《基於非結構化張量的海量地理時空數據並行計算模型》是依託南京師範大學，由胡勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於非結構化張量的海量地理時空數據並行計算模型
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：胡勇
- 依託單位：南京師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面向海量地理時空數據結構與分布特徵計算困難，計算效率不高等問題，引入非結構化張量模型，建立點雲、稀疏陣列數據、不規則時空場等海量地理時空數據的非結構化張量表達模式，研究面向海量地理時空數據的分層表達與聚合模型，實現對具有不規則邊界以及複雜耦合作用關係的非結構化張量表達。研究地理時空數據非結構化張量表達的分解模式，分別利用隨機SVD、樹狀層次分解、輪廓分解等實現對局部規整及不同稀疏分布時空數據的特徵解析與結構重建。利用張量結構的維度擴張特性和自適應性，構建基於張量代數的運算元化並行計算模型，從數據並行和算法並行兩個視角，實現對海量地理時空數據的快速、並行化計算。本研究試圖突破張量數據表達與分析在進行實際地理時空數據表達、建模與分析中的技術與性能瓶頸，實現對高維海量非結構化地理時空數據的表達建模、特徵解析、檢索更新以及並行化的高性能計算，提升現有GIS對海量非結構化數據的建模、處理與分析能力。
結題摘要
本項目針對現有高維海量時空數據的數據量大、數據結構特徵與分布特徵計算困難，計算效率不高等問題，引入具有多維融合與維度自適應的張量理論，從非結構時空場數據的代數化表達入手，進行非結構時空場數據的統一張量表達與高效分析方法研究。項目研究獲得了如下成果：1）構建局部張量塊數據的層次分解模式，設計層次維度樹結構，提出基於層次維度樹結構的時空異質的非結構時空場數據的表達組織方式。2）提出了融合規則測度和非規則測度的完備的時空場數據特徵的測度方法。3）構建稀疏時空場數據的帶約束的CP分解模型，設計了兼顧數據量和求解精度的數值求解算法。4) 構建了非規則張量的多模式分解策略，多維特徵重構，以及基於分解-篩選-重構的特徵分析模板。5) 提出了張量分解模型的半二次正則化求解方法。構建帶權線性方程組，研究基於交替方向法的簡化求解算法。6) 實現了噪聲氣象時空場數據的去噪，探討各氣象場數據在不同尺度範圍內的演變結構，波動強度等規律。項目研究成果在國內外權威刊物和會議上發表研究論文5篇，其中SCI/SSCI檢索論文2篇，中文核心2篇，申請國家發明專利1項，培養博士研究生2名，碩士研究生4名，研究了張量數據在進行實際地理時空數據的表達、建模與分析，突破了張量計算在技術和性能上的瓶頸，實現對高維海量非結構化地理時空數據的表達建模、特徵解析、檢索更新以及並行化的高性能計算，有效提升了現有GIS對海量非結構化數據的建模、處理與分析能力。
