[发明专利]线目标间拓扑关系并行计算方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于地理信息技术领域，尤其是涉及一种能够对海量线目标数据进 行线目标间拓扑关系并行计算方法及系统。

背景技术

随着空间信息获取技术更加成熟，空间数据的数据量急速增加。如何将这 些海量、超海量空间数据应用于地学计算，快速的得到处理从而获得更有价值 的信息，已经成为现今地理信息系统技术创新的热点。随着并行计算机越来越 普及，并行技术的逐步成熟，并行计算已经成为解决快速处理大数据问题的主 流手段。在数据量巨大的地学领域，依靠并行计算机的强大处理能力已经毫无 疑问地成为满足加速需求的最优选择，由此应运而生的地学算法并行化改造， 也必然成为大数据时代的重点和难点。

从基于CPU多核的并行到CPU+GPU的异构并行，硬件产品的更新换代对 传统地学计算算法的并行化产生了重大的影响。CPU的逻辑处理能力强，而 GPU数学计算性能强大，大规模并行处理机制强大。将两者结合成为一个异构 平台，发挥各自的特长，是并行计算的发展趋势。在具有如此强大计算能力的 架构平台上，对原有的地学计算进行并行化改造，以实现超海量空间数据加速 处理，是一项极其有意义的工作。

目前，在诸多开源的GIS代码库中，几乎全部使用planesweep算法及其衍 生算法获取两个几何体间的拓扑关系信息。但由于planesweep算法其本身的逐 一扫描特性，致使其无法适应并行化加速改造，也因此无法移植到异构多核架 构上。为解决上述问题，需要从可以实现数据并行的方面入手，构建一套全新 的并行计算技术方案。

发明内容

本发明目的在于提供一种线目标间拓扑关系并行计算方法及系统，以能够 充分利用异构多核架构强大的并行计算能力，加速海量线目标数据间拓扑关系 计算，解决现有技术中的拓扑关系计算技术方案不具备并行化改造条件、无法 适应异构多核架构的缺陷。

本发明提供的技术方案如下：

一种线目标间拓扑关系并行计算方法，包括：

遍历提取线目标图层中的线段信息，分析并输出线段组合的拓扑关系；

对拓扑结内直线段的排列进行分析，确定并输出该拓扑结内的局部拓扑关 系；

按照拓扑结顺序依次确定对应的局部拓扑关系，形成拓扑链，通过拓扑链 描述线目标间拓扑关系。

较佳的，所述的线目标间拓扑关系并行计算方法，还包括：

获取至少两个线目标图层的数据，计算分析该至少两个线目标图层之间线 段的相交情况；

循环遍历该至少两个线目标图层中的线目标数据、并计算对应的拓扑链。

较佳的，所述分析并输出线段组合的拓扑关系，包括：

记录非相离的线段组合，并排除相离的线段组合。

较佳的，所述对拓扑结内其组成直线段的排列进行分析之前，还包括：

将非相离关系的线段对排序；

获取首尾相接的非相离的线段对。

较佳的，所述确定并输出该拓扑结内的局部拓扑关系，包括：

局部交叉关系的判断、局部相接关系的判断以及局部部分交叠关系的判断。

较佳的，所述局部部分交叠关系的判断，包括：

内部叠置关系判断、首端点叠置关系判断以及末端点叠置关系判断。

相应于上述方法本申请还提供了一种线目标间拓扑关系并行计算系统，包 括：

线段间拓扑关系计算模块，用于遍历提取线目标图层中的线段信息，分析 并输出线段组合的拓扑关系；

局部拓扑关系分析模块，用于对拓扑结内直线段的排列进行分析，确定并 输出该拓扑结内的局部拓扑关系；

拓扑链组合模块，用于按照拓扑结顺序依次确定对应的局部拓扑关系，形 成拓扑链，通过拓扑链描述线目标间拓扑关系。

较佳的，所述线目标间拓扑关系并行计算系统，还包括：

图层间线目标拓扑关系计算模块，用于获取至少两个线目标图层的数据， 计算分析该至少两个线目标图层之间线段的相交情况，以及循环遍历该至少两 个线目标图层中的线目标数据、并计算对应的拓扑链。

较佳的，所述的线目标间拓扑关系并行计算系统中，所述局部拓扑关系分 析模块，包括：

局部交叉关系判断单元、局部相接关系判断单元以及局部部分交叠关系判 断单元。

较佳的，所述局部部分交叠关系判断单元中，包括：