栅格地理数据模糊C均值聚类算法的并行化研究

随着数据量的急剧增长,传统的串行算法已逐渐不能满足该类计算密集算法对运行效率的需求,迫切需要并行计算的支持。为此,该文对栅格地理数据的模糊C均值聚类(Fuzzy C-Means,FCM)算法进行了并行化设计,并利用MPI实现了并行算法,同时针对并行化时传统按区域大小均匀划分数据的方式导致的负载不均衡问题,提出了按计算强度均匀划分的方法。应用结果表明,该方法显著缩短了计算时间,得到了满意的加速比。

基于游程长度的二值栅格地理数据水印算法

提出了一种适合于二值栅格地理数据版权保护的数字水印算法。首先,对二值栅格地理数据及其水印特征进行分析;在此基础上,引入游程长度编码思想,对二值栅格地理数据进行游程长度编码;最后,结合人类视觉系统特征,通过修改游程长度奇偶性的方式,将有意义的水印信息嵌入到二值栅格地理数据中。实验结果表明,所提出的算法能较好地保持二值栅格地理数据的视觉特征,有效地解决了目前所存在的二值栅格地理数据水印嵌入难、水印容量低等问题,且对压缩、加噪、裁剪等水印攻击具有较好的鲁棒性。

一种抗切割处理的栅格地理数据水印算法

本文提出了一种基于精度特征的栅格地理数据盲水印算法。首先,分析了栅格地理数据切割处理的特征及其对常规水印算法产生的影响,在此基础上,结合栅格地理数据精度特点,依据栅格地理数据的有效位平面生成水印信息位,而后,采用量化思想将水印信息嵌入对应的可变位平面。实验表明,所提出的水印算法在保证栅格地理数据精度的基础上,对于任意尺寸的数据都有较好的适用性,同时,对于任意强度的切割处理,该算法都体现了良好的鲁棒性。

基于同步函数的栅格地理数据变换域盲水印算法

提出一种适合于栅格地理数据版权保护的变换域盲水印算法。在分析栅格地理数据及其水印特征的基础上,引入数学映射思想,依据分块数据经傅立叶变换后的首个系数构建数据-水印同步函数,在水印信息与分块数据之间建立起稳健的具有双向定位性质的对应关系;采用量化思想设计水印嵌入规则,并在同步函数的指导下,将对应的水印信息嵌入分块数据中频分量系数的相位和幅值,在水印嵌入过程中建立了水印误差控制机制,以满足栅格地理数据精度要求。实验结果表明,所提出的算法既具有较好的不可感知性,又能有效保证栅格地理数据质量,尤为重要的是,算法对常规攻击、几何攻击及一定程度的复合攻击等具有好的鲁棒性,适用于栅格地理数据的版权保护。

一种精度可控的栅格地理数据数字水印算法

提出了一种栅格地理数据盲水印算法。首先,针对已有水印算法的不足,引入数学映射思想,构建从水印信息位定位水印嵌入位置的同步函数;然后,对栅格地理数据进行奇数分块,选取其对应的最大圆形区域内属性值,利用整数小波变换工具,基于同步函数,将水印信息以量化的方式嵌入经整数小波变换后的低频分量中,在水印嵌入过程中,充分考虑到栅格地理数据特性,对水印嵌入所引起的数据误差加以控制;最后,对水印算法进行了实验分析。结果表明,所提出的算法能有效保证栅格地理数据的可视化质量以及数据精度需求,同时算法具有较好的鲁棒性。

栅格地理数据鲁棒水印技术综述

作为新兴的信息安全前沿技术,数字水印技术在栅格地理数据安全领域发挥着越来越重要的作用。本文从栅格地理数据数字水印技术现状、技术特点和攻击方式三方面进行了阐述和分析,指出了栅格地理数据水印技术的未来发展方向。

结合视觉密码和离散小波变换的栅格地理数据双重水印

目的在栅格地理数据的使用过程中,为防止数据被破坏或被篡改,需要加强对数据完整性的检验;为防止数据被恶意传播,需要加强对数据版权信息的保护。双重水印技术可以同时完成这两项任务。方法利用基于异或的(2,2)-视觉密码方案VCS(visual cryptography scheme)和离散小波变换DWT(discrete wavelet transform),对数字栅格地理数据嵌入双重水印,使用半脆弱性水印作为第1重水印进行完整性检验,水印信息依据DWT变换后高频系数中水平分量之间的大小关系嵌入;使用零水印作为第2重水印进行版权保护,提取DWT变换后经低频子带奇异值分解的特征值生成特征份,利用基于异或的(2,2)-VCS,根据特征份和水印信息生成版权份。结果为验证算法的有效性,对具体的栅格地理数据进行实验分析。结果表明,本文算法中第1重水印能够正确区分偶然攻击和恶意破坏,对含水印的栅格地理数据进行质量因子为90、80、70、60、50的JPEG压缩后,提取出完整性水印的归一化相关系数NC(normalized correlation)值分别是1、0.996、0.987、0.9513、0.949,在定位裁剪攻击时,能准确地定位到篡改的位置,对于定位替换攻击时,能定位到篡改的大致位置;第2重水印具有良好的视觉效果和较强的鲁棒性,对含水印的栅格地理数据进行滤波攻击、JPEG压缩、裁剪攻击、缩放攻击等性能测试,提取出版权水印的NC值优于其他方案。结论论文基于异或的(2,2)-VCS和DWT提出的栅格地理数据双重水印算法,在实现数据完整性检验的同时达到了版权保护的目的。

地理栅格数据的并行访问方法研究

在海量地理栅格数据处理中,数据I/O性能是影响处理算法程序整体性能的关键。目前针对地理栅格数据I/O优化问题的研究成果还很有限,通过对并行程序中的数据I/O模式进行深入分析,结合栅格数据逻辑模型和物理模型的特点,提出了面向地理栅格数据的并行I/O框架;基于消息传递模型,实现了4种并行访问方法。实验证明,并行访问方法优于传统的串行访问方法和分时多进程访问方法。该研究成果可以提高并行栅格处理程序的I/O访问效率,进而提高其整体并行性能。

一种面向复杂地理空间栅格数据处理算法并行化的任务调度方法

随着并行计算技术的成熟,地理空间栅格数据处理算法的并行化研究成为新的热点。聚焦于处理流程包含多个计算步骤的复杂地理空间栅格数据处理算法,基于空间计算域理论,提出了一个随着算法处理流程而动态变化的任务调度方法。实验证明,该方法在算法流程的每一个计算步都会调整任务分组方案,因此相比于传统任务调度方法,任务调度的负载均衡效果更好,并行算法程序的运行时间更短。

地理栅格数据并行I/O的研究与实现

随着遥感和测绘技术的进步,日益增大的数据量和高效的数据I/O矛盾逐渐凸显。本文针对这个问题提出了地理栅格数据的一种并行I/O模式,并对该I/O模式进行了相应的编程实现。通过设计实验验证其正确性和效率,我们发现相比传统的栅格数据I/O库(GDAL库)而言,采用本文提出的并行I/O模式对应的I/O库将能同时保证结果的正确性和高效性。

基于地理栅格数据和元胞自动机的城市数字进化仿真模拟

建立了基于栅格地理数据和细胞自动机的城市数字进化仿真的演化模型。该模型能根据一段时期内的地理信息数据,挖掘和发现城市的发展变化对地理信息数据的周期规律,并且能够对城市的发展变化进行模拟,最后通过仿真实验验证了该模型的有效性。

基于三维栅格数据的露天矿山储量动态监测研究与应用

矿产储量管理是矿产资源管理的基础工作、核心内容和关键环节。目前,国土资源部门的监管停留在被动接收信息的层面上,很难全面有效地掌握管辖区范围内的矿产开采情况。随着信息技术和空间技术的发展及大量地理信息系统在国土资源部门管理工作中的广泛运用,把先进的科技引入到矿山储量管理中,能够促进矿产储量的合理开发和有效保护。本文对常用于矿产储量计算的模型进行了比较,并对其综合运用及建立矿山储量动态管理信息系统进行了探讨,具有实用价值。

敏捷自动化建模——一种用于城市规划自动设计和生成的新型地理计算方法

文章介绍了一种用于城市规划自动设计和生成的新型地理计算方法——"敏捷自动化建模"。通过展示新加坡城市区域综合用地开发潜力分析和分区规划两个研究案例的开发和测试流程,对方法框架进行检测和评估。在综合用地开发潜力分析案例中,核心决策过程采用加权决策树将多个决策参数进行整合;分区规划方法案例则通过自动生成路网、地块和三维城市建筑模型,完成城市区块规划设计。该框架旨在加强城市规划设计人员与自动化建模的交互,协助城市规划设计人员实现多种规划方案的迭代式生成和评估。

基于GIS成本路径的智能道路规划

为解决传统的道路选线过分依赖于设计专家的经验与知识,难以获得统一的科学决策方案且时效性较差的问题,基于地理信息系统,选取昆明市与曲靖市之间的区域作为研究区,提出了一种基于地理信息系统(GIS)成本路径的智能道路规划模型。首先综合考量土地利用、坡度、坡向、高程、起伏度5个单因素,并根据Dijkstra最短路径算法依次生成各单因素成本路径。其次利用层次分析法确定各单因素的权重,并通过叠置分析生成综合因素最优成本路径。最后,从经济、生态与人文等角度进行评定,得到最优成本路径道路规划方案。该智能道路规划模型提高了原有道路规划方法的科学性与时效性,具备一定的参考价值。