线目标间拓扑关系并行计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种线目标间拓扑关系并行计算方法及系统，所述方法包括：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。上述方法和系统，通过对线目标拓扑关系计算方法的并行化改造，使其可以充分利用并行加速处理得到的线段相交情况，获得空间关系查询结果；本方案可以采用异构多核架构作为并行计算硬件架构，利用其强大的并行处理能力，快速处理线目标数据的线段相交情况，能够发挥硬件设备的并行计算效率，提高线目标数据的拓扑关系计算速度和准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地理信息
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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：内部叠置关系判断组件、首端点叠置关系判断组件以及末端点叠置关系判断组件。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术提供的上述线目标间拓扑关系并行计算方法和系统，通过对线目标拓扑关系计算方法的并行化改造，使其可以充分利用并行加速处理得到的线段相交情况，获得空间关系查询结果；在上述改进的基础上，本方案可以采用异构(如CPU+GPU)多核架构作为并行计算硬件架构，利用其强大的并行处理能力，快速处理线目标数据的线段相交情况，为后续的线目标间空间关系查询提高效率；本方案可以最大限度的发挥硬件设备的并行计算效率，在数据规模庞大的情况下，提高线目标数据的拓扑关系计算速度，并保证其准确性。附图说明图1为实施例一提供的线目标间拓扑关系并行计算方法流程示意图；图2为实施例一提供的线段相交种类示意图；图3为实施例一提供的线段对排序示意图；图4为实施例一提供的线目标间拓扑关系示意图；图5为实施例三提供的线目标间拓扑关系并行计算系统组成示意图。具体实施方式本专利技术的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。为了更准确简介的介绍本专利技术实施例的技术方案，首先对如下基本概念进行定义和解释说明。拓扑结：两线目标的连通部件定义为拓扑结；拓扑环：相邻拓扑结间非连通部件定义为拓扑环；拓扑链：两线目标是由拓扑结和拓扑环顺次相连形成的有向链；拓扑单元：将两个线目标这种由相离到相交再到相离的区域定义为拓扑单元，如果两个线目标在至少一个线目标的端点处部分叠置，则将两线目标由相交到相离(首端点)或由相离到相交(末端点)的区域定义为拓扑单元；局部拓扑关系：拓扑单元所确定的关系定义为局部拓扑关系；两个线目标之间的交分为零维交、一维交两类。零维交对应着交叉和相接两种拓扑关系。如果两线目标交的次数大于1，则一维交的邻域必然存在两线目标相离部分，其确定的拓扑关系必然为部分叠置关系，由此可以得出结论：两个具有多次交的线目标间只可能存在交叉、部分叠置和相接三种局部拓扑关系。下面结合附图对本专利技术进行详细说明：实施例一：本实施例提供了一种线目标间拓扑关系并行计算方法，如图1所示，为该方法的流程示意图，具体包括以下步骤：步骤S101，遍历提取线目标图层中的线段信息，分析并输出线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线目标间拓扑关系并行计算方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种线目标间拓扑关系并行计算方法，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的线目标间拓扑关系并行计算方法，其特征在于，
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。
3.根据权利要求1所述的线目标间拓扑关系并行计算方法，其特征在于，
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。
4.根据权利要求3所述的线目标间拓扑关系并行计算方法，其特征在于，
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。
5.根据权利要求4所述的线目标间拓扑关系并行计算方法，其特征在于，
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。
6.根据权利要求5所述的线目标间拓扑关系并行计算方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马益杭，秦国政，孙协昌，黄宇，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11