空間計算域計算強度表面生成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高性能地理計算技術領域，尤其涉及一種空間計算域計算強度表面生 成方法。
【背景技術】
[0002] 計算強度的表達是高性能計算中的需要解決的重要問題之一，在計算機科學領 域，計算強度可以簡單地根據計算任務的復雜度來進行度量，并為高性能并行計算提供支 持。在地理信息科學領域，空間計算域的計算強度的表達是高性能空間計算必須要解決的 首要問題，由于空間計算域具有空間異構性，且影響其計算強度的因素復雜多樣，使得傳統 的計算強度表達方法難以有效地表達空間計算域的計算強度。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種一種空間計算域 計算強度表面生成方法，該方法能夠為空間計算域建立起計算強度表面，以實現對具有空 間異構性的空間計算域的計算強度的有效表達，為高性能空間計算提供技術支持。
[0004] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種空間計算域計算強度表面生 成方法，包括以下步驟：
[0005] 1)根據空間計算域的計算過程，分析影響空間計算域計算時間的計算強度影響因 素，選取空間計算域的計算強度特征；
[0006] 2)根據空間計算強度特征隨機生成一組空間計算域樣本；
[0007] 3)使用同一個空間計算類型，采集各個空間計算域樣本的計算時間；
[0008] 4)使用回歸分析方法，分析計算時間與計算強度特征之間的函數關系，獲得空間 計算域計算強度算式；
[0009] 5)為空間數據構造空間計算域計算強度網格；
[0010] 6)使用計算強度算式計算各個計算強度網格單元所對應的空間計算域的計算強 度；
[0011] 7)所有計算強度網格單元的計算強度計算完成，為空間數據生成最終的空間計算 域計算強度表面。
[0012] 本發明產生的有益效果是：本發明能夠為具有空間異構特性的空間計算域建立起 計算強度表面，實現空間計算域計算強度的空間分布特性的有效表達。有助于高性能空間 計算中對空間計算域進行并行優化，為大規模空間數據的實時處理與分析提供技術支持。
【附圖說明】
[0013] 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
[0014] 圖1是本發明實施例的方法流程圖；
[0015] 圖2是本發明實施例的一個實際的矢量數據；
[0016] 圖3是本發明圖2的矢量數據為例，采用本發明構建的計算強度表面示意圖；
[0017] 圖4是本發明以矢量數據可視化這種空間計算域為例的計算強度表面生成方法 流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限 定本發明。
[0019] 如圖1所示，空間計算域計算強度表面生成方法流程圖，所包括以下步驟：
[0020] 步驟1)，對空間計算域的計算過程進行分解并逐個分析，分析影響空間計算域計 算時間的計算強度影響因素，包括頂點數、要素個數、可視化窗口大小、圖像格式、空間范 圍，根據相關分析結果中的相關系數和顯著性系數，將與空間計算域計算時間顯著相關的 影響因素選取為空間計算域的計算強度特征；
[0021] 步驟2)，根據空間計算強度特征隨機生成一組空間計算域樣本，每個樣本中記錄 各個計算強度特征的值；
[0022] 步驟3)，使用同一個空間計算類型，在同一硬件配置環境中執行各個空間計算域， 采集各個空間計算域樣本的計算時間；
[0023] 步驟4)，使用回歸分析方法，分析空間計算域的計算時間與計算強度特征之間的 函數關系，得到函數中各個變量的系數和常量，建立空間計算域計算強度算式；
[0024] 步驟5)，設定計算強度網格大小，為空間數據構造空間計算域計算強度網格；
[0025] 步驟6)，使用計算強度算式計算各個計算強度網格單元所對應的空間計算域的計 算強度；
[0026] 步驟7)，當所有計算強度網格單元的計算強度計算完成時，全體計算強度網格單 元構成了空間計算域的計算強度表面，空間計算域的計算強度表面生成過程結束。
[0027] 本發明最明顯的不同在于通過構造計算強度網格來為空間計算域生成計算強度 表面，實現了具有空間異構特性的空間計算域的計算強度表達。
[0028] 實施例一：
[0029] 為了更清晰的說明本發明的思想，下面結合圖2至圖4以地理信息系統中常用的 矢量數據可視化這種類型的空間計算域為實施例進行進一步的說明，圖2展示的是本實施 例使用的矢量數據，使用的矢量數據是線要素類型，包含67034個線要素，總計6012037個 頂點，本實施例使用的計算強度網格大小設置為32行*32列，圖2為該矢量數據可視化空 間計算域計算強度表面效果圖，其空間計算域計算強度表面生成方法具體步驟如下：
[0030] 步驟200)、對矢量數據可視化過程進行分解，分析影響矢量數據可視化計算時間 的影響因素，根據相關系數和顯著性系數將要素頂點數X和要素個數η選取為空間計算域 的計算強度特征；
[0031] 步驟201)、根據要素頂點數X和要素個數η這兩個計算強度特征隨機生成一組矢 量數據可視化范圍，每個樣本中記錄下每個矢量數據可視化范圍中的各個要素的頂點數和 要素的個數；
[0032] 步驟202)、使用相同的矢量數據可視化方法，在同一硬件配置環境中生成各個矢 量數據可視化范圍對應的矢量地圖圖像，采集各個矢量數據可視化空間計算域的圖像生成 過程計算時間；
[0033] 步驟203)、使用統計分析中的回歸分析方法，分析矢量數據可視化空間計算域的 計算時間與要素頂點數和要素個數之間的函數關系，得到函數中各個變量的系數和常量， 建立矢量數據可視化空間計算域的計算強度算式，如公式（1)所示：
[0034]
[0035] 其中，CI指可視化空間計算域的計算強度，X]指第j個要素所包含的頂點數，η指 要素總個數。
[0036] 步驟204)、設定計算強度網格大小為32行*32列，為矢量數據可視化空間計算域 構造計算強度網格；
[0037] 步驟205)、使用矢量數據可視化空間計算域的計算強度算式（即公式（1))計算各 個計算強度網格單元所對應的空間計算域的計算強度；
[0038] 步驟206)、當所有計算強度網格單元的計算強度計算完成時，矢量數據可視化空 間計算域的計算強度表面生成過程結束，生成的計算強度表面能夠在二維空間中有效地表 達矢量數據可視化空間計算域的計算強度的空間分布，如圖3所示。
[0039] 應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種空間計算域計算強度表面生成方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 根據空間計算域的計算過程，分析影響空間計算域計算時間的計算強度影響因素， 選取空間計算域的計算強度特征； 2) 根據空間計算強度特征隨機生成一組空間計算域樣本； 3) 使用同一個空間計算類型，采集各個空間計算域樣本的計算時間； 4) 使用回歸分析方法，分析計算時間與計算強度特征之間的函數關系，獲得空間計算 域計算強度算式； 5) 為空間數據構造空間計算域計算強度網格； 6) 使用計算強度算式計算各個計算強度網格單元所對應的空間計算域的計算強度； 7) 所有計算強度網格單元的計算強度計算完成，即生成最終的空間計算域計算強度表 面。2. 根據權利要求1所述的空間計算域計算強度表面生成方法，其特征在于，所述步驟 1)中計算強度影響因素包括頂點數、要素個數、可視化窗口大小、圖像格式、空間范圍。
【專利摘要】本發明公開了一種空間計算域計算強度表面生成方法，包括以下步驟：步驟1）選取空間計算域的計算強度特征；步驟2）隨機生成一組空間計算域；步驟3）采集空間計算域的計算時間；步驟4）使用回歸分析方法，分析計算時間與計算強度特征之間的函數關系，獲得空間計算域計算強度算式；步驟5）為空間數據構造空間計算域計算強度網格；步驟6）使用計算強度算式計算各個計算強度網格單元的計算強度；步驟7）為空間數據生成最終的空間計算域計算強度表面。本發明能為空間數據有效地建立起空間計算域計算強度表面，以適應具有空間異構特性的空間計算域，實現計算強度的空間表達，為高性能空間計算提供支持。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105138819
【申請號】CN201510442158
【發明人】郭明強, 關慶鋒, 謝忠, 吳亮, 羅顯剛, 黃穎
【申請人】中國地質大學（武漢）
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月24日