空间数据访问集成与分布式空间数据源对象查询

目前,针对空间数据库的访问与处理方法,无法满足分布式环境下异构数据源的服务化存取和面向空间数据源的对象查询处理需求。本文给出了数据网格环境下的分布式空间数据访问与查询的方法和实现,并在服务化查询处理过程中,嵌入符合SQL/MM查询规范的空间拓展函数,实现分布式空间数据对象查询和嵌入查询过程中的空间数据分析处理。在此基础上,给出空间数据对象查询树的构造过程,以及分布式空间查询工作流的执行流程。数据访问与集成策略在空间数据处理上的应用,对异构空间数据源协同处理等,涉及大规模空间数据存取访问的应用需求,有很好的理论和实际应用价值。     

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。     

地质图空间数据库建设中的拓扑关系处理

拓扑关系是空间数据库的核心.主要阐述拓扑关系的基本概念,详细介绍MAPGIS和ARC/INFO两大模块中,拓扑关系具体表现形式、处理方法及处理过程中的注意事项,形成了一套较为完善的工作流程,提高了工作效率,为今后的信息化提供了行之有效的工作方法.     

空间数据库中的三种查询优化方法

查询优化是数据库系统设计和实现所采用的一项重要技术,也是影响数据库系统性能的一个重要因素.文章对最新的几种空间数据库的查询优化方法如基于线性四叉树的快速邻域查询算法,大规模高维向量空间的快速范围查询法和基于柱子群算法的数据库查询优化,进行了对比概述,总结了其优缺点.     

空间约束对概念的提出与实现

等价类对数据库查询计划的生成与优化有重要作用。为了减少查询计划的搜索空间,空间数据库管理系统（Ingres）,将空间拓扑关系视为等价关系,并将空间拓扑关系沉入查询树底端先执行。由于非等值空间关系谓词不具备等价类的传递性,常常导致一些空间查询不能正确执行。本文提出了空间约束对的概念,即将非等值空间谓词连接的2个空间列、或某表的空间列与其空间索引表中的KEY列（记录了MBR）视为空间约束对。空间约束对除不具备等价关系的自反性、对称性和传递性外,其启发式策略仍可沿用等价类的相关规则。此外,本文还探讨了空间约束对在Ingres中的实现,并开展了相关的实证研究。实验表明：将空间拓扑谓词两端的属性视为空间约束对后,原本不能正确执行的查询语句,在改后的Ingres中能正确地找到较优执行计划。     

查询计划枚举中的空间启发式规则研究

在查询计划枚举空间巨大的情况下,空间启发式规则对排除一些不可行或低效的查询计划、提高系统的执行效率有重要意义。本文基于空间等价类、空间约束对的概念,提出了空间连接应建立在空间等价类或空间约束对上的启发式规则,构建了查询计划树中各类连接关系的放置规则以及空间等价类的连接递推规则,提出了空间索引替换表以及空间索引的若干放置规则。论文阐述了如何尽可能用低代价的空间操作,尽早过滤出较少的数据结果,降低参与后续运算的数据量,提高系统查询效率。最后,以空间查询案例为例,展示了这些规则在缩小枚举空间方面的作用。     

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。     

概率度量空间的拓扑

本文在用轮廓函数构造PM空间的闭包算子族(在Cech意义上)这一新的拓扑结构的基础上,讨论PM空间成为Hausdorff空间的条件,讨论了PM空间的收敛性和连续性。     

空间数据库引擎及其解决方案分析

解决用户应用系统与空间数据库间的数据传输成为空间数据库能否得以充分利用的关键问题。在众多解决方案中,空间数据库引擎备受关注。本文对几种常见的空间数据引擎ArcSDE、OracleSpatial、SpatialWare、DB2SpatialExtender和ImformixSpatialDataBlade以及SuperMapSDX ,从存储模型、进程管理、空间查询与索引、数据缓存技术以及二次开发等方面进行了分析。     

分布式空间数据库的体系结构研究

分布式空间数据库的体系结构一直是理论研究的热点和工程实践必须面对的问题。本文分析了目前分布式空间数据库体系结构的特点,然后提出了基于3层构架的分布式空间数据库体系结构。这3层分别是：本地空间数据模型层、统一的空间元数据模型层和统一的全局空间数据模型层。这种体系结构充分利用已有的成熟技术和优点。最后作者把这种体系结构用于广东省水资源规划信息管理系统,用于管理分布式的水资源规划信息。     

三维城市模型数据划分及分布式存储方法

随着信息获取技术的快速发展,地理信息数据每天以TB级的数量增加。三维城市模型数据作为三维GIS的重要内容,在数字城市和智慧城市建设过程中发挥重要作用。由于三维城市模型数据结构复杂,其数据量具有海量性,因此,高效地对三维城市模型进行划分及存储,以满足数据的长效管理及三维GIS系统的快速可视化数据调度和空间辅助决策需求,成为近年的研究热点。以往的数据划分方法导致划分区域在数据调度中变化频繁,使数据更新和管理变得困难,需寻找一种更为稳定且具有普适性的数据划分方法。本文分析了现有三维城市模型数据划分方法的不足,提出了基于拓扑关系模型的大比例尺图幅划分方法,并对划分后三维模型数据进行统一命名编码;借助非关系数据库MongoDB强大的海量数据组织及高效的多并发访问功能,构建了MongoDB分片集群服务器;对三维城市模型数据进行了单元划分,并采用规则建模软件City Engine进行建模,得到三维城市模型,借助非关系数据库软件MongoDB进行数据存储实验。结果表明,基于拓扑关系模型的大比例尺图幅划分方法适用于三维城市模型数据划分,划分后数据的存储效率明显提高,MongoDB数据库的多并发访问效率具有良好的稳定性。     

视图的分布式数据共享机制与更新技术

在分布式空间数据库系统中,空间数据共享一般采用基于数据快照的共享机制来实现。该技术方法的基础是在本地数据库中保存远程空间数据的副本,因而将造成大量的数据存储冗余,并使得数据的一致性维护困难。本文提出一种基于视图的分布式数据共享方法,通过建立远程空间数据表的本地视图,再为该视图建立由更新操作触发的行级替代触发器,并在该触发器内编码,以解决远程空间表的本地视图不可更新问题;并通过所扩展的视图更新和查询功能,实现分布式环境下远程空间数据的本地共享。基于Oracle 9i的应用实例验证了本文所提出的共享机制,取得了令人满意的效果。     

GML分布式广义空间数据引擎的研究

在解析GML规范与空间数据引擎前沿研究成果的基础上,提出了一种语义对象模式表达的分布式广义空间数据引擎(SDE)模型。在通用大型数据库平台与通信机制支持下,用语义对象模式的GIS语言构建了一个全新的分布式广义SDE模型。对模型开发成果的应用与今后努力的方向作了简要的介绍。     

基于拓扑谓词的空间拓扑关系相似性度量模型与应用

空间拓扑关系相似性度量是空间数据相似性度量的重要组成部分,它是空间数据检索和空间场景相似查询的基础和关键。本文旨在建立一种能够同时度量简单和复杂拓扑关系间的相似性度量模型。首先,以9个拓扑谓词提出一种简单拓扑关系间相似性度量方法,即定义简单拓扑关系之间距离为两个9交集矩阵之间的距离,从而得到简单拓扑关系之间的相似度。然后,综合考虑实体集合间的数量相似度和维数相似度,建立实体集合间的简单拓扑关系相似性度量模型,并在上述实体集合间简单拓扑关系相似性度量的基础上,采用分解-组合的策略先将复杂拓扑关系分解为若干个局部拓扑关系,通过组合局部拓扑关系之间的相似度,直至建立复杂拓扑关系间的相似性度量模型。实验表明,制图综合中的选取对空间实体集合之间拓扑关系相似度的影响最大,其他因素影响较小,因此,其能以拓扑关系相似度来度量制图综合对拓扑关系的改变程度。     

海量、异构矿业权核查数据的查询与优化

矿业权核查单个矿业权成果数据具有文件小、数量多、异构、多源等特点,对从海量、异构核查成果数据中快速查询并提取数据提出了挑战。本文探讨并建立了科学合理的数据模型,并提出综合应用表分区、存储过程、优化查询语句等数据库技术,有效提高了核查成果数据的访问与提取效率,为相同或类似应用需求提供了参考。     

分布式栅格空间数据库引擎设计与实现

栅格空间数据库引擎RasSDE是实现海量栅格数据的分布式查询和高效管理的关键。提出一种面向对象的栅格空间数据组织模型,设计了分布式四层RasSDE的体系结构,分析了数据库服务层、应用接口层、应用层等相关技术,讨论了RasSDE核心组件OMSAC开放多数据源空间数据访问组件的架构,给出了基于RasSDE的中国海监飞机扫描仪图像处理及三维仿真平台应用系统实例,系统实现面向对象的栅格空间数据组织、统一的海量栅格空间数据管理以及分布式栅格空间数据计算等主要目标。对RasSDE和ArcSDE的磁盘读写、网络传输综合性能对比试验表明,RasSDE的栅格数据网络传输效率比ArcSDE的要高,可以满足海量栅格空间数据传输的要求。