海量数据仿真与分析关键技术探讨.pdf

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1、第43卷第8期人民长江V01．43．No．82012年4月YangtzeRiverApr．，2012文章编号：1001—4179(2012)08—0104—04海量数据仿真与分析关键技术探讨张煜，叶松，黄俊，沈定涛(长江科学院空间信息技术应用研究所，湖北武汉430010)摘要：基于地理坐标以球面方式浏览海量数据是当前“数字地球”技术的核心，已得到成熟的应用。然而其针对海量数据特殊的数据组织方式给专业应用带来困难，导致了计算机资源、大数据量浏览仿真和高精度几何分析之间的矛盾。以金沙江水文泥沙信息系统为例，列举和描述了海量数据仿真分析在水利信息系统建

2、设中存在的技术难点，对其进行了详细的分析，并就一些实际的解决方法进行探讨。关键词：仿真；几何分析；数字地球；多分辨率中图法分类号：TP391文献标志码：A致了软件结构复杂，二次开发能力相对较弱，没有开放1概述绘制接口等问题。在通用计算机上进行海量数据的仿真与分析是当水利信息系统涉及面较广，要求系统不仅具备三前水利信息工程建设中的一个热点，也是难点。从技维GIS能力，还需要有较好的浏览效果，不仅要模拟再术的角度来讲，为了显示流畅，采用的多分辨率策略导现三维场景，有时还需要在场景中做各种交互式的几致了数据精度和分辨率一致性的降低，加上坐标系统何量测与

3、分析，根据数值计算结果在场景中进行模拟，的差别，给仿真和GIS分析带来了困难；从使用者角度因此对效率、精度、易用性等提出了很高的要求。本文而言，操作的随意性以及用户的视觉感受要求系统既以金沙江水文泥沙信息系统为例，列举出三维海量数要交互方便，又要结果正确且运行流畅，这在硬件资源据仿真与分析中存在的部分疑难问题，对这些问题进有限的前提下是难以实现的。在互联网和GoogleEarth行技术上的描述和解释，并就一些实际的解决方法进的宣传和推动下，涌现出大量的三维“数字地球”系行探讨。统，通过与传统GIS进行部分整合，将“3s”技术直观2研究背景地展现在

4、用户面前，获得了大量用户的青睐。尽管如此，由于上述原因，当前的“数字地球”技术很难解决金沙江水文泥沙信息系统的主要目的是管理好水海量数据浏览与几何分析的整合，因此，尽管ESRI公文泥沙观测资料和研究分析成果，充分发挥它们在金司推出了面向海量空间数据的ARCGLOBE3D组件，沙江下游梯级水电站运行调度过程中的作用，特别是仍然保留了ARCSCENE组件用于三维空间分析。除在工程泥沙调度、河势稳定控制、泥沙预报预测、河床了ARCGLOBE3D，国内外其他著名的“数字地球”系演变预测、航道分析方面的作用。而三维可视化子系统还包括Skyline、EV—G

5、lobe、GeoGlobe等，其中Sky—统(三维系统)是整个泥沙信息系统的重要组成部分，line系列软件提供了完整的三维“数字地球”解决方其主要任务是：案，集中了较多的GIS三维空间分析功能，与其他软件(1)真实地再现出金沙江下游江段及沿岸的地形不同的是，它的三维分析工具都是针对“数字地球”的地貌以及乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个梯级水特点进行了重新设计，例如通视分析、地表开挖、地表电站，形成对项目关注区域的三维景观浏览，并对重点量算等，具有很好的计算效率和视觉效果，这也部分导建筑进行三维建模；收稿日期：2012—01—3O作者简介：张煜，

6、男，高级工程师，博士，研究方向为摄影测量与遥感。E—mail：zhangyu一1999@126．con第8期张煜，等：海量数据仿真与分析关键技术探讨105(2)对泥沙淤积现状及冲淤分析结果进行三维仿场景中进行三维交互；⑤要对场景地形进行交互修真模拟，在三维场景中显示河床冲淤量分布，以及不同改；⑥要动态模拟大范围的水位和泥沙含量变化；⑦时期的冲淤量变化情况；球面坐标下模拟矢量场时，无法承受粒子系统实时坐(3)在三维场景下，提供基于三维数据的几何分标变换的计算代价。析功能，包括量测、剖面分析、通视分析及开挖分析等，能很好地同时解决以上问题的商用软件很

7、少，支直观地计算泥沙几何形状数据，以便于泥沙淤积量的持度较高的软件系统有美国的MuhiGen—Paradigm的分析和泥沙整治措施的实施；Vega—Prime三维仿真软件和Skyline三维GIS软件。(4)三维场景的浏览、定位，叠加地理要素的信息Vega—Prime侧重于三维仿真，对GIS支持不多，需要查询显示及统计，多媒体视频输出；深度开发，开发和维护成本较高。Skyline对上述的①(5)提供友好的操作界面，将所有功能有机地集③④⑤⑥难点解决较好，且是基于“数字地球”的GIS成到一起。系统，但对难点②和⑦处理较困难。通过底层和深度三维系统所

8、需基础地形和影像数据涵盖了金沙江二次开发，三维系统分别尝试了基于平面坐标和球面整个流域，其影像局部最高分辨率达0．5m，分别由坐标的两套