云服务平台下的地理信息系统技术研究

云计算与云服务经过几十年的探索与发展,已逐渐进入实际应用阶段。本项目从云服务如何服务于地理信息系统的角度进行研究。本文介绍了项目的整体设计与内容,及当前云服务的发展现状,概述了Open Layers API所具有的几个优势和开源地理信息系统的建设过程。本文重点说明了在云服务平台上部署地理信息系统的工作流程和需要注意的几个问题。     

基于云计算的智慧唐山时空信息平台数据库构建

随着云计算技术的不断发展,大数据与信息化时代的优势越来越突出,应用越来越广泛。时空信息平台作为智慧城市建设的重要内容,管理海量基础地理信息数据,是智慧城市建设的基础。因此,海量数据的管理成为时空信息平台设计的关键。以智慧唐山建设为例,结合云计算技术,探讨时空信息平台数据库的构建,针对云平台基础地理信息数据体系、云平台数据库体系架构以及云平台数据库管理系统等方面进行设计,明确基于云计算时空信息平台数据库建设内容,探讨适用于智慧城市建设的时空信息云平台解决方案。     

一种基于横向或纵向扫描线处理的填洼算法

针对传统PlanchouDarbous算法采用递归执行方式导致处理效率低下等问题,该文提出了一种适合基于CUDA的GPU并行执行的DEM洼地填充算法。此算法采用淹没-排水思路,多次推进式扫描完成排水;在串行执行和并行执行两种方式下,算法处理有所差异,其中串行算法代码更短;串行算法的时间复杂度为O(n),测试结果表明串行执行时快于PlanchonDarboux算法,且在CUDA环境下的并行执行用时不到串行执行用时的一半。算法思路简单,易于编程实现。     

多核并行环境中矢量数据格式的转换算法

针对目前对VCT格式转换的并行算法研究较少的现状,该文以VCT向shapefile格式转换为例,探索多核并行环境中进行VCT格式向其他矢量数据格式快速转换的方法:在深入探索VCT与shapefile格式特点的基础上,通过构建索引、数据解析转换,完成由VCT向shapefile格式的转换;并设计出一种顾及负载均衡的数据划分方法,通过评估不同类型图层的复杂度实现不同类型矢量数据的均衡划分,实现了VCT向shapefile格式转换的并行算法。最后利用某地土地利用VCT文件进行算法测试,结果表明该算法转换结果正确,取得了良好的加速比,并基本达到负载均衡。     

基于云架构的市级政务 GIS 平台研究

云计算是“智慧城市”建设的核心技术之一,而基于云架构的政务GIS则是电子政务建设的重要趋势。针对政务云GIS搭建面临的资源池化、异构兼容、网络部署等问题,本文提出了政务GIS云平台四层框架结构,详细阐述了支撑平台、信息资源和功能服务池化策略,讨论了多种情况下的异构资源兼容策略,并提出“内主外辅”的网络部署方案。     

基于Bernese非差的GNSS大网分布式解算

非差精密单点定位(PPP)是大规模GNSS网络数据处理的主要模式之一。分析了基于Bernese自动处理引擎BPE的非差定位解算流程,通过修改配置文本文件实现BPE功能自动调用。针对单机集中处理模式下解算规模受限、时效性差的问题,采用分布式技术,利用C#编程实现了GNSS精密单点定位的并行处理。采用IGS数据进行实验,算例结果表明:在分布式环境下调用Bernese自动解算功能进行并行数据处理,能够实现快速、准确的GNSS大网高精度PPP定位解算,计算效率明显提高。     

几何代数GIS计算引擎的设计与实现

分析型GIS的发展对GIS开发模式的统一性和算法的通用性提出了新的要求。基于几何代数(GA)的GIS多维统一计算模型(GA-MUC)为进行复杂GIS空间分析提供了解决思路。该文提出了基于GA的多维统一GIS计算引擎(GA-MUCE),探讨了基于GA的属性空间、网络空间与场空间中基本对象与算子的表达,并将其用于GIS算法的构建。该引擎具有自适应性特征,可根据具体的应用需求定义计算空间,进而设计相应的对象表达与算子、算法库,最终构建插件形式的GIS分析求解模板。该研究是对复杂GIS空间分析问题求解模式的探索,有利于促进新一代分析型GIS的发展。     

Recent Near-surface Temperature Trends in the Antarctic Peninsula from Observed,Reanalysis and Regional Climate Model Data

This study investigates the recent near-surface temperature trends over the Antarctic Peninsula.We make use of available surface observations,ECMWF’s ERA5 and its predecessor ERA-Interim,as well as numerical simulations,allowing us to contrast different data sources.We use hindcast simulations performed with Polar-WRF over the Antarctic Peninsula on a nested domain configuration at 45 km(PWRF-45)and 15 km(PWRF-15)spatial resolutions for the period 1991?2015.In addition,we include hindcast simulations of KNMI-RACMO21P obtained from the CORDEX-Antarctica domain(~50 km)for further comparisons.Results show that there is a marked windward warming trend except during summer.This windward warming trend is particularly notable in the autumn season and likely to be associated with the recent deepening of the Amundsen/Bellingshausen Sea low and warm advection towards the Antarctic Peninsula.On the other hand,an overall summer cooling is characterized by the strengthening of the Weddell Sea low as well as an anticyclonic trend over the Amundsen Sea accompanied by northward winds.The persistent cooling trend observed at the Larsen Ice Shelf station is not captured by ERA-Interim,whereas hindcast simulations indicate that there is a clear pattern of windward warming and leeward cooling.Furthermore,larger temporal correlations and lower differences exhibited by PWRF-15 illustrate the existence of the added value in the higher spatial resolution simulation.     

高性能计算系统性能评测方法及其应用

为满足国家级气象数值模式业务系统对高性能计算资源不断增长的需求,提供规模更大、性能更优的高性能计算支撑平台,在高性能计算系统引进工作中开展了基于气象数值模式应用的高性能计算系统性能评测技术研究。该文将行业标准与实际业务应用相结合,设计了高性能计算系统性能评测方案,建立了中国气象局气象行业高性能计算系统性能评测模型。共选取10个测试程序,分别对单节点性能、网络性能和加速比等8个指标进行了测试和量化评分,并对主要测试结果中具有代表性的气象要素场进行了物理意义合理性检查。评测结果表明:评测方案设计合理,评测模型研究取得较好效果,保障了高性能计算系统引进工作顺利完成。     

空间数据计算模式分析与应用

随着传感器和其他数据采集技术的不断进步以及对地观测网络的建设和启动,空间数据的高性能处理和分析成为摆在地学工作者面前的瓶颈。本文以此为出发点,按照不同地学领域(陆地、大气、海洋)的空间数据载体的形态的不同,将空间数据划分为反映固态基质信息的陆地空间数据,反映液态基质信息的陆地水文空间数据,反映液态基质信息的海洋流体空间数据和反映气态基质信息的大气流体空间数据四类,并对每类数据的最小单元问题进行了初步的分析。本文详细阐述了地学空间计算的涵义,并根据计算行为模式及计算的侧重点的不同,将地学计算过程分为深度计算过程与主动计算过程(即“数据→特征→知识”的一般计算过程),并就此进行了阐释。以基于特征的遥感信息提取和目标识别工作为例,对上述理论进行了说明和验证。最后对空间数据计算模式相关问题进行了总结,并对以后的研究做了展望。