Báo cáo BƯỚC ĐẦU XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ SONG SONG CHUYỂN ĐỔI TỌA ĐỘ VỚI KHỐI LƯỢNG DỮ LIỆU GIS LỚN

Bài báo cáo này tập trung vào việc phân tích các nhu cầu tính toán trong bài toán chuyển đổi hệ tọa độ và qua đó hình thành mô hình tính toán song song. Ta có, bên cạnh độ chính xác, vấn đề chính trong các ứng dụng chuyển hệ tọa độ là thời gian tính toán, đặc biệt trong các ứng dụng trực tuyến như web hoặc các ứng dụng về viễn thám. Việc tính toán trên một máy tính bằng các phần mềm sẽ bị giới hạn về vật lý: xung nhịp của bộ xử lý....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo " BƯỚC ĐẦU XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ SONG SONG CHUYỂN ĐỔI TỌA ĐỘ VỚI KHỐI LƯỢNG DỮ LIỆU GIS LỚN " HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 BƯỚC ĐẦU XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ SONG SONG CHUYỂN ĐỔI TỌA ĐỘ VỚI KHỐI LƯỢNG DỮ LIỆU GIS LỚN (INITIALIZING ESTABLISHING PARALLEL PROCESSING MODEL FOR THE GIS DATA TRANSFORMATION PROBLEM) Khưu Minh Cảnh a, Lê Trung Chơn b a Trung tâm Ứng dụng Hệ thống Thông tin Địa lý, Sở KH&CN, Tp. HCM kmcanh@yahoo.com b Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa, Tp. HCM ltchon@hcmut.edu.vn Abstract: This paper presents some analyses on parallel processing the GIS data transformation problem. Besides the correctness, the main problem is the time to transfer data, especially in online applications or in some remote sensing applications. Thanks to the technology development, we could process it in parallel. And there is also the description of some parallel packages. Keywords: Parallel processing, GIS, data transformation. 1. GIỚI THIỆU Bài báo cáo này tập trung vào việc phân tích các nhu cầu tính toán trong bài toán chuyển đổi hệ tọa độ và qua đó hình thành mô hình tính toán song song. Ta có, bên cạnh độ chính xác, vấn đề chính trong các ứng dụng chuyển hệ tọa độ là thời gian tính toán, đặc biệt trong các ứng dụng trực tuyến như web hoặc các ứng dụng về viễn thám. Việc tính toán trên một máy tính bằng các phần mềm sẽ bị giới hạn về vật lý: xung nhịp của bộ xử lý. Tuy nhiên, với những tiến bộ của công nghệ, chúng ta có thể tính toán trên nhiều bộ xử lý cùng lúc, gọi là tính toán song song. Việc tính toán song song sẽ giúp tăng tốc độ tính toán. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đề xuất về một số gói phần mềm thiết lập môi trường tính toán song song. 2. NỀN TẢNG VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 2.1. Cơ sở lý thuyết chuyển đổi tọa độ 2.1.1. Quan hệ toán học giữa các hệ tọa độ vuông góc không gian ba chiều Cho trước hai hệ tọa độ vuông góc ba chiều A(XYZ) và B(X’Y’Z’), ta có công thức chuyển đổi hệ tọa độ là: ⎡X '⎤ ⎡ X ⎤ ⎡ΔX ⎤ ⎡ds ωz − ωy ⎤ ⎡X ⎤ ⎢ '⎥ ⎢Y ⎥ = ⎢Y ⎥ + ⎢ΔY ⎥ + ⎢− ωz ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ds ωx ⎥ ⎥ ⎢Y ⎥ (1) ⎢ ⎥ ⎢Z ' ⎥ ⎢ Z ⎥ ⎢ΔZ ⎥ ⎢ωy − ωx ds ⎥ ⎢Z ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ Trong đó: ΔX , ΔY , ΔZ : là những tham số tịnh tiến gốc tọa độ từ hệ A sang hệ B. ωx,ωy,ωz : là những tham số quay của các trục tương ứng trên hệ A để về hệ B. 400 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 ds: là tham số tỉ lệ co giãn chuyển đổi đơn vị dài trong hệ tọa độ A về đơn vị dài trong hệ tọa độ B. 2.1.2. Quan hệ toán học giữa hệ tọa độ vuông góc không gian ba chiều và hệ tọa độ trắc địa Trong quan hệ này, chúng ta có hai công thức tính toán chuyển đổi qua lại giữa hai hệ tọa độ vuông góc (X,Y,Z) và hệ tọa độ trắc địa (B,L,H). Ta có các công thức chuyển đổi từ hệ tọa độ trắc địa sang hệ tọa độ vuông góc là: X = ( N + H ) cos B cos L; Y = ( N + H ) cos B sin L; Z = {N (1 − e 2 ) + H } sin B, Với: a N= . 1 − e 2 sin 2 B Và ngược lại, chúng ta có các công thức chuyển đổi từ hệ vuông góc sang hệ tọa độ trắc địa bằng các công thức như công thức Bouring hoặc công thức lặp. Ngoài ra, chúng ta có các công thức chuyển đổi giữa hệ tọa độ phẳng và hệ tọa độ trắc địa, nghĩa là chúng ta chỉ xác định hai tham số x và y từ hai tham số B và L hoặc ngược lại. 2.2. Mô hình tính toán song song trong GIS 2.2.1. Giới thiệu sơ lược về tính toán song song Xử lý hay tính toán song song là phương pháp sử dụng nhiều bộ xử lý tham gia cùng lúc giải quyết một công việc. Trên thế giới, nhiều ứng dụng được triển khai để xử lý song song. Ưu điểm của xử lý song song là thực hiện nhanh chóng và nhiều phép toán có thể xử lý cùng lúc. Đến nay, nhiều nghiên cứu về xử lý song song cũng như những ứng dụng được cài đặt. Và một tập phức tạp các vấn đề liên quan phát sinh phải giải quyết, bao gồm: - Mức độ song song hóa, nghĩa là, số lượng các xử lý có thể hoạt động cùng lúc. - Vấn đề quản lý dữ liệu, như phân chia và đồng bộ dữ liệu - Áp các quá trình xử lý vào các node xử lý. - Lập lịch thực thi cho các tác vụ. - Truyền thông giữa các tác vụ không trên cùng một máy Qua đó, các mục tiêu đánh giá cho một chương trình xử lý song song bao gồm: - Thời gian thực thi chương trình (program latency) - Băng thông (bandwidth): nghĩa là thông lượng của các tác vụ tương tự được lặp lại. - Tăng tốc (speed-up): tỉ số tốc độ giữa chương trình tính toán song song với một chương trình tuần tự. Theo đó, chúng ta có nhiều phân loại về phần cứng cũng như phần mềm trong lĩnh xử lý song song như: phân loại về mô hình bộ nhớ, phân loại về đồ hình kết nối, phân loại về xử lý tính toán (phân chia xử lý theo vùng dữ liệu hoặc phân chia xử lý theo phép toán). 401 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 Hình 1. Minh họa về đồ hình kết nối các bộ xử lý hình tháp phù hợp với bài toán ...