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空间索引技术及其GIS应用综述
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作者 陈俊杰 朱维 +1 位作者 王宪锴 赵志刚 《地理与地理信息科学》 CSCD 北大核心 2024年第2期1-10,共10页
空间索引技术可提供高效的空间数据组织与管理方式,以支撑海量空间数据的挖掘与分析。针对当前空间索引存在的知识体系不明晰、选择难等问题,该文通过文献调查法和CiteSpace工具,依据空间划分及映射方法将空间索引划分为基于树结构、格... 空间索引技术可提供高效的空间数据组织与管理方式,以支撑海量空间数据的挖掘与分析。针对当前空间索引存在的知识体系不明晰、选择难等问题,该文通过文献调查法和CiteSpace工具,依据空间划分及映射方法将空间索引划分为基于树结构、格网、空间填充曲线和地址编码的空间索引四大类,并综述其原理、空间结构、适用范围及在GIS领域的应用,最后对空间索引在数据组织、高效计算、可视化、可靠性等方面的研究进行展望。结论如下:基于树结构的空间索引最具普适性且可以处理多维度及多层次的数据,查询性能依赖于树结构的平衡性及数据的分布;基于格网的空间索引可以均匀划分空间以便于高效范围查询,却不适用于非结构化或动态数据集;基于空间填充曲线的空间索引可以在实现维度压缩的同时保持局部邻近性,但插入或删除数据可能导致整个曲线的重构难以频繁更新;基于地址编码的空间索引将语义地址信息转化为编码信息,便于高效检索,然而语义地址匹配仍存在较大误差和不确定性。研究结果可为空间数据组织和结构设计提供参考。 展开更多
关键词 空间索引 四叉树 格网 空间填充曲线 地址编码
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一种改进的自适应层次网格空间索引查询算法 被引量:5
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作者 周勇 何建农 涂平 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第7期159-161,165,共4页
海量空间数据的处理需要通过空间索引来提高效率。文章在深入研究层次网格空间索引技术的基础上,提出了一种基于内外块算法的层次网格空间索引查询算法,并结合已实现的SircGIS.NET系统,分析了它的性能,结果表明该算法大大地提高了层次... 海量空间数据的处理需要通过空间索引来提高效率。文章在深入研究层次网格空间索引技术的基础上,提出了一种基于内外块算法的层次网格空间索引查询算法,并结合已实现的SircGIS.NET系统,分析了它的性能,结果表明该算法大大地提高了层次网格空间索引的效率。 展开更多
关键词 层次网格空间索引 内外块 算法
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自动调配的层次网格空间索引技术 被引量:4
3
作者 周勇 何建农 涂平 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2005年第6期1401-1404,共4页
海量空间数据的处理需要通过空间索引来提高效率。在深入研究网格类空间索引技术的基础上,针对层次网格空间索引进行若干的改进,提出了有创造性的基于正态分布的第一层网格长宽自动调配算法和完全包含的重新定义算法,并分析了它们的性... 海量空间数据的处理需要通过空间索引来提高效率。在深入研究网格类空间索引技术的基础上,针对层次网格空间索引进行若干的改进,提出了有创造性的基于正态分布的第一层网格长宽自动调配算法和完全包含的重新定义算法,并分析了它们的性能。结果表明,改进的层次网格空间索引大大提高了索引的效率和自适应的能力。 展开更多
关键词 地理信息系统 层次网格空间索引 正态分布 完全包含
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基于空间索引的规则格网DTM内插算法研究 被引量:9
4
作者 吴焕萍 潘懋 +2 位作者 胡金星 马照亭 宋杨 《地理与地理信息科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2004年第1期43-46,共4页
从离散点内插规则格网数字地形模型 (DTM)方法的关键是如何提高待插点周围数据的搜索效率。该文针对离散点的空间分布特性 ,给出了基于网格分块和KD -Tree两种空间索引技术的规则格网内插方法。实验表明 ,这两种索引方法能显著提高搜索... 从离散点内插规则格网数字地形模型 (DTM)方法的关键是如何提高待插点周围数据的搜索效率。该文针对离散点的空间分布特性 ,给出了基于网格分块和KD -Tree两种空间索引技术的规则格网内插方法。实验表明 ,这两种索引方法能显著提高搜索速度 ,算法内插效率较高。最后 ,在算法效率分析的基础上 ,对两种索引方法所适应的条件进行了讨论。 展开更多
关键词 空间索引 DTM 内插算法 网格分块 规则格网 数字地形模型
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基于固定网格划分和面向类对象的四分树空间索引机制 被引量:15
5
作者 史杏荣 孙贞寿 曹爱军 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 1998年第10期24-31,共8页
本文针对地理信息系统中的空间对象形状的不规则性和空间查询区域的不规则性,提出了一种基于固定网格划分的四分树空间索引机制,称之为CELLQTREE。为了有效地减少空间查询的检索操作的范围,引入了面向类对象的二级查询技术... 本文针对地理信息系统中的空间对象形状的不规则性和空间查询区域的不规则性,提出了一种基于固定网格划分的四分树空间索引机制,称之为CELLQTREE。为了有效地减少空间查询的检索操作的范围,引入了面向类对象的二级查询技术,有效地提高了地理信息系统GIS(GeographicInformationSystem)应用系统的性能。文章详细地讨论了它的空间索引机制、面向类对象的空间信息的查询、数据结构。 展开更多
关键词 GIS 空间对象 空间索引 空间查询 网格 四分树
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环首都圈植被分布与可吸入颗粒物的空间相关性 被引量:8
6
作者 冯仲科 毛海颖 李虹 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期220-227,共8页
为了分析空气中可吸入颗粒物含量与植被覆盖间的关系,进而为减轻雾霾污染提供依据和参考,该文立足于环首都地区的环境污染程度,对环首都地区的空气可吸入颗粒物进行了相关的研究和分析,建立以环首都地区100 km为单位的圈层,并对该... 为了分析空气中可吸入颗粒物含量与植被覆盖间的关系,进而为减轻雾霾污染提供依据和参考,该文立足于环首都地区的环境污染程度,对环首都地区的空气可吸入颗粒物进行了相关的研究和分析,建立以环首都地区100 km为单位的圈层,并对该圈层下植被、土壤、环境、地形等重要因子按照不同矩形格网尺度进行划分,并取格网中心点作为研究点。并以环首都地区2013年的植被分布特点和规律为基础,按照矩形格网法通过地统计学Moran’s I法结合SPSS软件非线性回归分析植被分布与空气中可吸入颗粒物浓度间随距离变化的关系。经过 Moran’s 指数法分析得出环首都地区植被分布与可吸入颗粒物间随着格网尺度的增大而自相关性降低,植被盖度的自相关影响范围是6620~7131 m,可吸入颗粒物自相关影响范围是2998~6864 m。通过SPSS软件的非线性回归分析得出植被分布与可吸入颗粒物间的空间相关性影响距离是41.87 km,标准误差P均在0.001~0.003之间,相关系数R2均在80%以上,非线性回归模型拟合较好,更好的说明了环首都地区植被分布与环境污染间的空间相关关系,为日后对其他地区的植被与环境污染指数的相关性分析的研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 植被 气体 地统计 莫兰指数 格网 空间相关性
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一种基于网格索引的空间连接查询处理优化算法 被引量:5
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作者 乔百友 邓增安 +3 位作者 王秋杰 朱红印 孔德福 王国仁 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2014年第10期2243-2248,共6页
针对云环境下的空间数据连接查询处理问题,提出一种基于MapReduce框架的高效空间连接查询处理优化算法.该算法采用网格划分方法将数据空间划分成大小相同的网格单元,并将其中一类数据集中的每个空间对象,按照其中心点的位置划分到所在... 针对云环境下的空间数据连接查询处理问题,提出一种基于MapReduce框架的高效空间连接查询处理优化算法.该算法采用网格划分方法将数据空间划分成大小相同的网格单元,并将其中一类数据集中的每个空间对象,按照其中心点的位置划分到所在的网格单元中,从而避免了连接对象的复制,网格单元之间根据其所包含数据对象的交叠关系构建网格索引;对另一类数据集中的对象,仅将其复制到与网格单元中数据有交叠的网格单元,从而过滤掉不可能有连接结果的数据对象,大大减少了后续的连接计算代价.合成数据和真实数据集上的大量实验表明,本文提出的空间数据连接查询处理优化算法在性能上明显优于原有SJMR查询处理算法. 展开更多
关键词 连接查询 MAPREDUCE 空间数据 网格索引
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基于非均匀多级网格索引的矢量地图叠加分析算法 被引量:8
8
作者 王少华 钟耳顺 +2 位作者 卢浩 张小虎 张珣 《地理与地理信息科学》 CSCD 北大核心 2013年第3期17-20,69,共5页
矢量地图叠加分析在实际场景使用中经常需要处理各种大规模复杂空间数据,因此算法整体分析效率的提升尤其重要。该文重点针对较大多边形对象和大量较小多边形对象的叠加分析使用场景,提出了一种有较强针对性的基于非均匀多级网格索引的... 矢量地图叠加分析在实际场景使用中经常需要处理各种大规模复杂空间数据,因此算法整体分析效率的提升尤其重要。该文重点针对较大多边形对象和大量较小多边形对象的叠加分析使用场景,提出了一种有较强针对性的基于非均匀多级网格索引的矢量地图叠加分析(Non-uniform Multi-level Grid Index Overlay,NMGIO)算法,包括索引构建、网格过滤、叠加计算、拓扑构面4个步骤,通过对待分析数据集和叠加对象双向建立非均匀多级网格索引,利用数据的空间分布特点从根本上提升叠加分析效率。同时给出了算法整体时间复杂度和由C语言实现的原型系统叠加分析效果验证。 展开更多
关键词 地理信息科学 矢量地图 非均匀多级网格 空间索引 叠加分析
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面向对象空间数据组织方法与应用研究 被引量:11
9
作者 白晓东 黄为民 《南京师大学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2001年第4期37-42,共6页
总结了当前空间数据组织的一般方法和各种应用 ,并基于面向对象的方式 ,在空间对象类的组织和管理。
关键词 面向对象空间数据库 对象关系数据库 网格索引 SVG 空间数据组织 对象管理 WEBGIS
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一种有效的混合空间索引机制 被引量:4
10
作者 吴敏君 郭永洪 陈天滋 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第29期193-197,共5页
论文结合网格索引和R树索引的特点,提出了一种基于粗分网格和聚类R树的混合索引方案(HSIBGR)。该方案首先将矩形地理空间进行粗网格划分建立一级索引,然后针对每个小网格建立基于R树的二级索引,采用聚类技术处理溢出R树结点的分裂。论... 论文结合网格索引和R树索引的特点,提出了一种基于粗分网格和聚类R树的混合索引方案(HSIBGR)。该方案首先将矩形地理空间进行粗网格划分建立一级索引,然后针对每个小网格建立基于R树的二级索引,采用聚类技术处理溢出R树结点的分裂。论文还对HSIBGR索引机制进行了理论分析和实验验证,结果表明HSIBGR索引机制能有效地减少存储开销,提高检索效率,具有良好的性能。 展开更多
关键词 网格索引 R树索引 混合索引 空间索引
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两种空间索引结构在供水信息系统中的应用和对比 被引量:7
11
作者 刘荣 周宏军 田为春 《东华理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2008年第4期369-373,共5页
空间索引是空间位置到空间对象的映射关系,当前数据库尤其是地图数据库搜索的关键问题就是速度,而提高搜索速度的核心技术就是空间索引。介绍了几种不同的空间索引技术,探讨了利用格网单元索引和R树索引装封边界的过程。通过实验比较了... 空间索引是空间位置到空间对象的映射关系,当前数据库尤其是地图数据库搜索的关键问题就是速度,而提高搜索速度的核心技术就是空间索引。介绍了几种不同的空间索引技术,探讨了利用格网单元索引和R树索引装封边界的过程。通过实验比较了两种索引技术加载数据库时的搜索时间,得出了有益的结论。并根据实际应用比较各索引技术之间的优劣。 展开更多
关键词 空间索引 R—Tree 格网索引 数据结构
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多维空间索引结构SHG-Tree(英文) 被引量:1
12
作者 刘胤田 刘应明 +2 位作者 徐开阔 曾涛 唐常杰 《计算机科学与探索》 CSCD 2009年第1期68-90,共23页
R-Tree及其变种的多维索引结构在数据的操作过程中通过对空间的分隔和不断调整将整个空间划分为大小不等的子空间以容纳足够的空间对象,这种方法能有效地实现多维空间对象的索引,但不能避免频繁的节点分裂与重组操作所造成的计算开销,... R-Tree及其变种的多维索引结构在数据的操作过程中通过对空间的分隔和不断调整将整个空间划分为大小不等的子空间以容纳足够的空间对象,这种方法能有效地实现多维空间对象的索引,但不能避免频繁的节点分裂与重组操作所造成的计算开销,也不能避免对叶子节点中的候选对象进行空间匹配所带来的计算开销。提出了一种能有效解决上述问题的索引结构:SHG-Tree。基于SHG-Tree的索引方法将多维空间划分为不同粒度的格子单元并将这些格子单元通过SHG-Tree按空间包含关系组织为层次树结构,同一层的格子互不相交且空间范围固定。空间对象通过文中提出的线性化方法转换为一系列不同粒度的互不相交的空间格子,进而将对象在其覆盖的格子中注册以实现空间对象至SHG-Tree的映射。查询操作只需将查询条件映射为相应的格子并取出这些格子中的对象作为查询结果。这种索引结构能有效减少节点的分裂和组合带来的计算开销,也解决了传统R-Tree索引中对于叶子节点中的候选对象进行区域匹配的计算开销。基于SHG-Tree的索引结构支持包括相交查询、区域查询、包含查询、top-N查询、k-NN查询等常用的多维查询,实验表明SHG-Tree能在毫秒级实现各种空间查询。 展开更多
关键词 空间索引 空间超立方格子树 对象线性化
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一种面向移动导航设备的电子地图空间索引结构 被引量:2
13
作者 方钰 蒋昌俊 陈林 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期310-316,共7页
传统的R-tree系列和四叉树系列对数据对象的多级显示没有给予足够的支持,在小比例尺地图的显示过程中,影响了检索效率.即使是支持多级显示的R-tree的各种变形,也由于对资源的要求而不能满足嵌入式设备的应用需求.针对嵌入式设备数据I/O... 传统的R-tree系列和四叉树系列对数据对象的多级显示没有给予足够的支持,在小比例尺地图的显示过程中,影响了检索效率.即使是支持多级显示的R-tree的各种变形,也由于对资源的要求而不能满足嵌入式设备的应用需求.针对嵌入式设备数据I/O的特点,从地图数据的分级显示、顺序与批量访问、索引数据的优化等多方面入手,提出了一种基于多级Hilbert网格的线性索引结构.实验证明该索引结构在空间利用率和查询性能等方面与传统的空间索引技术相比有明显的改善,并在上海市交通信息网格移动交通信息服务终端上获得了良好的实施效果. 展开更多
关键词 导航电子地图 空间索引 Hilbert网格
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基于GPU的一类地理多智能体系统并行仿真研究 被引量:1
14
作者 赵元 程家昌 +1 位作者 王璐 胡月明 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期396-403,共8页
针对当前地理多智能体建模存在着计算成本高、配置复杂、运算加速性能不高的问题,以杜能模型为例,提出基于GPU并行技术的一类地理多智能体仿真与优化方法。通过构建空间索引网格的方法,动态维持智能体与空间索引网格的关联关系,提高地... 针对当前地理多智能体建模存在着计算成本高、配置复杂、运算加速性能不高的问题,以杜能模型为例,提出基于GPU并行技术的一类地理多智能体仿真与优化方法。通过构建空间索引网格的方法,动态维持智能体与空间索引网格的关联关系,提高地理多智能体系统的仿真运行效率。研究结果表明:采用GPU并行技术,能够使多智能体系统的运行性能得到明显提升,对开展大规模数据下的空间系统多智能体仿真建模具有重要意义。 展开更多
关键词 空间索引网格 多智能体系统 并行计算 GPU
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一种GIS自适应层次网格空间索引算法 被引量:10
15
作者 王映辉 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第9期58-60,共3页
分析了目前常用的空间索引算法的缺点,对应用最为广泛的网格空间索引数据结构进行了剖析;在描述了网格空间索引算法的同时,依据空间实体外接矩形的几何特性,给出了具有自适应能力的改进型网格空间索引算法———自适应层次网格空间索引... 分析了目前常用的空间索引算法的缺点,对应用最为广泛的网格空间索引数据结构进行了剖析;在描述了网格空间索引算法的同时,依据空间实体外接矩形的几何特性,给出了具有自适应能力的改进型网格空间索引算法———自适应层次网格空间索引算法;最后分析了此算法的自适应性和索引效率。 展开更多
关键词 分布式GIS 网格空间索引 自适应 算法
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一种简单的基于固定网格的空间直线索引算法 被引量:2
16
作者 吴大瑞 何钦铭 《江南大学学报(自然科学版)》 CAS 2005年第4期394-396,406,共4页
介绍了空间索引的功能,建立了空间索引的方法.针对地理信息系统中空间索引的重要性,以及在地理信息系统空间元素中直线和由直线组成的复合元素占了绝大部分的现象,改进了一种图形学中常用的直线生成算法,以快速建立基于固定网格的直线... 介绍了空间索引的功能,建立了空间索引的方法.针对地理信息系统中空间索引的重要性,以及在地理信息系统空间元素中直线和由直线组成的复合元素占了绝大部分的现象,改进了一种图形学中常用的直线生成算法,以快速建立基于固定网格的直线空间索引的算法,并分4种情况进行分析.本算法具有原理简单、易于实现等特点,并且在作者开发的一个GIS项目中得到了具体应用. 展开更多
关键词 空间索引 DDA算法 固定网格 地理信息系统
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基于三维网格-R树的混合索引方法研究 被引量:7
17
作者 刘永山 龚翔 +1 位作者 孔德瀚 单磊敬 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2020年第2期138-149,共12页
针对三维场景下空间数据分布不均匀呈现区域密集的问题,本文提出并建立了三维网格-R树混合索引结构,在此基础上给出详细的维护与查询算法。该混合索引结构综合了网格快速划分三维空间以及R树高效查询的优点,较好地解决了海量非均匀分布... 针对三维场景下空间数据分布不均匀呈现区域密集的问题,本文提出并建立了三维网格-R树混合索引结构,在此基础上给出详细的维护与查询算法。该混合索引结构综合了网格快速划分三维空间以及R树高效查询的优点,较好地解决了海量非均匀分布的三维数据的快速管理、查询问题。最后针对上述混合索引结构模型构建了实验系统,对不同大小、不同分布下的数据集进行范围查询、k近邻查询对比测试,实验结果均表明了该混合索引结构在查询方面的良好性能。 展开更多
关键词 空间数据 混合索引结构 网格 R树 三维网格-R树
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配电网网格化规划中空间负荷预测方法研究 被引量:9
18
作者 蒋建东 李瑞杰 《郑州大学学报(理学版)》 CAS 北大核心 2021年第1期120-126,共7页
根据配电网网格化规划的要求,在电网规划供电单元、供电网格、供电区域划分的基础上,自下而上给出了3个层级的空间负荷预测方法。在供电单元层级,针对负荷密度法过程中负荷密度指标的选取,提出用S型曲线模型来确定过渡年负荷密度指标的... 根据配电网网格化规划的要求,在电网规划供电单元、供电网格、供电区域划分的基础上,自下而上给出了3个层级的空间负荷预测方法。在供电单元层级,针对负荷密度法过程中负荷密度指标的选取,提出用S型曲线模型来确定过渡年负荷密度指标的方法,并给出了供电单元内同时率的计算方法,以此来确定供电单元负荷;对于供电网格层级,考虑供电单元间的同时率,给出了供电网格的负荷预测方法;由于供电网格为面积较大的综合型区域,它们之间的同时率接近于1,因此供电区域负荷为供电网格负荷直接相加。各个层级的负荷预测方法较传统的总量负荷预测更为精细化,为网格化规划中的高中压电网规划奠定了基础。 展开更多
关键词 网格化规划 空间负荷预测 负荷密度法 负荷密度指标 同时率
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用格网法建立离散点的空间权矩阵方法研究 被引量:1
19
作者 张松林 张昆 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2008年第6期87-90,100,共5页
研究了生成离散点的空间权矩阵最常用的方法,将其归纳为基于拓扑关系的方法和基于距离的方法两大类:前者是基于邻接关系生成权矩阵,后者是根据距离建立权矩阵。研究指出了这些方法在某些情况下的不足。在此基础上提出一种基于格网生成... 研究了生成离散点的空间权矩阵最常用的方法,将其归纳为基于拓扑关系的方法和基于距离的方法两大类:前者是基于邻接关系生成权矩阵,后者是根据距离建立权矩阵。研究指出了这些方法在某些情况下的不足。在此基础上提出一种基于格网生成空间权矩阵的方法,并用模拟算例验证了该方法的可行性及其在空间点分布极不均匀情况下的优势。 展开更多
关键词 空间权矩阵 离散点 格网法 MORAN指数 模拟算例
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基于等值线的海区网格插值算法研究 被引量:1
20
作者 季民 李婷 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2009年第B12期328-330,334,共4页
为了将人类长期海洋观测所获取的矢量等值线数据与遥感反演等所获取的栅格数据进行比对运算,存在由等值线到海区网格的插值需求。以海洋表层水温矢量等值线为例,运用具有层次嵌套关系的三级分辨率海区网格,对等值线进行了离散化,通过建... 为了将人类长期海洋观测所获取的矢量等值线数据与遥感反演等所获取的栅格数据进行比对运算,存在由等值线到海区网格的插值需求。以海洋表层水温矢量等值线为例,运用具有层次嵌套关系的三级分辨率海区网格,对等值线进行了离散化,通过建立离散点与海区网格之间的空间索引关系,并运用顾及方向的单点移面平均加权法,进行了海区网格点插值运算过程的研究。 展开更多
关键词 矢量等值线 海区网格 单点移面插值运算 海洋表层水温 空间索引
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