件检测——以土地利用数据更新为例

地理时空对象的变化过程实质上是地理事件序列的集合,地理事件的检测是实现空间数据库自动更新的关键所在.为提高时空数据更新的自动化水平,以土地利用数据更新为例,通过对地理事件概念、特征的分析,定义了5种地理事件类型.在此基础上根据专题数据的空间拓扑约束、语义逻辑约束以及拓扑语义约束,结合空间相似度理论,提出了一种基于拓扑与空间相似性的地理事件检测方法,定义了原生事件和次生事件,并以此描述地理事件间的衍生关系.在土地利用现状管理信息系统中的应用,证明了该检测方法在土地利用数据更新过程中的可行性和有效性,为事件更新的进一步自动化奠定了基础.     

融合遥感与社会感知数据的城市土地利用分类方法

传统的土地利用分类方法大多基于对资料或影像的人工解译,存在一定的局限性。近年来,结合空间大数据和自然语言处理技术进行低成本快速的土地资源管理已成为研究热点。以美国纽约市曼哈顿区为例,提出了融合遥感影像和社会感知数据的城市土地利用分类方法。从遥感影像中提取光谱特征、从推特数据中提取用户活动时空和主题特征,基于随机森林法和深度神经网络法,构建了细粒度的城市土地利用分类模型。通过对比不同特征组合分类方法的精度,得到结合光谱特征和用户活动时空、主题特征的深度神经网络方法的结果最优,总体精度达82.65%,Kappa系数为70.1%。结果表明,社会感知数据中隐含的用户活动时空模式和活动主题信息均有助于提高城市土地利用分类的精度,而神经网络法可有效融合多源数据,为快速、低成本获取城市土地利用信息提供了新的途径。     

基于SEM模型的轨道交通对住宅价格的空间效应——以杭州市为例

轨道交通是城市公共交通体系的重要组成部分，其规划建设对住宅价格具有很强的正外部性。基于特征价格理论，引入了空间经济计量学分析方法和模型，以杭州市轨道交通一至三期规划内的10条地铁线路和杭州市范围内2 393个住宅样本为研究对象，实证研究了轨道交通对周边住宅价格的空间效应，构建了相应的指标体系，并用SEM模型进行定量分析。研究结果表明：(1)构建的指标体系经空间误差模型拟合后对杭州市住宅价格具有较好的解释能力；(2)处于不同建设阶段的地铁线路和站点对住宅价格的空间效应差异明显；(3)地铁站点在不同区间范围内对住宅价格的空间效应不同；(4)杭州市已通车轨道交通站点在1 000~1 500 m内对住宅价格的影响较为显著。     

陕甘宁革命老区生态系统服务价值时空分异及影响因素研究

陕甘宁革命老区是黄土高原和黄河中上游的重点生态治理区,作为重要的生态屏障区,其生态治理意义重大。以陕甘宁革命老区为研究区域,基于改进的生态系统服务价值（ecosystem service value,ESV）当量因子法,利用地理探测器及地理加权回归（geographically weighted regression,GWR）模型,分析1995—2018年各县ESV时空变化特征、影响因素及各主导因素作用强度的空间分异特征。结果表明：（1）1995—2018年,陕甘宁革命老区ESV呈先下降后上升的特征,整体呈上升趋势,草地与林地对该区域ESV的贡献较大;（2）ESV空间等级转化呈现较显著的两极变化趋势,其中低级、高级ESV区域面积显著扩张,较高级ESV区域面积明显缩减;（3）地被覆盖度、人口密度、垦殖系数是ESV空间分异的主导因素,平均空间解释力超过0.378 0,自然、社会、经济因素间的交互协同增强了其对陕甘宁革命老区ESV的影响程度;（4）各主导因素对ESV的影响程度表现出空间异质性,其中地被覆盖度及垦殖系数的影响程度由东向西递减,人均GDP和人口密度的影响程度则由西向东递减。