基于Vector 3D Tiles格式的三维矢量数据可视化研究

为了探究Vector 3D Tiles格式在三维矢量地物表达方面的效果和性能,研究了一套Vector 3D Tiles格式生产和表达工具,用于在Cesium平台上对矢量数据进行可视化展示。主要工作包括两部分:一是将数据从传统的矢量格式转换为Vector 3D Tiles格式,二是在Cesium平台上展示转换后的Vector 3D Tiles数据。为了验证方法可行性,采用广州市地下管线数据开展了实验,对Shapefile、GeoJSON二维矢量格式进行处理,生成Vector 3D Tiles格式后,在Cesium平台上进行三维可视化展示。通过不同格式数据的加载效率和呈现效果比较,证明了矢量切片数据比原始矢量格式加载更快、渲染更平滑。在此基础上,对矢量切片数据基于自定义三维样式的渲染能力进行了验证。

基于要素稠度的电子海图矢量瓦片组合构建方法

为进一步提升基于WebGIS技术的电子海图在前端的加载效率,对海图矢量瓦片的划分方法进行深入研究。在考虑要素空间分布稠度的基础上,提出一种海图瓦片的组合格网划分方法。在四叉树划分过程中引入矢量瓦片数据阈值将其改造成非平衡四叉树,作为瓦片划分的第1阶段,在瓦片划分至单瓦片最大数据量小于数据阈值后,通过融合变异系数的二叉树对瓦片进行第2阶段的划分。将组合格网法、原始均匀格网法和改进均匀格网法生成的矢量瓦片数据与试验结果进行对比。研究结果表明,在瓦片第3~第9层级范围内,相对于2种均匀格网法,基于要素稠度的组合格网法生成的矢量瓦片在同一层级的标准差更小,矢量要素在瓦片上的分布更加均衡,在同一视窗范围内,组合格网法生成的瓦片加载时间更短。

基于MVT的矢量瓦片免切片技术

相比传统的栅格数据,MVT矢量瓦片具有更高的灵活性和扩展性,能够以小文件的形式存储和传输大规模的地理信息。MVT矢量瓦片技术支持样式控制,允许用户通过自定义样式表来渲染地图。传统的矢量切片存在切片时间长,切片数据冗余占用存储空间,故免切片技术成为了未来的发展方向。针对该问题,本文利用PostGIS存储技术,设计了一套基于MVT的矢量瓦片免切片技术。利用PostGIS存储技术在处理地图服务请求时,解析其访问范围,判断在缓存库中是否有对应的瓦片数据以实时获取合适等级的矢量数据。本研究可为海量矢量数据在线地图服务提供技术支撑。

几何特征重要度算法支持下的大规模线状要素地图综合方法

面向地理信息单个矢量瓦片数据在地图缩放级别较低时出现的大规模线状要素地图渲染效率低的问题,本文提出了一种几何特征重要度算法支持下的大规模线状要素地图综合方法。该方法提出了线要素几何特征重要度指数,作为线要素删除时的排序依据,从而实现顾及数据全局特征的线要素自动综合,既保留了单个矢量瓦片上的主要几何信息,又有效提高了地图渲染的效率。以“天地图·甘肃”矢量数据为例的试验结果表明,通过应用本文方法,线要素渲染速度比原来提升了3倍。

矢量电子地图在线更新方法研究

以“天地图·浙江”为研究对象,研究矢量电子地图数据的在线更新技术.使用Mapbox矢量瓦片技术提升大规模矢量数据的渲染效率,利用Redis缓存在高存取量方面的优势实现矢量瓦片的高效调度,基于矢量数据节点捕捉技术提高要素在线编辑的效率,利用Rocket MQ消息队列保障多并发环境下的系统稳定性,研发了电子地图在线更新模块.以浙江省某县级市作为试点地区进行要素更新实践,验证了电子地图在线更新技术方法的高效性.

基于GIS的勘察数字化平台关键技术研究与实现

为解决海量勘察数据高效加载及可视化展示,提出了以GIS技术为基础的勘察数字化解决方案,实现了区域内跨年代勘察钻孔一张图的实时可视化渲染、三维钻孔柱状图自动构建与展示、基于空间特征的勘察业务数据分析与统计应用等功能,并在某大型钢铁企业勘察成果管理方面取得了较好的应用效果,可为相关技术研究提供借鉴与参考。

基于OVT域多地震属性各向异性反演的裂缝预测

煤层气开采过程中断裂和裂缝作为主要的运移通道有效地改造了煤层储集层,但是断裂及裂缝也是引起水害的主要因素,有效的断裂和裂缝检测对煤层气的勘探开发具有十分重要的意义。随着近年来宽方位地震采集与处理技术的逐渐成熟,利用OVT域地震数据在速度、振幅、相位、频率等方面展现出的方位变化信息,基于不同属性各向异性特征参数反演结果的空间相似性,发展了一种裂缝走向和密度预测的方法。该方法克服了传统地震属性难以预测裂缝密度方位的不足,充分利用速度、振幅、相位、频率等属性的各向异性特征以及横向不连续特征,多种各向异性结果的融合减小了随机噪音对单一属性的干扰,为高精度三维断裂解释提供数据基础。通过在沁水盆地煤层气勘探中的实践应用,显示该方法获得的裂缝密度和走向与构造关系密切,而且与区域水平压力一致,可以为煤层气水平井的勘探部署提供有力支撑。

海图矢量切片地图服务自动发布及更新技术

针对栅格地图服务更新周期长,难以满足海图地图服务高频更新的需求,以及海图结构与可视化复杂等问题,本文基于矢量切片技术构建海图服务自动发布及更新方法。首先,设计从数据格式转换、变化数据识别更新、数据可视化预处理、数据分级预处理、数据切片配置、地图配置及服务更新发布的流程框架;其次,构建基于GDAL的S-57格式自动转换、多尺度离散海图数据向多级地图服务映射、海图数据-符号编码构建及处理等数据整合治理方法;最后,实现电子海图多样式和纸质海图样式的海图地图服务制作及更新,并通过对比实验验证可行性。结果表明,与传统栅格地图服务相比,基于矢量切片技术的海图地图服务无论在数据存储、更新效率等方面都有明显优势。

一种工程矢量瓦片地图加密和压缩策略研究

为避免在压缩和加密工程矢量瓦片地图信息过程中出现过拟合状态、数据安全性较差等情况,提出一种工程矢量瓦片地图加密和压缩策略。基于MBTiles设置工程矢量瓦片金字塔模型参数,遍历分析瓦片数据集,分级索引瓦片地图;利用基于特征上限的瓦片地图信息压缩算法,处理压缩过程中可能出现的过拟合情况;应用RSA算法改进区块链技术,加强各区块间的联系,转码矢量瓦片地图信息,实现瓦片信息的有效存储。实验结果表明:(1)利用该模型压缩瓦片地图信息后,其存储耗时最大值为0.9 s,存储空间值均小于4 TB;(2)加密地图信息后,地图信息特征完全被打乱。可有效避免压缩过程中出现过拟合状态,降低信息存储耗时,减小存储消耗空间,信息的压缩和加密效果较好。

矢量瓦片地图栅格化方法设计与实现

综合矢量瓦片与栅格瓦片的优缺点,本文提出了一种将矢量瓦片地图实时转化为栅格瓦片地图的方法,并基于该方法设计和实现了矢量瓦片地图栅格化软件,对其体系结构与技术流程进行了详细讨论,在实际项目建设中进行了具体应用。结果表明,该方法兼具了矢量瓦片切片速度快,瓦片体量小,地图样式可动态修改和栅格瓦片地图在客户端展示简单,对客户端要求较低等特点,能够在地图缓存技术应用的多种场景中将矢量瓦片地图转化为栅格瓦片。

基于引擎式开发的城中村改造数字化平台的设计与实现

城中村作为城市化的产物,既是城市发展所面临的问题,又是城市发展的机遇。为有效提升城市品质、改善居民生活条件、推动城市经济发展,开展城中村改造工作势在必行。本文立足于济南市城市发展水平和城中村改造工作开展现状,基于济南市“智慧住建”成果,构建了济南市城中村改造数字化平台,建设了城中村改造时空数据中心、项目库管理、全生命周期管理和城中村改造一张图等功能,满足了城中村改造工作的业务支撑、综合监管、辅助决策、社会服务等多样化需求,为稳步推动城中村改造工作、推动城市高质量发展提供了有力支撑。

三维地震观测系统OVT属性评价方法

宽方位、高密度地震勘探技术在现阶段的常规及非常规油气勘探开发中发挥着越来越重要的作用。作为主要针对宽方位地震数据处理的OVT(Offset Vector Tile)技术,经多年的发展与沉淀,现已处于大规模工业应用阶段;但在设计宽方位、高密度三维地震观测系统时,因未充分考虑三维观测系统的OVT属性,从而影响后续OVT处理和OVT域五维地震资料解释,使最终的OVT应用效果达不到预期。文中研讨了三维地震观测系统OVT属性均匀性定量计算方法,即先从三维正交观测系统提取对应的OVT,计算各个OVT的炮检距和方位角属性,并统计每个OVT的平均炮检距和方位角,作为该OVT的标准值,求取每个OVT均方差值作为该OVT属性的评价指标;最后用全部OVT属性评价指标的平均值及各OVT属性评价指标的均方差值定量评价观测系统的OVT属性。对应值越小,说明观测系统的OVT属性越好,对应值越大,则说明该观测系统的OVT属性越差。

国产平台下机载矢量地图设计

国产平台相较国外商用平台性能较低,在国产平台下实现矢量地图面临诸多问题。通过矢量数据压缩、复杂多边形的三角剖分、瓦片金字塔等方法对地图数据进行预处理,生成适合机载环境使用的数据,方便数据加载、检索和渲染。采用合理数据调度策略减少数据读取,优化要素渲染实现,可以在国产平台下平稳运行机载矢量地图。测试表明:采用合理的设计,在国产平台下可运行机载矢量地图。

基于深度偏移角道集共聚焦分析的炮域炮检距矢量片优化叠加方法

复杂构造地区断块和高陡构造发育,相比于平缓地层,高陡构造区域地震照明有限,数据信噪比较低,全偏数据参与叠加对提高成像信噪比不利。由于区域构造特征的差异性,不同高陡构造带对应的反射具有明显的方向性,不同炮检距(即入射角)段的反射信号具有明显分带特征。据此,在炮域深度偏移角道集上进行炮检距矢量片(Shot Domain Offset Vector Tile,SVOT)划分,有效分离出不同倾向、不同倾角界面的深偏数据。采用共聚焦分析方法,分析各SOVT叠加剖面的信号聚焦特性;根据其成像清晰度属性,进行SOVT剖面加权优化叠加,突出有效信号,改善高陡界面的成像信噪比。理论模型与实际数据测试验证了该方法的有效性;同时,它可依托商业软件深度偏移模块运行,只需额外增加少量运算,适于工业化推广。

Web端实景三维注记可视化技术研究

目前Web端对海量三维注记的可视化存在技术难点,基于前后端结合渲染、基于有向距离场的瓦片生成、基于屏幕空间的注记避让等技术,提出了在Web端Cesium框架下高效加载立体注记的解决方案。该方案在某省地理信息三维数据库管理系统三维可视化中取得了良好的应用效果,注记加载效率、易读性和清晰性均优于传统方法,大大提升了Web端实景三维场景下立体注记的可视化表达效果,为实景三维中国建设提供了重要的基础技术支撑。

面向生态破坏问题会商的个性化矢量数据服务实现

为加强生态保护红线内生态破坏问题监管,满足生态破坏问题会商过程中对问题图斑、红线边界等多种数据资料集成展示、查询浏览和研判分析的应用需求,在兼顾栅格瓦片优势的基础上提出了矢量瓦片技术概念,阐述了矢量瓦片技术路线和实现方法。通过具体实验数据得出:该方法实现了生态破坏问题会商各类矢量数据服务的系统化管理和便捷化应用,通过快速灵活地定制个性化配图达到“一套数据、多元表达”的应用效果,有效提升了生态破坏问题会商数据服务效率,为管理决策提供了便捷的数据和技术支撑。

面向飞腾迈创数字处理器的内核代码自动生成框架

数字信号处理器(digital signal processor,DSP)通常采用超长指令字(very long instruction word,VLIW)和单指令多数据(single instruction multiple data,SIMD)的架构来提升处理器整体计算性能,从而适用于高性能计算、图像处理、嵌入式系统等各个领域.飞腾迈创数字处理器(FT-Matrix)作为国防科技大学自主研制的高性能通用数字信号处理器,其极致计算性能的体现依赖于对VLIW与SIMD架构特点的充分挖掘.不止是飞腾迈创系列,绝大多数处理器上高度优化的内核代码或核心库函数都依赖于底层汇编级工具或手工开发.然而,手工编写内核算子的开发方法总是需要大量的时间和人力开销来充分释放硬件的性能潜力.尤其是VLIW+SIMD的处理器,专家级汇编开发的难度更为突出.针对这些问题,提出一种面向飞腾迈创数字处理器的高性能的内核代码自动生成框架(automatic kernel code-generation framework on FT-Matrix),将飞腾迈创处理器的架构特性引入到多层次的内核代码优化方法中.该框架包括3层优化组件:自适应循环分块、标向量协同的自动向量化和细粒度的指令级优化.该框架可以根据硬件的内存层次结构和内核的数据布局自动搜索最优循环分块参数,并进一步引入标量-向量单元协同的自动向量化指令选择与数据排布,以提高内核代码执行时的数据复用和并行性.此外,该框架提供了类汇编的中间表示,以应用各种指令级优化来探索更多指令级并行性(ILP)的优化空间,同时也为其他硬件平台提供了后端快速接入和自适应代码生成的模块,以实现高效内核代码开发的敏捷设计.实验表明,该框架生成的内核基准测试代码的平均性能是目标-数字信号处理器(DSP)--的手工函数库的3.25倍,是使用普通向量C语言编写的内核代码的20.62倍.

基于矢量瓦片的电子地图显示范围控制方法

提出一种电子地图在客户端按空间范围定制显示的方法。该方法首先对矢量数据按最小空间单元分割并赋予空间单元的代码值,客户端在进行地图渲染时,在渲染样式中添加数据过滤器,过滤器按显示范围设置空间单元编码,即可实现一套电子地图支持按多种空间范围显示的效果。以安康市矢量瓦片综合电子地图为实验数据,对该方法进行了验证,能够正确实现一套电子地图按多级、多种空间范围(如市、县/区、乡/镇)定制显示,该方法流程简单,不增加额外服务端实时运算时间。

矢量瓦片技术在“智慧湖口”中的应用

随着地理信息相关产业的发展,基于网络提供地理信息服务已经成为一种常态化的地理空间数据应用方式。目前,通过栅格瓦片技术提供地理信息服务已应用于数字城市建设领域,解决了数字城市建设中的部分问题。但由于栅格瓦片数据自身的特点,难以满足实际应用中用户对于地理信息日益增长的交互需求。文章以“智慧湖口地理空间信息共享平台”的建设为切入点,结合矢量瓦片技术的应用,利用北京吉威数源信息技术有限公司提供的GEOWAY IME在线地图服务引擎,对地理信息服务的应用方式进行了探索。

应急管理信息化矢量瓦片技术研究

针对目前栅格瓦片技术无法满足浏览器大量地理数据交互以及空间分析的问题,本文引入矢量瓦片技术概念,从矢量瓦片快速发布、矢量瓦片渲染、地理数据在线交互等多个角度研究了矢量瓦片技术在应急管理信息化系统中的应用原理和动态渲染效果,以保障应急业务系统满足应急资源数据的快速发布、高效浏览、资源数据在线编辑、交互式查询和在线分析等应用需求。在基础地理信息赋能应急方面,该技术可提升应急管理部门在应急管理、安全生产、防灾减灾等方面的应急管理能力。