基于Shark/Spark的分布式空间数据分析框架

随着空间数据的与日俱增,传统依托于单节点的空间数据管理方法,已难以满足海量数据高并发的需求。云计算的兴起带来机遇与挑战,分布式技术与数据库技术的优势互补,为云计算下高效的数据管理提供了可能。本文提出一种在分布式计算引擎（Shark/Spark）中集合之关键技术（包括空间数据映射、空间数据加载、数据备份及空间查询等）,将空间数据库对空间数据的高效存储、索引及查询优势与分布式计算引擎对复杂计算的优势相结合,实现一种基于Shark/Spark的分布式空间数据分析框架。在具体实现中,通过空间自定义函数和空间函数下推2种方式实现空间查询,结果表明,影响返回结果数据量的空间查询更适合下推给空间数据库完成,而不影响返回结果数据量的空间查询,利用分布式计算引擎直接运算更有优势。同时,通过与现有的一种分布式GIS方案（ArcGIS on Hadoop）对比发现,空间数据库的空间索引可有效提高查询效率,空间数据管理也更加独立。     

Linux环境下的GIS基础平台研发

基于Unix／Linux的GIS基础平台是目前国内GIS业界一个全新的研发领域。在此详细介绍了完全基于Unix／Linux环境研发的GIS基础平台的结构和特点,包括系统总体结构、跨操作系统平台的空间数据库引擎和管理系统、基于Linux的空间操作与应用服务平台、基于CORBA的跨操作系统的分布式协同控制环境、基于Linux的客户端操作环境和基于Java的元数据库管理系统等内容,阐述了数据处理流程,讨论了Linux集成开发环境、CORBA中间件平台和数据库管理系统的集成开发方法,并简要介绍了支持系统二次开发的空间数据管理API的功能特色。     

开放式空间数据库访问接口的开发应用

GIS应用的快速发展对异构空间数据库互联互访提出了更高的要求。本文对现有的多种异构空间数据库互操作模式进行了对比分析,指出了各种模式的特点及其不足,在此基础上,提出了一种开放式空间数据库互联互访(OGDC,Opening Geospatial Database Connectivity)的策略与规范,以及由各家GIS平台软件厂商共同制定标准接口,再由数据库开发厂商或数据提供厂商按照标准接口进行开发实现的新模式。本文对OGDC的设计思路、技术特点和应用情况进行了分析,设计了地理空间数据库的数据访问对象模型及接口,并使用国产空间数据库软件BeyonDB,对OGDC作了开发和实验验证。实验表明,OGDC可以较好地兼顾空间数据互联互访中系统功能、效率和易用性等方面的需求,为异构空间数据库的标准化共享和持续利用提供了一种较为可行的解决方案。     

4D产品的空间数据库结构设计

主要研究了4D产品(DEM、DOM、DRG、DLG)空间数据库结构设计,将4D产品通过空间数据库引擎ArcSDE存储在大型商业关系数据库管理系统Oracle8i中。在Oracle中可以建立不同的关系表来存储一些4D产品。由于采用关系数据库管理空间数据符合OpenGIS规范,这将增加空间数据的互操作性,并能使GIS融入IT技术的主流。     

多尺度地理空间数据的分布式存储与管理

多尺度地理空间数据分布式存储与管理技术为建立分布式网络地理信息系统、实现多尺度、多数据类型数字地理信息产品一体化分发和应用提供技术支撑。本文重点讨论了地理空间数据分布与存储模型体系、空间数据在关系数据库中的一体化存储与管理方法、空间数据库引擎技术、多尺度地理空间信息一体化管理体系结构等问题。     

罗布泊“大耳朵”地区多源遥感影像数据库的设计与实现

目前,由空间数据引擎管理遥感影像数据的技术已经非常成熟,但在对多源遥感影像数据的合理组织和有效管理以及数据共享方面,还需要寻求更有效的方法。本文在分析不同遥感影像类型的基础上,结合罗布泊“大耳朵”地区研究的需要,设计实现了该区多源遥感影像数据库。讨论了逻辑上设计相同空间分辨率和不同空间分辨率的多源遥感影像数据存储的方法。即根据遥感影像数据的空间分辨率进行分类,并通过遥感影像元数据表建立多源遥感影像数据之间的逻辑关联来组织和管理影像数据的设计方法。该方法的成功运用,为多源遥感影像数据库的设计与建设提供了参考。     

地理空间数据库性能测试软件的设计与实现

空间数据具有空间位置、非结构化、空间关系,以及海量数据等特征。因此,对空间数据的存取性能,成为评价地理空间数据库极其重要的指标之一。BeyonDB是在国家"863"项目支持下研发的具有自主知识产权的地理空间数据库系统。目前,国内还没有支持地理空间数据库性能对比测试的工具软件,因此,为客观衡量BeyonDB的性能指标,有必要研发一种地理空间数据库性能对比测试的软件。本文分析了地理空间数据库性能对比测试软件的功能目标,采用面向对象的设计思想及方法,合理使用软件设计模式,进行了软件的总体框架与主控、功能命令、空间数据访问,以及测试结果输出等关键类的详细设计。介绍了实现该软件功能的方法、开发工具,以及主界面、文档输出界面等。最后,对软件的设计研发工作予以总结,提出今后的研究重点。     

可扩展的分布式矢量空间数据库集群原型系统研究

空间数据获取手段呈现多样化,其数据集每天以PB级的速度在增长,如何高性能地存储、高效处理海量空间数据成为重点问题。基于空间数据库集群系统,提出了Geohash的矢量空间数据分片存储方法,通过该分片方法实现了空间数据的并行导入、分布式矢量空间数据查询。通过实验分析了分布式矢量空间数据库在真实数据集以及虚拟数据集下的读写性能。实验表明:考虑空间分布特征的分布式空间数据库集群在空间查询性能和并发访问性能方面具有更好的扩展性。     

基于Geodatabase模型的空间数据库设计方法

近年来,利用空间数据库存储和管理空间数据,成为GIS领域研究的热点问题,其关键是空间数据库的设计。针对这方面研究相对较少的现状,作者以Geodatabase空间数据库设计为例,对空间数据库设计过程中所涉及到的关键技术和疑难问题进行了论述,提出了分析数据、选择模型、划分实体、确定关联、映射转换等设计步骤中需要遵循的设计原则,强调了CASE工具与UML建模在空间数据库设计中的重要作用。     

循环经济GIS数据库空间冲突的确认方法研究

空间冲突的确认是空间冲突检测和处理不可缺少的重要环节。本文只是对线目标间空间冲突的确认方法进行了初步的探讨,给出了数据库更新背景下线线空间冲突的确认方法。该方法综合考虑空间数据精度、目标类型、时态、语义等因素,利用元数据、DLG、DRG、影像数据以及专家经验等对检测出的空间冲突进行人机交互确认。     

基于ArcSDE的国家基础数字正射影像数据库研究与实践

数字正射影像具有地图的几何特征和影像特征,直观易读、信息量丰富、获取快捷,已经得到社会各界的高度认可,成为应用越来越广泛的基础地理数据资源。本文从海量数字正射影像数据管理与分发服务的角度出发,通过对空间数据库技术的发展趋势探讨,结合ArcSDE空间数据引擎的体系结构和数据模型,针对国家基础数字正射影像的数据源特点和建库要求,提出了基于ArcSDE的国家基础数字正射影像数据库建设思路和解决方案,开展了基于ArcSDE的国家基础数字正射影像数据库的存储模式研究和集成建库实践,实现了国家级海量数字正射影像数据的有效组织、安全存储、统一管理和分发服务。     

使用最简几何基元构建3维空间数据模型

在对现实世界进行高度抽象化的表达过程中,许多学者和机构提出了多种空间数据模型(或称之为空间数据结构)。文章首先总结了现有模型所使用的基本几何要素,并对其利弊进行了讨论;然后总结了使用这些几何要素进行组合、扩展以构建更为复杂的空间实体的理论即空间数据建模理论,同时也对不同理论的适用性和局限性进行了讨论。笔者随后以4维空间为基础,从空间内嵌的角度去思考不同维度下的空间构成,得出了3维空间的最简基本要素,并通过对比相关文献对geometric primitives的中文翻译将其命名为"几何基元"。在此基础上笔者探讨了3维几何基元构成空间实体的数学表达本质,论述了依此几何基元构成的空间实体之间基本拓扑关系的表达方法。最后笔者设计了一套数据结构以系统构建空间数据模型,该模型有利于实现3维空间数据库,可为形成3维数据资产提供基础。本文的结论认为,该3维空间数据模型可以有效地解决体3维和表面3维的模型一致性问题,提供了结合"地学3维"和"3维数字城市"等不同应用系统的途径;同时可将当前的2维地理信息系统自然地扩展到3维;另外还可以为3维空间分析和专门的3维渲染引擎提供理论支持。     

地质图空间数据库建设数据质量控制研究与实践——以1:25万区域地质图空间数据库建设为例

质量控制是地质数据生产和数据库建设的生命线。本文依据《数字地质图空间数据库标准》(DD2006-06),对采用"数字化地质图"和"数字地质图"的数据建设空间数据库的方法流程和质量控制进行了系统分析,提出了两种建立空间数据库的技术流程和质量控制措施。该方法在全国1∶25万区域地质图空间数据库建设中进行了实践应用,很好地规范了空间数据的生产和数据库的建设,保证了质量。实践证明研究提出的空间数据生产和数据库建设技术流程与质量控制措施先进、实用,可操作性强,具有广泛的推广意义。     

基于现代信息技术的汉唐时期新疆境内丝绸之路信息发布系统的研究与实现

以西汉、东汉、唐朝三个历史时期为研究时间域,以新疆境内的古丝绸之路为研究空间域;根据搜集的相关历史文献资料并对其进行分析,将得到的西域三十六国域址、人口、军事等信息存入MySQL数据库中;结合地理信息系统（GIS）及遥感（RS）技术,将传统的纸质地图转变成电子地图并发布相应的本地地图服务;最后,利用PHP及Flex网络技术,将前期制作的电子地图发布到Internet上,供公众浏览、查询、学习交流等之用。本研究将传统的考古学与现代信息技术进行结合,实现了两者的完美融合,弥补了传统考古学过于专注学术研究而忽略应用的缺陷,为公众免费提供服务的同时,也为丝绸之路的进一步研究提供参考资料,同时为丝绸之路的申遗工作奠定基础。     

3维GIS技术进展

从基本概念、应用需求和技术动态等方面就3维GIS技术的发展与演进进行了简要评述.强调了专业化与大众化两种应用对3维GIS提出的不同挑战.     

基于空间信息源的多尺度地形图智能化缩编体系研究与实践

各种比例尺地形图担负着不同的社会、经济职能,多尺度地形图生产和建库,是基础地理信息系统建设的重要内容,也是信息库建设的重点和难点。以往获得较小比例尺地形图成果,一是按照尺度划分规则分别测绘,二是采用制图综合软件逐级梯度缩编,无论哪种方法都存在着效率低、时间长、更新困难、质量因人而异的缺陷。研究采用新的技术方法,基于空间信息源的多尺度地形图智能化缩编,借助空间信息数据库的整体性、适应性、拓展性、算法先进性和超强分析能力,运用空间信息拓扑关系,建立基本比例尺图形数据库,在信息数据库中智能化完成梯级比例尺缩编、跨比例尺缩编及任意比例尺缩编,自动建立相应比例尺图形数据库,同时保障多尺度图形数据库及时更新和维护,克服传统方法测制与缩编各级比例尺地形图的弊端,保障系列比例尺地形图与基本比例尺图形数据库的一致性、实时性,满足各层次、各行业用图需求,方便快速建立城市DSM地表模型和空间真三维地理模型。该方法具有成本低、速度快、精度高、通用性强、按需供图的特点和优势。湘潭市数字城市工程实践证明:基于基础信息源数据进行地形图智能化缩编的体系、架构、理论和方法是可行的,且具有广泛的社会推广应用价值。     

数据库技术在地球物理勘探中应用现状及发展趋势

本文综合论述了国内外计算机数据库技术在地球物理勘探中的应用现状.指出90年代地球物理勘探数据综合解释处理系统将是数据库技术、方法处理、以及图显处理技术三位一体的综合化发展阶段.在应用数据库技术中关系数据模型的数据库管理系统DBMS将以国际ISO组织推荐的美国ANSI标准SQL数据库管理系统ORA-CLE为应用主潮流方向,我们在解释处理系统的研制中必须明确这一点.     

基于Hibernate Spatial构建松散耦合地图服务的技术方法

通过对Hibernate Spatial和JTS的研究,基于SOA体系架构,提出以服务方式,构建松散耦合地图服务的技术方法,实现将空间信息对象化表达及存储到数据库中,最终实现松散耦合地图服务.通过应用上述技术方法体系,结合某部级部门地理信息数据,实现了基于网络通过Rash方式展示地图,集采集、查询、数据备份恢复于一体的应用系统,实现了跨数据库的数据备份及恢复功能,实践表明,这是一个行之有效的方法.     

面向对象数据模型构建GIS一体化数据库的应用研究

由于GIS是集图形、图像、属性等多种数据源于一身的空间信息管理系统,因此当前该领域研究热点之一就是如何构建一体化的数据管理机制。本文首先分析了现有GIS空间数据库管理机制的不足,然后介绍了目前数据库领域中一种新型的数据模型--面向对象数据模型,分析了采用面向对象数据模型建立GIS空间数据库的现实意义和优势,对开发基于面向对象数据模型(OODM)的GIS一体化数据库技术路线进行了初步研究,并对有关实现方法进行了比较,最后展望了面向对象数据模型在GIS中应用的两个拓展领域。     

基于网络的空间信息表达研究

本文结合我国目前“数字省区”空间信息共享建设对于空间信息网络表达的需求,深入分析了空间信息共享系统中多种空间信息的网络表达问题,以及实现共享空间信息网络表达所需要解决的3个基本问题。研究了基于XML的空间信息网络表达实现技术。该研究对于空间信息共享系统中实现空间信息网络分布式表达和系统共享空间信息的潜在价值有重要意义。最后通过“数字省(区)”建设的实践,实现了该研究成果的应用系统。