本文關(guān)鍵詞：顧及空間拓?fù)潢P(guān)系的多級河流矢量數(shù)據(jù)并行壓縮方法研究

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【摘要】：河流數(shù)據(jù)是進(jìn)行水文分析、水生態(tài)環(huán)境調(diào)查、水質(zhì)監(jiān)測的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ),是構(gòu)建水文模型、進(jìn)行水污染擴(kuò)散過程動態(tài)模擬以及其他相關(guān)研究的前提。在GIS的空間數(shù)據(jù)模型中,河流通常以線狀矢量數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行存儲。近年來,隨著數(shù)字地圖的廣泛應(yīng)用和WebGIS的迅猛發(fā)展,大范圍、高精度多級河流矢量數(shù)據(jù)占用存儲空間大、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度慢的問題越來越突出。本文以重慶市的多級河流矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),研究多級河流矢量數(shù)據(jù)壓縮中空間拓?fù)潢P(guān)系一致性的保持方法,同時(shí)結(jié)合并行計(jì)算技術(shù),研究多級河流矢量數(shù)據(jù)的并行壓縮方法,實(shí)現(xiàn)其壓縮的合理化、高效化。本文主要研究工作包括:(1)分析了光欄法、垂距限值法、角度限值法以及Douglas-Peucker算法四種基本矢量數(shù)據(jù)壓縮算法的原理,對比了這四種算法的優(yōu)劣,Douglas-Peucker算法具有的明顯優(yōu)勢,并選擇Douglas-Peucker算法作為多級河流矢量數(shù)據(jù)的基本壓縮算法。(2)利用Douglas-Peucker算法等普通算法壓縮多級河流矢量數(shù)據(jù)時(shí),會發(fā)生多級河流鄰接關(guān)系不一致以及多級河流的自相交與相交,分析了產(chǎn)生這兩種空間拓?fù)潢P(guān)系不一致現(xiàn)象的原因。針對多級河流鄰接關(guān)系,首先基于ArcGIS的拓?fù)浞治龊途W(wǎng)絡(luò)分析功能對多級河流鄰接結(jié)點(diǎn)進(jìn)行提取,在此基礎(chǔ)上改進(jìn)Douglas-Peucker算法,使其在壓縮過程中強(qiáng)制保留多級河流鄰接結(jié)點(diǎn),保持多級河流壓縮前后的鄰接關(guān)系一致性;針對多級河流的自相交與相交,首先提出了基于掃偏線法的河流曲線自相交、相交判別和查找方法,然后對Douglas-Peucker算法進(jìn)行改進(jìn),通過恢復(fù)河流曲線細(xì)節(jié)點(diǎn)的方法消除壓縮后的河流自相交與相交現(xiàn)象;在此基礎(chǔ)上,以Douglas-Peucker算法為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了顧及空間拓?fù)潢P(guān)系的多級河流矢量數(shù)據(jù)串行壓縮算法。(3)在串行算法的基礎(chǔ)上,研究了并行計(jì)算中的核心問題,選擇了消息傳遞接口MPI作為并行編程環(huán)境,單程序多數(shù)據(jù)流模式作為并行編程模式,數(shù)據(jù)并行作為任務(wù)分配方式,非阻塞式點(diǎn)對點(diǎn)通信作為通信方式,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多級河流矢量數(shù)據(jù)并行壓縮算法。(4)以重慶市的多級河流矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),利用本文提出的多級河流矢量數(shù)據(jù)并行壓縮算法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮,通過選取長度變化率、曲折度變化率、相對位移偏差、鄰接結(jié)點(diǎn)保持率、自相交率、相交率、壓縮率、運(yùn)行時(shí)間、加速比與并行效率等指標(biāo)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行定量評價(jià),結(jié)果表明:在壓縮閾值為100m到1000m時(shí),本文提出的多級河流矢量數(shù)據(jù)并行壓縮算法的平均長度變化率、曲折度變化率、相對位移偏差平均值分別為0.607%、2.84%、0.506%,與常規(guī)Douglas-Peucker算法相比,鄰接結(jié)點(diǎn)保持率提高了35.15%,自相交率與相交率分別減少了64.2%與77.4%,壓縮閾值為1000m時(shí)的壓縮率達(dá)到了75.52%,表明該算法具有良好的壓縮有效性;與串行算法相比,節(jié)點(diǎn)數(shù)為2的并行算法到了1.755的加速比,節(jié)點(diǎn)數(shù)為4的并行算法達(dá)到了2.815的加速比,有效提高了多級河流矢量數(shù)據(jù)的壓縮效率。
【關(guān)鍵詞】：多級河流矢量數(shù)據(jù) 空間拓?fù)潢P(guān)系 矢量數(shù)據(jù)壓縮 Douglas-Peucker 算法 并行計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P208
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線14-17
• 第2章 線狀矢量數(shù)據(jù)壓縮算法17-21
• 2.1 矢量數(shù)據(jù)壓縮概述17
• 2.2 基本線狀矢量數(shù)據(jù)壓縮算法概述17-19
• 2.3 算法分析19-21
• 第3章 顧及空間拓?fù)潢P(guān)系的多級河流矢量數(shù)據(jù)串行壓縮算法21-31
• 3.1 研究數(shù)據(jù)概況21-22
• 3.2 Douglas-Peucker算法的實(shí)現(xiàn)22-23
• 3.3 多級河流矢量數(shù)據(jù)壓縮的空間拓?fù)潢P(guān)系23-24
• 3.4 多級河流鄰接關(guān)系一致性保持方法24-25
• 3.5 河流錯(cuò)誤相交消除方法25-28
• 3.6 多級河流矢量數(shù)據(jù)串行壓縮算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)28-31
• 第4章 多級河流矢量數(shù)據(jù)并行壓縮算法31-41
• 4.1 并行計(jì)算概述31-35
• 4.2 多級河流矢量數(shù)據(jù)并行壓縮算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)35-41
• 第5章 多級河流矢量數(shù)據(jù)壓縮效果評價(jià)與分析41-51
• 5.1 多級河流矢量數(shù)據(jù)壓縮效果評價(jià)體系構(gòu)建41-45
• 5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析45-51
• 第6章 結(jié)論與展望51-55
• 6.1 主要結(jié)論51-52
• 6.2 存在問題與展望52-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 致謝59-61
• 發(fā)表論文及參加課題一覽表61

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1 譚國律;唐金秀;;矢量數(shù)據(jù)的優(yōu)化壓縮研究[J];測繪通報(bào);2010年04期

2 李菲;;城市基礎(chǔ)矢量數(shù)據(jù)組織與處理研究[J];科技資訊;2011年18期

3 郭明強(qiáng);謝忠;黃穎;;集群并發(fā)環(huán)境下大規(guī)模矢量數(shù)據(jù)負(fù)載均衡算法[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2013年09期

4 楊得志,王杰臣,閭國年;矢量數(shù)據(jù)壓縮的Douglas-Peucker算法的實(shí)現(xiàn)與改進(jìn)[J];測繪通報(bào);2002年07期

5 楊靖宇;戴晨光;張永生;;利用模板陰影體算法實(shí)現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)在三維場景中的繪制[J];海洋測繪;2008年06期

6 閻曉東;戴晨光;楊靖宇;;基于模板陰影體原理的3維矢量數(shù)據(jù)繪制算法[J];測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào);2008年01期

7 陳飛翔;李華;于文洋;;基于多實(shí)體的矢量數(shù)據(jù)壓縮改進(jìn)算法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2008年19期

8 蓋素麗;王娜;;三維地形仿真中矢量數(shù)據(jù)的精確高效繪制方法研究[J];河北省科學(xué)院學(xué)報(bào);2008年03期

9 巨正平;王勇;郭廣禮;齊建偉;;附有限制條件的逐點(diǎn)壓縮算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];測繪通報(bào);2009年04期

10 林冰仙;閭國年;李安波;;GIS矢量數(shù)據(jù)多功能版權(quán)保護(hù)研究[J];測繪通報(bào);2009年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔡娟娟;;從矢量數(shù)據(jù)入庫前整理探討歷史數(shù)據(jù)的改造模式[A];廣東省測繪學(xué)會第八次會員代表大會學(xué)術(shù)交流論文集[C];2005年

2 郭忠勝;金澄;黃利民;;地圖矢量數(shù)據(jù)裁剪方法研究[A];地理空間信息技術(shù)與應(yīng)用——中國科協(xié)2002年學(xué)術(shù)年會測繪論文集[C];2002年

3 闞映紅;竇武興;郭健;邵士新;;矢量數(shù)據(jù)拓?fù)浠^程中數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的糾正[A];中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會第四次會員代表大會暨第十一屆年會論文集[C];2007年

4 譚吉學(xué);曹文利;;矢量數(shù)據(jù)壓縮方法研究[A];第二屆“測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇”論文精選[C];2010年

5 曹培國;劉天光;于廣婷;;多批次影像與矢量數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)[A];山東省“數(shù)字國土”學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2007年

6 盧健;何正國;;Web GIS的若干關(guān)鍵技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)[A];第十四屆全國遙感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文摘要集[C];2003年

7 劉丹丹;張春玲;;CAD下矢量數(shù)據(jù)的幾何糾正研究[A];中國測繪學(xué)會第九次全國會員代表大會暨學(xué)會成立50周年紀(jì)念大會論文集[C];2009年

8 張德勝;馮登國;;BeyonDB:一種地理空間數(shù)據(jù)庫矢量數(shù)據(jù)授權(quán)與實(shí)現(xiàn)[A];NDBC2010第27屆中國數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)會議論文集(B輯)[C];2010年

9 余詠勝;王晶;;矢量數(shù)據(jù)與柵格影像坐標(biāo)變換一致性方法探討[A];2006年測繪新技術(shù)應(yīng)用交流會論文集[C];2006年

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中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陳妍　喬嘉佳;哈爾濱又添測繪地信科普平臺[N];中國測繪報(bào);2014年

2 超圖軟件石油石化事業(yè)部經(jīng)理 鄭占國;讓石油管道“動起來”[N];計(jì)算機(jī)世界;2011年

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1 張黎明;地理空間矢量數(shù)據(jù)數(shù)字水印算法研究[D];蘭州交通大學(xué);2016年

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3 崔樹林;基于GPU的并行矢量數(shù)據(jù)分析與索引技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）;2014年

4 苗茹;面向WEB可視化的矢量數(shù)據(jù)流式漸進(jìn)傳輸研究[D];河南大學(xué);2014年

5 王姣姣;基于球面DQG的地形與矢量數(shù)據(jù)自適應(yīng)集成建模[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2013年

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1 葛平;協(xié)同GIS中矢量數(shù)據(jù)編輯問題的研究與實(shí)踐[D];解放軍信息工程大學(xué);2008年

2 王楓;矢量數(shù)據(jù)分級顯示方法研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

3 祝若鑫;云計(jì)算環(huán)境下的空間矢量數(shù)據(jù)存儲與管理[D];解放軍信息工程大學(xué);2015年

4 朱曉波;顧及空間拓?fù)潢P(guān)系的多級河流矢量數(shù)據(jù)并行壓縮方法研究[D];西南大學(xué);2016年

5 秦斌;移動GIS中矢量數(shù)據(jù)壓縮及傳輸問題研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

6 喬文昊;一種矢量數(shù)據(jù)快速調(diào)度方法的研究[D];北京建筑大學(xué);2013年

7 袁淑芳;城市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)中矢量數(shù)據(jù)質(zhì)量控制[D];西南交通大學(xué);2006年

8 張建峰;城市基礎(chǔ)GIS矢量數(shù)據(jù)編輯與更新技術(shù)研究[D];江西理工大學(xué);2008年

9 單玉香;矢量數(shù)據(jù)壓縮模型與算法的研究[D];太原理工大學(xué);2004年

10 胡夏;三維GIS中矢量數(shù)據(jù)的組織與繪制技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

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