空间计算域计算强度表面生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高性能地理计算技术领域，尤其涉及一种空间计算域计算强度表面生 成方法。
【背景技术】
[0002] 计算强度的表达是高性能计算中的需要解决的重要问题之一，在计算机科学领 域，计算强度可以简单地根据计算任务的复杂度来进行度量，并为高性能并行计算提供支 持。在地理信息科学领域，空间计算域的计算强度的表达是高性能空间计算必须要解决的 首要问题，由于空间计算域具有空间异构性，且影响其计算强度的因素复杂多样，使得传统 的计算强度表达方法难以有效地表达空间计算域的计算强度。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种一种空间计算域 计算强度表面生成方法，该方法能够为空间计算域建立起计算强度表面，以实现对具有空 间异构性的空间计算域的计算强度的有效表达，为高性能空间计算提供技术支持。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种空间计算域计算强度表面生 成方法，包括以下步骤：
[0005] 1)根据空间计算域的计算过程，分析影响空间计算域计算时间的计算强度影响因 素，选取空间计算域的计算强度特征；
[0006] 2)根据空间计算强度特征随机生成一组空间计算域样本；
[0007] 3)使用同一个空间计算类型，采集各个空间计算域样本的计算时间；
[0008] 4)使用回归分析方法，分析计算时间与计算强度特征之间的函数关系，获得空间 计算域计算强度算式；
[0009] 5)为空间数据构造空间计算域计算强度网格；
[0010] 6)使用计算强度算式计算各个计算强度网格单元所对应的空间计算域的计算强 度；
[0011] 7)所有计算强度网格单元的计算强度计算完成，为空间数据生成最终的空间计算 域计算强度表面。
[0012] 本发明产生的有益效果是：本发明能够为具有空间异构特性的空间计算域建立起 计算强度表面，实现空间计算域计算强度的空间分布特性的有效表达。有助于高性能空间 计算中对空间计算域进行并行优化，为大规模空间数据的实时处理与分析提供技术支持。
【附图说明】
[0013] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0014] 图1是本发明实施例的方法流程图；
[0015] 图2是本发明实施例的一个实际的矢量数据；
[0016] 图3是本发明图2的矢量数据为例，采用本发明构建的计算强度表面示意图；
[0017] 图4是本发明以矢量数据可视化这种空间计算域为例的计算强度表面生成方法 流程图。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限 定本发明。
[0019] 如图1所示，空间计算域计算强度表面生成方法流程图，所包括以下步骤：
[0020] 步骤1)，对空间计算域的计算过程进行分解并逐个分析，分析影响空间计算域计 算时间的计算强度影响因素，包括顶点数、要素个数、可视化窗口大小、图像格式、空间范 围，根据相关分析结果中的相关系数和显著性系数，将与空间计算域计算时间显著相关的 影响因素选取为空间计算域的计算强度特征；
[0021] 步骤2)，根据空间计算强度特征随机生成一组空间计算域样本，每个样本中记录 各个计算强度特征的值；
[0022] 步骤3)，使用同一个空间计算类型，在同一硬件配置环境中执行各个空间计算域， 采集各个空间计算域样本的计算时间；
[0023] 步骤4)，使用回归分析方法，分析空间计算域的计算时间与计算强度特征之间的 函数关系，得到函数中各个变量的系数和常量，建立空间计算域计算强度算式；
[0024] 步骤5)，设定计算强度网格大小，为空间数据构造空间计算域计算强度网格；
[0025] 步骤6)，使用计算强度算式计算各个计算强度网格单元所对应的空间计算域的计 算强度；
[0026] 步骤7)，当所有计算强度网格单元的计算强度计算完成时，全体计算强度网格单 元构成了空间计算域的计算强度表面，空间计算域的计算强度表面生成过程结束。
[0027] 本发明最明显的不同在于通过构造计算强度网格来为空间计算域生成计算强度 表面，实现了具有空间异构特性的空间计算域的计算强度表达。
[0028] 实施例一：
[0029] 为了更清晰的说明本发明的思想，下面结合图2至图4以地理信息系统中常用的 矢量数据可视化这种类型的空间计算域为实施例进行进一步的说明，图2展示的是本实施 例使用的矢量数据，使用的矢量数据是线要素类型，包含67034个线要素，总计6012037个 顶点，本实施例使用的计算强度网格大小设置为32行*32列，图2为该矢量数据可视化空 间计算域计算强度表面效果图，其空间计算域计算强度表面生成方法具体步骤如下：
[0030] 步骤200)、对矢量数据可视化过程进行分解，分析影响矢量数据可视化计算时间 的影响因素，根据相关系数和显著性系数将要素顶点数X和要素个数η选取为空间计算域 的计算强度特征；
[0031] 步骤201)、根据要素顶点数X和要素个数η这两个计算强度特征随机生成一组矢 量数据可视化范围，每个样本中记录下每个矢量数据可视化范围中的各个要素的顶点数和 要素的个数；
[0032] 步骤202)、使用相同的矢量数据可视化方法，在同一硬件配置环境中生成各个矢 量数据可视化范围对应的矢量地图图像，采集各个矢量数据可视化空间计算域的图像生成 过程计算时间；
[0033] 步骤203)、使用统计分析中的回归分析方法，分析矢量数据可视化空间计算域的 计算时间与要素顶点数和要素个数之间的函数关系，得到函数中各个变量的系数和常量， 建立矢量数据可视化空间计算域的计算强度算式，如公式（1)所示：
[0034]
[0035] 其中，CI指可视化空间计算域的计算强度，X]指第j个要素所包含的顶点数，η指 要素总个数。
[0036] 步骤204)、设定计算强度网格大小为32行*32列，为矢量数据可视化空间计算域 构造计算强度网格；
[0037] 步骤205)、使用矢量数据可视化空间计算域的计算强度算式（即公式（1))计算各 个计算强度网格单元所对应的空间计算域的计算强度；
[0038] 步骤206)、当所有计算强度网格单元的计算强度计算完成时，矢量数据可视化空 间计算域的计算强度表面生成过程结束，生成的计算强度表面能够在二维空间中有效地表 达矢量数据可视化空间计算域的计算强度的空间分布，如图3所示。
[0039] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种空间计算域计算强度表面生成方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 根据空间计算域的计算过程，分析影响空间计算域计算时间的计算强度影响因素， 选取空间计算域的计算强度特征； 2) 根据空间计算强度特征随机生成一组空间计算域样本； 3) 使用同一个空间计算类型，采集各个空间计算域样本的计算时间； 4) 使用回归分析方法，分析计算时间与计算强度特征之间的函数关系，获得空间计算 域计算强度算式； 5) 为空间数据构造空间计算域计算强度网格； 6) 使用计算强度算式计算各个计算强度网格单元所对应的空间计算域的计算强度； 7) 所有计算强度网格单元的计算强度计算完成，即生成最终的空间计算域计算强度表 面。2. 根据权利要求1所述的空间计算域计算强度表面生成方法，其特征在于，所述步骤 1)中计算强度影响因素包括顶点数、要素个数、可视化窗口大小、图像格式、空间范围。
【专利摘要】本发明公开了一种空间计算域计算强度表面生成方法，包括以下步骤：步骤1）选取空间计算域的计算强度特征；步骤2）随机生成一组空间计算域；步骤3）采集空间计算域的计算时间；步骤4）使用回归分析方法，分析计算时间与计算强度特征之间的函数关系，获得空间计算域计算强度算式；步骤5）为空间数据构造空间计算域计算强度网格；步骤6）使用计算强度算式计算各个计算强度网格单元的计算强度；步骤7）为空间数据生成最终的空间计算域计算强度表面。本发明能为空间数据有效地建立起空间计算域计算强度表面，以适应具有空间异构特性的空间计算域，实现计算强度的空间表达，为高性能空间计算提供支持。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105138819
【申请号】CN201510442158
【发明人】郭明强, 关庆锋, 谢忠, 吴亮, 罗显刚, 黄颖
【申请人】中国地质大学（武汉）
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月24日