顾及多级空间索引结构的矢量地图局部加密方法

随着地理信息产业的蓬勃发展,地图与各类生活服务深度融合,地图从专业化应用逐步走向大众化应用。大数据时代的到来,为地图数据的分发、共享、获取与动态更新等提供了极大便利,但伴随而来的是地图数据传输过程中面临的信息泄露、窃取等安全隐患问题也日益严峻。现有的矢量地图加密方法大多是在经典密码学算法基础上扩展而来,虽然已有加密方法考虑到矢量地图的特征,但是现有方法大多仍以整个地图或图层为加密单元,在用户需要访问某个局部的感兴趣区域时需要对整个地图文件或图层进行解密,对于矢量地图的按需局部加密仍未提出有效方案,还难以满足大数据时代地图按需用图、众包地图数据采集与云端更新等应用场景对矢量地图局部加密的应用需求。为此,本文从矢量地图的数据结构特点出发,提出了一种顾及多级空间索引的矢量地图局部加密方法。通过点、线、面不同矢量地图数据的加密试验分析,结果表明:①本文方法可以有效实现矢量地图的局部加解密;②相比于现有加密方法,本文方法采用局部加密策略,且支持多级分块并行加密,具有更高的加密效率;③本文针对不同加密单元采用不同加密参数,显著提高了加密算法的抗攻击能力。

空间索引技术及其GIS应用综述

空间索引技术可提供高效的空间数据组织与管理方式,以支撑海量空间数据的挖掘与分析。针对当前空间索引存在的知识体系不明晰、选择难等问题,该文通过文献调查法和CiteSpace工具,依据空间划分及映射方法将空间索引划分为基于树结构、格网、空间填充曲线和地址编码的空间索引四大类,并综述其原理、空间结构、适用范围及在GIS领域的应用,最后对空间索引在数据组织、高效计算、可视化、可靠性等方面的研究进行展望。结论如下:基于树结构的空间索引最具普适性且可以处理多维度及多层次的数据,查询性能依赖于树结构的平衡性及数据的分布;基于格网的空间索引可以均匀划分空间以便于高效范围查询,却不适用于非结构化或动态数据集;基于空间填充曲线的空间索引可以在实现维度压缩的同时保持局部邻近性,但插入或删除数据可能导致整个曲线的重构难以频繁更新;基于地址编码的空间索引将语义地址信息转化为编码信息,便于高效检索,然而语义地址匹配仍存在较大误差和不确定性。研究结果可为空间数据组织和结构设计提供参考。

并行R树空间索引中叶节点大小的确定方法研究

并行R树空间索引结构中叶节点的大小是影响索引效率的主要因素,其确定方法是并行R树索引结构性能优劣的关键。本文讨论并设计了一种多层并行R树空间索引结构,文中以系统的查询响应时间作为性能评估指标,给出了并行R树叶节点大小的确定方法,并通过实验验证了该方法的有效性和适用性,同时也论证了本文所设计的多层并行R树索引结构是合理的和高效的。

自适应双层网格的空间索引研究

空间数据索引是GIS系统中的关键技术,针对目前主流的网格空间索引方法进行了充分的研究比较,指出了网格索引方法对空间要素进行索引是高效的,但对于非规则地图它是不适应的。在此基础上设计了一种新的空间索引的方法,即自适应双层网格索引。详细地介绍了这种模型的实现过程,并且用实验充分论证了这个模型的效率,认为利用自适应双层网格索引检索空间数据时,处理、查询效率和占用空间等各方面具有较大优势。

3D GIS空间索引技术研究

概括并分析3D GIS中使用的空间索引技术,介绍各类技术方法的基本思想;对典型的空间索引方法进行分类,综合比较其优缺点和适用对象;按照空间分割方式将三维空间索引分为规则分割和对象分割两大类,规则分割包括规则网格、BSP树、八叉树、KD树、KDB树和R树系列等,对象分割则通过层次包围体来实现。指出在3D GIS实际应用中,应根据实际情况和应用需要组合多种索引技术,进而生成灵活、高效的索引机制。

基于网格划分的几种空间索引

分析了基本的规则网格空间索引的优缺点,阐述了基于网格划分的各种改进算法的原理,并且针对地图开窗显示的实际应用,设计了每种算法的实现步骤.通过对改进算法时间复杂度和空间复杂度的分析,得出各自的优缺点和适用程度,并根据实际地图数据编程实现这些算法.实验结果表明,在地图开窗显示方面,理论分析符合实际应用情况,每种改进算法时间复杂度都不超过O(N).

面向影像金字塔的四叉树空间索引算法

基于线性四叉树提出一种面向影像金字塔的空间索引算法。在分析线性四叉树拓扑关系的基础上,设计一个具有方向一致、层次递进特性的编码方式,建立影像金字塔与线性四叉树的映射方案,给出一个按照经度纬度自然增长的邻域查找算法,并构建一个全球多分辨率虚拟地形环境对编码和算法进行测试。实验结果表明,该算法能够明显地缩小空间影像的检索时间,具有较高的编码效率和查找效率。

基于R树空间索引的植保无人机与植保作业匹配算法

为了充分保障植保作业的科学分配和植保无人机资源的合理配置,设计了一套高效的植保无人机植保作业匹配算法,为用户提供无人机与植保作业的快速匹配。为适应植保作业的并发性、时效性和准确性要求高的特点,该算法基于R树空间索引技术设计,实现了植保作业的区域查询功能与智能化无人机植保作业推荐功能。无人机植保作业匹配算法允许用户在地图上搜索任意矩形范围内的植保作业,也可以根据植保无人机用户当前位置和用户偏好推荐最佳的植保作业。该文在植保无人机作业匹配算法基础之上实现了植保无人机租赁与智能化调度系统,系统测试与分析表明,基于R树的无人机植保作业匹配算法具有较高的灵活性、准确性、高效性和动态性等优势,单次R树查询服务器响应时间低于1 ms,能够实现高效且精确合理的植保作业查询与匹配。

基于空间索引的规则格网DTM内插算法研究

从离散点内插规则格网数字地形模型 (DTM)方法的关键是如何提高待插点周围数据的搜索效率。该文针对离散点的空间分布特性 ,给出了基于网格分块和KD -Tree两种空间索引技术的规则格网内插方法。实验表明 ,这两种索引方法能显著提高搜索速度 ,算法内插效率较高。最后 ,在算法效率分析的基础上 ,对两种索引方法所适应的条件进行了讨论。

一种面向地理信息系统的空间索引方法

空间检索技术是有效地管理和操纵空间数据的一种必要手段。本文分析了目前常用的空间检索方法在地理信息系统应用上的局限性 ,提出了一种基于凸多边形的空间索引技术。本文首先介绍了目前常用的几类空间索引技术及其特点 ,接着讨论了面向地理信息的空间索引技术面临的基本问题 ,提出了基于凸多边形的空间索引结构—— CP-树 ,并侧重分析了其空间运算算法及时空效率 ,最后指出了空间索引技术所存在的问题及下一步的研究方向。

基于固定网格划分和面向类对象的四分树空间索引机制

本文针对地理信息系统中的空间对象形状的不规则性和空间查询区域的不规则性，提出了一种基于固定网格划分的四分树空间索引机制，称之为ＣＥＬＬＱＴＲＥＥ。为了有效地减少空间查询的检索操作的范围，引入了面向类对象的二级查询技术，有效地提高了地理信息系统ＧＩＳ（ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）应用系统的性能。文章详细地讨论了它的空间索引机制、面向类对象的空间信息的查询、数据结构。

基于动态空间索引结构的三角网格模型布尔运算

针对目前三角网格模型布尔运算运行效率低的问题,提出了一种三角网格模型的动态空间索引结构,基于该结构可快速定位2个网格模型之间的相交区域,求解其交线;进而沿交线将每一三角网格模型分割成2个子网格模型,通过子网格模型的不同拼接生成三角网格模型的布尔运算结果.实例结果证明,该算法可准确地求解交线数据,有效地提高三角网格模型的布尔运算效率,并适用于各种复杂型面三角网格模型.

M-Quadtree索引:一种基于改进四叉树编码方法的云存储环境下空间索引方法

为了解决基于"键-值"模型的云存储环境仅支持简单的关键字查询,不支持多维空间查询的问题,提出了一种新的分布式空间索引方法——M-Quadtree索引。在索引构建过程中,设计了一种基于改进四叉树的空间数据划分方法,该方法规定了叶节点区域的最小数据量,通过四叉树叶节点的再合并,解决了划分后各子区域间存储量不平衡的问题,并且满足了MapReduce并行化要求。给出了MapReduce框架下M-Quadtree索引的快速构建、查询与更新算法,并在搭建的Hadoop平台进行了关键参数对索引效率的影响以及不同规模数据下索引的创建、查询和更新试验。与现有分布式空间索引的对比试验及分析结果表明,M-Quadtree索引在数据存储量负载均衡、算法并行化和空间查询效率等方面表现得更好。

GIS空间索引方法述评

地理信息系统的主要任务之一是有效地检索空间数据及快速响应不同用户的在线查询。传统的索引方法只能解决一维查询问题,无法满足地理信息系统的要求。该文介绍了GIS中具有代表性的三类空间索引方法,即基于点区域划分的索引方法、基于面区域划分的索引方法和空间实体的地址编码索引方法,并且进行了分析对比。

一种加快WebGIS服务器响应速度的空间索引

WebGIS服务器向用户提供电子地图浏览服务.每一个请求/响应回合,服务器端都进行着具有多尺度特性的成批式数据访问.多尺度特性是指地图比例尺决定着地图显示内容的详略.基于R-tree的数据访问方法与多尺度性和成批性不相适应,存在“同级要素弱簇聚”和“I/O粒度偏小”两大问题,绘图数据访问效率不高.提出的多级R-tree能够解决上述两个问题.来自实验的统计数据表明,对于区域查询,基于多级R-tree的访问方法的效率明显高于基于R-tree索引的访问方法.使用多级R-tree能够有效地提高WebGIS服务器的响应速度.

一种基于R-树的空间索引结构

为了有效构建R-树,通过分析数据矩形的性质,结合改进的K-均值算法,提出一种用于构建R-树的数据矩形聚类新方法,给出基于R-树和四叉树的空间索引结构以及该空间索引结构的构造算法和节点插入算法。研究结果表明,该索引结构具有更紧凑的结构和更高的空间查询效率。

一种基于Hilbert排列码的GIS空间索引方法

分析了基于栅格格网的索引数据结构在空间查询中的重要地位 ,讨论了基于多维数据一维映射的空间排列的优点 ,对 Morton码、Gray码、Hilbert码和 Sierpinsky码的空间聚类特征进行了分析和比较 ,得出了 Hilbert码在空间查询中效率最高的结论 .考虑到基于特征的 GIS数据模型的特点 ,兼顾内存索引与磁盘索引 ,提出了基于Hilbert空间排列的点特征二叉平衡排序树动态索引结构和基于角点回溯的线特征索引结构 ,并对其在 GIS空间查询中的应用方法进行了论述 .

基于多级R-tree的分布式空间索引及其查询验证方法研究

空间索引是解决分布式环境下空间查询的关键。提出一种基于多级R-tree的分布式空间索引,避免存储内容扩充而造成的数据冗余。同时针对由于数据分割造成的拓扑关系信息变化问题,进行基于Voronoi图查询验证的研究,并通过试验证实这种分布式空间索引,以及辅助的查询验证方法在分布式环境下的高效性。

导航电子地图中道路数据的空间索引和组织

道路数据的空间组织方法是车载导航电子地图中主要研究的内容之一 ,也是ITS建立空间数据框架的基础数据。本文针对道路数据的空间组织 ,分析了路网的三个描述层次 ,并概括了其组成的基本要素和描述数据集。对组成路网主要要素的道路节点 ,则提出采用KD tree进行空间索引和组织。同时为方便计算路网的拓扑性 ,又重点探讨了交叉路口转弯的八位描述方法。

面向空间索引树的授权机制

鉴于现有空间数据的访问控制中不能同时支持矢量数据和栅格数据,且效率较低的问题,提出一种面向空间索引树的访问控制模型,兼容栅格数据和矢量数据;在此基础上,提出一套授权方法,提高了查询判断的效率,解决了策略冲突的问题。对多种空间数据查询方式进行实验,结果表明本方法可同时支持栅格和矢量数据,并有效提高了访问控制判断效率。