Nghiên cứu một số thuật toán song song ứng dụng trong GIS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI ANH TÚ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THUẬT TOÁN SONG SONG ỨNG DỤNG TRONG GIS LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI ANH TÚ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THUẬT TOÁN SONG SONG ỨNG DỤNG TRONG GIS Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm Mã số: 1.01.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Đăng Văn Đức Hà Nội - 2011 LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ GIS VÀ XỬ LÝ SONG SONG 1.1 Hệ thống thông tin địa lý GIS .3 1.1.1 Lịch sử đời .3 1.1.2 Định nghĩa GIS .5 1.1.3 Các thành phần GIS 1.1.4 Tổng quan chức hệ thống thông tin địa lý 1.1.5 Các ứng dụng phổ biến GIS 16 1.2 Tổng quan xử lý song song 20 1.2.1 Tại phải xử lý song song 20 1.2.2 Phân biệt xử lý song song 20 1.2.3 Mục đích xử lý song song 21 1.2.4 Kiến trúc máy tính 21 1.2.4.1 Kiến trúc máy tính kiểu Voneument 21 1.2.4.2 Phân loại máy tính song song 22 1.2.4.3 Song song hố máy tính 25 1.2.4.4 Một số vấn đề cần quan tâm kiến trúc MTSS 27 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ THUẬT TOÁN XỬ LÝ SONG SONG ỨNG DỤNG TRONG GIS 29 2.1 Tại lại áp dụng xử lý song song GIS 29 2.1.1 Ý nghĩa thực tiễn xử lý song song 29 2.1.2 Đặc điểm riêng GIS 29 78 2.2 Xây dựng thuật toán xử lý song song ứng dụng GIS 30 2.2.1 Nguyên lý thiết kế thuật toán song song(TTSS) 30 2.2.2 Các cách tiếp cận thiết giải thuật song song đánh giá giải thuật song song 32 2.3 Xây dựng số thuật toán song song áp dụng GIS 33 2.3.1 Thuật toán xếp song song bitonic 33 2.3.3 Tìm kiếm đường ngắn ứng dụng GIS 53 2.3.4 Xây dựng thuật tốn tìm kiếm liệu song song 58 2.3.5 Thuật toán xếp Quicksort song song 62 CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM THUẬT TOÁN SONG SONG TRONG GIS65 3.1 Thực nghiệm áp dụng xử lý song song GIS Bản đồ số 65 3.1.1 Thực nghiệm áp dụng thuật toán Bitonic việc xếp liệu đầu vào 65 3.1.2 Thực nghiệm với tìm kiếm liệu thơ 66 3.1.3 Thực nghiệm xếp lại liệu song song 68 3.1.3 Thực nghiệm tìm kiếm liệu sau tổ chức lại liệu 69 3.1.4 Thực nghiệm tìm đường ngắn từ đỉnh đến tất đỉnh 70 3.2 Xây dựng Bản đồ số áp dụng 72 3.3 Một số hình ảnh chương trình 74 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 79 LỜI MỞ ĐẦU Một nghành phát triển mạnh mẽ phải kể đến ngành Cơng nghệ Thơng tin, ngành mũi nhọn nhiều quốc gia giới Sự phát triển không ngừng công nghệ thông tin mang lại hiệu cao cho người, đồng thời giúp thân nghành cơng nghệ thơng tin phát triển, phát triển phần cứng phần mềm tiện ích kèm theo Sự phát triển kéo theo nhiều ngành khác phát triền theo, có lĩnh vực nghiên cứu khoa học Tuy công nghệ ngày phát triển, tốc độ xử lý thiết bị không ngừng tăng cao, nhu cầu tính tốn người lớn Cho đến nhiều vấn đề mà nhà khoa học với khả tính tốn máy tính chưa giải hay giải với thời gian lớn Các vấn đề : - Mơ hình hóa giả lập - Xử lý thao tác liệu lớn - Các vấn đề “grand challenge” (các vấn đề giải thời gian hợp lý) Lời giải cho vấn đề dẫn đến đời hệ siêu máy tính Tuy nhiên việc đầu tư phát triển cho thiết bị gần điều khó khăn nhiều người, tổ chức, trường học… Chính lẽ mà ngày người ta tập trung nghiên cứu cách cách sử dụng tài nguyên phân bố cách hợp lý để tận dụng khả tính tốn máy tính đơn Những giải pháp biết đến với nhiều tên gọi khác parallel computing, meta-computing, salable-computing, globalcomputing, Internet computing gần peer to peer computing hay Grid computing Đây phương pháp nhằm tận dụng khả máy tính tồn mạng thành máy tính “ảo” nhất, nhằm hợp tài nguyên tính tốn nhiều nơi giới để tạo khả tính tốn khổng lồ, góp phần giải vấn đề khó khăn khoa học cơng nghệ Ngày hỗ trợ mạnh thiết bị phần cứng, băng thông… Xử lý song song quan tâm đầu tư lớn kể phần cứng phần mềm Chính việc áp dụng xử lý song song nghành, lĩnh vực phát triển rộng rãi, đem lại hiệu cao Hệ thống thơng tin địa lý GIS hình thành vào năm 1960 phát triển rộng rãi 10 năm lại GIS ngày công cụ trợ giúp định nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng nhiều quốc gia giới GIS có khả trợ giúp quan phủ, nhà quản lý, doanh nghiệp, cá nhân đánh giá trạng trình, thực thể tự nhiên, kinh tế -xã hội thông qua chức thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích tích hợp thơng tin gắn với hình học (bản đồ) quán sở toạ độ liệu đầu vào Với ý nghĩa sâu rộng GIS việc làm áp dụng cho tốt, ứng dụng đem lại hiệu cao vấn đề cần lưu tâm Mục tiêu luận văn tìm hiểu xử lý song song, qua vận dụng kiến thức có để đưa giải pháp, ứng dụng tính tốn song song vào việc xử lý thông tin GIS, nhằm giải vấn đề thời gian, hiệu xử lý hệ thống GIS liệu đầu vào tương đối lớn Luận văn bao gồm chương: Chương 1: Khái quát GIS xử lý song song Chương 2: Một số thuật toán song song ứng dụng GIS Chương 3: Phát triển chương trình thử nghiệm thuật toán song song GIS CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ GIS VÀ XỬ LÝ SONG SONG 1.1 Hệ thống thông tin địa lý GIS Hệ thống thông tin Địa lý (GIS: Geograpgic Information System) sử dụng rộng rãi nước phát triển, dạng ứng dụng công nghệ tin nhằm mô tả giới thực mà sống, khám phá khai thác Với tính ưu việt mà hệ thống thơng tin khác khơng có công nghệ GIS kết hợp thao tác sở liệu thơng thường phép phân tích thống kê, phân tích liệu khơng gian thuộc tính Những khả phân biệt GIS với hệ thống thông tin khác khiến cho GIS ngày ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nghiên cứu quản lý (phân tích kiện, dự đoán tác động hoạch định chiến lược), đặc biệt lĩnh vực phát triển nông thôn nhằm quản lý quy hoạch sử dụng khai thác nguồn tài nguyên thiên nhiên cách có hiệu quả, bền vững hợp lý Hệ thống thơng tin địa lý GIS có nhiều ứng dụng, người biết sử dụng khai thác tiềm rộng lớn GIS lắp thêm đôi mắt, đôi tay, đôi cánh giúp người nhìn giới trực quan hơn, xác nhanh chóng chinh phục giới tiềm vốn có 1.1.1 Lịch sử đời Từ xa xưa người biết cách biểu diễn thông tin địa lý cách thu nhỏ vật theo kích thước đó, vẽ lên mặt phẳng Để đánh dấu đặc tính vật, người ta dùng loại ký hiệu khác độ cao biểu diễn đường bình độ, số đối tượng biểu thị loại màu sắc tương ứng thích số hiệu kèm Sự biểu thị kết thể ý tưởng gọi đồ Trên sở hệ thông tin đồ, năm đầu thập kỷ 60(1963-1964) nhà khoa học Canada cho đời hệ thống thông tin địa lý hay gọi GIS (Geographical Information Systems - GIS) GIS kế thừa thành tựu ngành đồ ý tưởng lẫn thành tựu kỹ thuật đồ GIS bắt đầu hoạt động việc thu thập liệu theo định hướng tuỳ thuộc vào muc tiêu đặt Hệ thông tin đia lý (GIS) hiểu cách đơn giản tập hợp thơng tin có liên quan đến yếu tố địa lý cách đồng logic Trong năm 70 Bắc Mỹ có quan tâm nhiều đến việc bảo vệ môi trường phát triển GIS Thời kỳ hàng loạt thay đổi cách thuận lợi cho phát triển GIS, đặc biệt gia tăng ứng dụng máy tính với kích thước nhớ tốc độ tăng Chính thuận lợi mà GIS thương mại hố Năm 1977 có nhiều hệ thông tin địa lý khác giới Bên cạnh GIS thời kỳ phát triển mạnh mẽ kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám Một hướng nghiên cứu kết hợp GIS viễn thám đặt Thập kỷ 80 đánh dấu nhu cầu sử dụng GIS ngày tăng với quy mô khác Người ta tiếp tục giải tồn năm trước mà lên vấn đề số hoá liệu Thập kỷ đánh dấu nảy sinh nhu cầu ứng dụng GIS như: theo dõi sử dụng tối ưu nguồn tài nguyên, đánh giá khả thi phương án quy hoạch, tốn giao thơng… GIS trở thành công cụ hữu hiệu công tác quản lý trợ giúp định Những năm đầu thập kỷ 90 đánh dấu việc nghiên cứu hoà nhập viễn thám GIS Các nước Bắc Mỹ châu Âu thu nhiều thành công lĩnh vực Khu vực châu Á Thái Bình Dương thành lập nhiều trung tâm nghiên cứu viễn thám GIS Ở nước Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan… ý nghiên cứu đến GIS chủ yếu vào lĩnh vực quản lý, đánh giá tài nguyên thiên nhiên môi trường Ở Việt Nam việc nghiên cứu ứng dụng hệ thông tin địa lý bắt đầu, triển khai quan lớn tổng cục địa chính, trường Đại học mỏ Địa chất, Viện Điều tra quy hoạch rừng, Viện địa chất…Đồng thời mức độ ứng dụng cịn hạn chế, có ý nghĩa nghiên cứu ứng dụng để giải số nhiệm vụ trước mắt Như hầu giới có Việt nam quan tâm nghiên cứu hệ thông tin địa lý ứng dụng vào nhiều ngành, có ngành Lâm nghiệp Ngày nay, phần mềm GIS hướng tới đưa công nghệ GIS trở thành hệ tự động thành lập đồ xử lý liệu ngày đạt hiệu cao tốc độ độ xác 1.1.2 Định nghĩa GIS Hiện có nhiều định nghĩa GIS, chúng có điểm giống như: bao hàm khái niệm liệu không gian, phân biệt hệ thông tin quản lý (Management Information System - MIS) GIS Về khía cạnh đồ học GIS kết hợp lập đồ trợ giúp máy tính cơng nghệ sở liệu (CSDL) So với đồ GIS có lợi lưu trữ liệu biểu diễn chúng hai công việc tách biệt Do GIS cho khả quan sát từ góc độ khác tập liệu GIS công cụ đầy sức mạnh để tuyển chọn, lưu trữ, phục hồi, chuyển đổi hiển thị số liệu không gian từ giới thực đáp ứng cho số mục đích cụ thể Nhận xét GIS:  GIS liên quan đến sở liệu: Tất thông tin GIS liên kết với  Kỹ thuật hợp GIS: Phân tích khơng ảnh, ảnh Vệ tinh, tạo mơ hình làm đồ chuyên đề  GIS sử lý sở liệu 1.1.3 Các thành phần GIS Hệ thống GIS có năm thành tố bao gồm: người, phương pháp, phần cứng tin học, phần mềm tin học liệu Tầm quan trọng thành tố quan hệ chúng trình bày chi tiết phần Hình 1.1 Các thành phần hệ thống GIS 1.1.3.1 Con ngƣời Con người chuyên viên tin học, chuyên gia lĩnh vực khác nhau, chuyên gia GIS, thao tác viên GIS, phát triển ứng dụng GIS Người sử dụng hệ thống (system user) người sử dụng GIS để giải vấn đề không gian Họ thường người đào tạo tốt lĩnh vực GIS hay GIS chuyên dụng Nhiệm vụ chủ yếu họ số hóa đồ, kiểm tra lỗi, soạn thảo, phân tích liệu thô đưa giải pháp cuối để truy vấn liệu địa lý Thao tác viên hệ thống (system operator) có trách nhiệm vận hành hệ thống hàng ngày để người sử dụng hệ thống làm việc hiệu Công việc họ sửa chữa chương trình bị tắc ngẽn công việc trợ giúp nhân viên thực phân tích có độ phức tạp cao Nhà cung cấp GIS (GIS supplier) có trách nhiệm cung cấp phần mềm, cập nhật phần mềm, phương pháp nâng cấp cho hệ thống Đôi tham gia huấn luyện người dùng GIS thông qua hợp đồng với quản trị hệ thống Nhà cung cấp liệu (data supplier) tổ chức Nhà nước hay tư nhân Thông thường công ty tư nhân cung cấp liệu sửa đổi từ liệu quan Nhà nước phù hợp với ứng dụng cụ thể Thông thường quan Nhà Hình 3.1 Tìm kiếm kết 20.000.000 phần tử Kết thực nghiệm xếp 90.000.000 phần tử cho thấy thời gian xử lý 40% so với phương pháp xếp 3.1.2 Thực nghiệm với tìm kiếm liệu thơ Thực nghiệm tiến hành tìm kiếm liệu chưa tổ chức lại “sắp xếp” Tìm kiếm đối tượng thỏa mãn u cầu Cụ thể hóa tìm từ tập danh sách liệu Các thực nghiệm tin thời gian xử lý khơng tính việc đọc liệu Hình 3.2 Tìm kiếm kết 20.000.000 phần tử 66 Hình 3.3 Tìm kiếm kết 40.000.000 phần tử Hình 3.4 Tìm kiếm kết 50.000.000 phần tử Nomal Search: Tiến hành thực nghiệm với thư viện chuẩn Microsoft NET Lớp sử dụng List, phương thức tìm kiếm FindAll() tìm kiếm tất phương án thỏa mãn Parallel Search: Cải tiến thuật tốn tìm kiếm danh sách phân chia vùng liệu cần tìm kiếm thành vùng nhỏ hơn, sau thực tìm kiếm đồng thời cách sử dụng khả tính tốn với nhiều nhân (core) CPU Mỗi core đảm nhận tác vụ riêng thực tìm kiếm vùng liệu riêng mình, tất core hồn thành cơng việc(Task) đến trình tổng hợp lại kết tìm kiếm 67 3.1.3 Thực nghiệm xếp lại liệu song song Hình 3.5 Sắp xếp 455 MB liệu Hình 3.6 Sắp xếp 632MB liệu Thực nghiệm tính thời gian xếp liệu bao gồm thời gian đọc ghi file Nomal Sort: thực nghiệm xếp lại liệu sử dụng thư viện chuẩn Microsoft NET Dữ liệu đọc từ file lưu vào nhớ, sau sử dụng lớp Array với phương thức Sort() Parallel Sort: thực nghiệm tiến hành cải tiến song song hóa thuật tốn QuickSort Việc cải tiến QuickSort cách đơn giản với lần gọi đệ quy QuickSort tạo thêm tác vụ (Task), tác vụ thực cách đồng thời Nhưng việc sinh nhiều Task không nâng cao tốc độ chương trình mà cịn làm 68 cho thời gian chạy chương trình cao lên Chính cần có kiểm sốt việc tăng Task cho phù hợp 3.1.3 Thực nghiệm tìm kiếm liệu sau tổ chức lại liệu Hình 3.7 Tìm kiếm 20.000.000 phần tử Hình 3.8 Tìm kiếm 40.000.000 phần tử Parallel Search: tiến hành thực nghiệm sau liệu xếp tổ chức lại Việc tìm kiếm dựa thuật tốn tìm kiếm nhị phân, kết hợp với song song hóa thuật tốn nói Vùng liệu tìm kiếm phân chia cho tác vụ khác áp dụng việc tìm kiếm nhị phân mộ cách đồng thời 69 3.1.4 Thực nghiệm tìm đƣờng ngắn từ đỉnh đến tất đỉnh Hình 3.9 Thực nghiệm tìm với 1000 đỉnh 99884 cạnh Hình 3.10 Thực nghiệm tìm với 2000 đỉnh 79722 cạnh 70 Hình 3.11 Thực nghiệm tìm với 3000 đỉnh 359260 cạnh Nomal Find Path: thực nghiệm xử lý tìm đường ngắn từ đỉnh tới tất đỉnh lại sử dụng thuật toán Dijkstra Parallel Find Path: thực nghiệm xử lý tìm đường ngắn từ đỉnh tới tất đỉnh lại, với Dijkstra cải tiến song song hóa Việc cải tiến tiến hành dựa ý tưởng, tìm cách song song hóa với đoạn xử lý liệu lớn, cho việc tính tốn tác vụ khác không làm ảnh hưởng tới kết tính tốn tác vụ khác Đánh giá: Qua thực nghiệm ta thấy rõ lợi ích hiệu mà xử lý song song đem lại so với xử lý thông thường vượt trội Đối với hệ thống có khối lượng lớn ta thấy rõ khác biệt Một hệ thống thơng tin GIS có tính thực tiễn cao hệ thống mang tính đa lớp, lớp mang thơng tin cách chi tiết, xác Chính yếu tố làm lên hệ thống thông tin với khối lượng liệu lớn, công việc xử lý nhiều Điều thấy việc áp dụng song song GIS phù hợp thực tiễn đặc điểm riêng GIS 71 3.2 Xây dựng Bản đồ số áp dụng Ứng dụng GIS phải nói đến công cụ tốt cho việc xây dựng biên tập đồ số Đó ứng dụng khởi đầu cho ứng dụng GIS Khi có đồ số sở liệu tương ứng khu vực : - GIS cơng cụ để cập nhật nhanh biến động thông tin đồ - GIS cơng cụ để truy xuất, tìm kiếm khai thác thông tin đối tượng - GIS công cụ để quản lý sở liệu đối tượng đồ - GIS công cụ tốt cho việc chiết xuất thông tin thứ cấp - GIS công cụ để đánh giá biến động phục vụ theo dõi diễn biến lớp phủ - GIS công cụ tốt cho việc quy hoạch phát triển tổ chức thực sản xuất Hình 3.11 Sơ đồ khái quát chung chương trình 72 Bản đồ số ứng dụng mang tính chất phục vụ cộng đồng Hệ thống Bản đồ số phù hợp để xây dựng ứng dụng đa tảng, có ý nghĩa thực tiễn cao  Một hệ thống Bản đồ số cung cấp người dùng chức + Tra cứu đồ liệu + Tìm kiếm đường đồ + Tìm kiếm địa điểm, thông tin dịch vụ đồ + Định vị tọa độ người dùng đồ + Đo khoảng cách thực địa đ + Theo dấu lộ trình đường Mơ tả khái qt server client:  Server - Bản đồ số xây dựng theo kiến trúc hướng dịch vụ, Server cung cấp dịch vụ Webservice cho tảng dùng chung Ngồi dịch vụ(sevice) dùng chung với tảng có số service riêng phù hợp với đặc thù tảng - Server đươc xây dựng tính tốn với thư viện liên quan đến xử lý hình ảnh, tính tốn hình học, phân mảnh liệu chuyển cho client, tính tốn tọa độ thực địa, tọa độ ảnh  Desktop Client: Các ứng dụng cài đặt máy tính, có chứa số liệu số hóa đồ có sẵn, thơng tin liệu cần lấy truy xuất cách gọi dịch vụ server - Client cung cấp việc tra liệu đồ, tìm kiếm đường ngắn đồ, đo đạc khoảng cách thực địa đồ  Web Client: Ứng dụng chạy môi trường Web, có yêu cầu client yêu cầu tới server qua dịch vụ cung cấp - Client cung cấp việc tra liệu đồ, tìm kiếm đường ngắn đồ, đo đạc khoảng cách thực địa đồ 73 Mobile Client: Client yêu cầu thông tin tra cứu với Server thông qua dịch vụ, ngồi client xác định thơng tin vị trí thơng qua hệ thống định vị tồn cầu GPS, thông tin cung cấp cho server phục vụ tra cứu, tìm kiếm -Client lấy thơng tin tọa độ thơng qua hệ thống định vị tồn cầu, vị trí gửi lên server, server thực xử lý liệu ảnh, liệu hình học Các kết tính tốn xử lý server phân chia thành liệu ảnh gửi cho client Việc lấy danh sách dịch vụ: xăng, ATM, nhà hàng client gửi yêu cầu lên server Server truy vấn sở liệu gửi phần thông tin cho client Khi client truy vấn lấy địa điểm server tiếp tục trả kết dựa vào thơng tin lựa chọn client 3.3 Một số hình ảnh chƣơng trình 74 75 KẾT LUẬN Qua nghiên cứu xử lý song song, tìm hiểu hệ thống GIS Luận văn giải mục tiêu đề nghiên cứu số thuật tốn xử lý song song ứng dụng GIS đưa đánh giá, thực nghiệm nghiên cứu Việc áp dụng thuật toán xử lý song song hệ thống GIS thử nghiệm đem lại hiệu rõ rệt Bên cạnh việc song song hóa cịn nhiều khó khăn thách thức Việc phát triển song song hóa cho hệ thống GIS nói riêng hệ thống khác cần có kiến thức tổng hợp, để đem lại hiệu cao tối ưu hệ thống Sau trình nghiên cứu, luận văn đưa kết định: Đã đưa lý thuyết thuật toán song song cải tiến song song, cài đặt với liệu thử nghiệm thuật toán Các thuật tốn chứng minh tính hiệu mặt hiệu tính tốn thơng qua cơng thức chưng minh độ phức tạp thuật toán kết áp dụng vào thực nghiệm Tuy nhiên, với thời gian có hạn, lượng kiến thức chưa sâu khó khăn q trình tiếp cận với hệ thống đồ số thực tế, thử nghiệm tính tốn mơ hình liệu giả lập, tính thực tiễn chưa cao Định hướng phát triển: Dự kiến thời gian tới, tác giả tập trung vào việc nghiên cứu sâu mặt lý thuyết, phương pháp chứng minh tính đắn thuật tốn phương pháp tốn học, tìm hiểu thực trạng hệ thống đồ nay, tích hợp thuật tốn song song vào hệ thống, thay cho thuật toán nhằm cải thiện hiệu cho hệ thống 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Richard Healey, Steve Dowers, Druce Gittings, Mike Mineter, Parallel Processing Algorithms for GIS [2] Nathan Thomas Kerr, Alternative Approaches To Parallel GIS Processing, Arizona State University, 2009 [3] Jurgen Schulze, Torslen Fahle, A Parallel Algorithm for the Vehicle Routing Problem, University of Paderbron, Germany [4] Đặng văn Đức, Hệ thống thông tin địa lý, NXB Khoa học Kỹ Thuật Hà Nội năm 2001 [5] Đoàn văn Ban, Nguyễn Mậu Hân, Xử lý song song phân tán, NXB KH&KT, 2006 [6] Morgan Kaufmann, The Art of MultiProcessor Programing, 2008 [7] Adam Freeman, DotNET Parallel Programming in Csharp 77 LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ GIS VÀ XỬ LÝ SONG SONG 1.1 Hệ thống thông tin địa lý GIS .3 1.1.1 Lịch sử đời .3 1.1.2 Định nghĩa GIS .5 1.1.3 Các thành phần GIS 1.1.4 Tổng quan chức hệ thống thông tin địa lý 1.1.5 Các ứng dụng phổ biến GIS 16 1.2 Tổng quan xử lý song song 20 1.2.1 Tại phải xử lý song song 20 1.2.2 Phân biệt xử lý song song 20 1.2.3 Mục đích xử lý song song 21 1.2.4 Kiến trúc máy tính 21 1.2.4.1 Kiến trúc máy tính kiểu Voneument 21 1.2.4.2 Phân loại máy tính song song 22 1.2.4.3 Song song hố máy tính 25 1.2.4.4 Một số vấn đề cần quan tâm kiến trúc MTSS 27 CHƢƠNG 2: MỘT SỐ THUẬT TOÁN XỬ LÝ SONG SONG ỨNG DỤNG TRONG GIS 29 2.1 Tại lại áp dụng xử lý song song GIS 29 2.1.1 Ý nghĩa thực tiễn xử lý song song 29 2.1.2 Đặc điểm riêng GIS 29 78 2.2 Xây dựng thuật toán xử lý song song ứng dụng GIS 30 2.2.1 Nguyên lý thiết kế thuật toán song song(TTSS) 30 2.2.2 Các cách tiếp cận thiết giải thuật song song đánh giá giải thuật song song 32 2.3 Xây dựng số thuật toán song song áp dụng GIS 33 2.3.1 Thuật toán xếp song song bitonic 33 2.3.3 Tìm kiếm đường ngắn ứng dụng GIS 53 2.3.4 Xây dựng thuật tốn tìm kiếm liệu song song 58 2.3.5 Thuật toán xếp Quicksort song song 62 CHƢƠNG 3: PHÁT TRIỂN CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM THUẬT TOÁN SONG SONG TRONG GIS65 3.1 Thực nghiệm áp dụng xử lý song song GIS Bản đồ số 65 3.1.1 Thực nghiệm áp dụng thuật toán Bitonic việc xếp liệu đầu vào 65 3.1.2 Thực nghiệm với tìm kiếm liệu thơ 66 3.1.3 Thực nghiệm xếp lại liệu song song 68 3.1.3 Thực nghiệm tìm kiếm liệu sau tổ chức lại liệu 69 3.1.4 Thực nghiệm tìm đường ngắn từ đỉnh đến tất đỉnh 70 3.2 Xây dựng Bản đồ số áp dụng 72 3.3 Một số hình ảnh chương trình 74 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 79 80