分布式空间拓扑连接查询优化处理算法

针对传统分布式数据库查询应用于分布式空间数据库查询带来的传输和处理代价高的问题,本文结合已有分布式跨边界片段连接优化方法,深入研究了分布式空间拓扑连接查询处理,提出跨边界连接优化的空间查询优化算法,丰富了传统的分布式查询的关系代数等价变换规则。同时,针对不同片段连接类型的分布式空间查询全局优化策略,实现了分布式空间查询分解与数据本地化,从而优化分布式查询中的数据传输所付出的高昂代价。最后,提出了结点归并、连接归并树、执行结点、执行计划树等分布式查询优化方法,利用相应归并和优化算法将全局空间查询转化为各个场地局部空间数据库的具体执行计划,消除分布式查询中的冗余计算,优化查询计算策略,从而解决分布式空间查询中的处理代价高的问题。通过分布式空间查询实验表明,本文的算法能够较好地提高分布式空间查询的性能。     

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.     

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。     

一种异构多核架构快速查询多边形图层间空间关系的方法

目前,空间关系查询中常用的Plane Sweep 算法是一种串行方法,而关于多核CPU的并行查询算法,在面对海量数据查询时,由于CPU核心数及线程数量的限制,其难以满足查询效率需求。针对该问题,本文提出了一种全新的异构多核架构多边形图层间空间关系查询的并行算法。首先,利用STR 树索引过滤不相交的多边形;然后,对过滤后多边形的线段构建四叉树索引,利用CPU+GPU架构并行计算线段的相交以判断多边形环间的拓扑关系;再根据环间的拓扑关系计算多边形间的维度扩展九交模型(DE-9IM)参数值,据此确定多边形间的空间关系;最后,通过实验验证了该算法的准确性和高效性。实验表明,本算法能有效缩短大数据量的空间查询时间。在实验中逐渐增加目标数据集和源数据集多边形的数量,当两数据集都为50 000 个多边形时,以包含关系为例,相比于ArcGIS,本文提出的算法可达到2 倍的加速比。     

空间数据库模型概念与结构研究

空间数据库模型是实现地理信息系统的基础,它决定了客观世界中的空间实体将以何种方式在计算机系统中被抽象、存储和管理。传统地理信息系统的空间数据库采用空间数据和属性数据由关系数据库和文件系统分别管理的机制,这种机制在当今面向对象的思想日益得到深入应用以及地理信息系统应用开发日益复杂的趋势之下,暴露出描述能力不足、实现复杂以及不利于空间数据共享等问题。针对这些问题,在此结合OGC(OPEN GIS CONSORTIUM)给出的空间实体存储规范和Oracle Spatial的数据格式,着重讨论了结合关系数据库和面向对象思想的对象-关系数据模型。     

基于网络约束方法的交通事故空间点格局分析

研究一种基于路网约束空间格局方法在交通事故分析中的应用,以武汉市13个区交通事故为研究对象,将交通事故抽象成道路网上的点要素,采用路网约束下的核密度估计方法,讨论其空间分布格局并与平面空间点聚类分析的结果进行对比分析,最后采用局部Moran's Ⅰ方法对道路基本单元网络核密度估计结果值进行判别,揭示0.01显著性水平下的武汉交通事故易发路段。实验结果表明,网络核密度估计算法可直观体现事故沿城市道路网的聚类模式,对核密度结果进行的局部Moran's Ⅰ统计方法能够有效地应用于易发路段的鉴别。     

一种面向栅格的空间-属性双重约束聚类方法

针对栅格数据,传统聚类方法大都基于专题属性进行聚类,分裂了栅格对象的空间特性与专题属性,而兼顾空间与专题属性的现有空间聚类方法又存在算法复杂、参数设置多等问题,因此本文提出了一种面向栅格的空间-属性双重约束聚类算法（A Raster-oriented Clustering Method with Space-Attribute Constraints, RoCMSAC）。RoCMSAC利用栅格数据空间邻域和空间连通特性,重新定义栅格簇的相似性度量准则,通过属性均质簇生成,空间相邻栅格簇合并和空间邻近栅格簇合并3个步骤对栅格数据进行空间-属性双重约束聚类。利用太平洋海域海表温度栅格数据对算法的可行性以及有效性进行验证,并与现有算法进行对比分析。通过实例验证与对比发现：① RoCMSAC方法能够保证栅格簇空间域的邻近性和属性域的均质性;② RoCMSAC方法可发现复杂形状的栅格簇,且算法时间复杂度低,需输入参数较少。     

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。     

空间数据库电子接图表的设计与实现

目前,我国已建立多种基础空间数据库,但现有空间数据库管理系统中,地图制作、标准地图管理等仍需要采用标准分幅来满足统一管理的需要。如何更有效地管理海量分幅空间数据,并实现对其快速检索成了多尺度基础空间数据库建设亟需解决的问题之一。本文分析了电子接图表,实现了空间数据接图表的可视化,集成了现有的空间数据库管理与数据库可视化操作的功能;依据空间数据不同的比例尺类型、要素类型、几何类型,自动计算标准分幅编号、绘制分幅边界;提供空间数据库海量数据检索技术方法与参数传递方案、基于数据存储的逻辑结构设计数据检索方案,并总结出空间数据优化存储策略与高效管理方法。应用案例表明,空间数据库电子接图表能够提高分幅空间数据的可视化管理与检索效率,对涉及大规模空间数据库可视化管理和检索应用需求,有很好的理论和实际应用价值。     

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。     

基于OCCI的空间数据库几何对象实现方法

海量空间数据的高效访问和操作是 GIS平台和应用系统开发的核心技术。本文分析了 Oracle数据库管理系统所提供的访问接口 OCI、OCCI及对象类型转换工具 OTT的特性 ,基于 OCCI和 OTT技术提出了一种面向对象的访问及操作 SDO几何对象的方法 ,并通过实例讨论了实现过程。该方法利用 SDO几何模型作为 Oracle服务端的几何对象载体 ,在客户端通过继承 SDO几何对象实现自定义几何对象模型 ,避免了 SDO几何对象与用户定义几何对象之间的空间数据转换过程 ,有利于扩展自定义空间数据模型。同时 ,自定义几何对象可以充分利用Oracle Spatial提供的空间操作与整合功能 ,加速 GIS软件平台研发过程。     

LibPQ的PostgreSQL空间几何对象的实现方法

利用PostgreSQL数据库管理系统所提供的访问接口LibPQ,实现了一种访问及操作空间几何对象的方法。该方法通过在客户端继承空间几何对象,并在自定义空间几何对象基础模型之上扩展的自定义空间数据模型。同时,充分利用自定义的扩展空间数据模型实现空间操作,进行GIS软件平台的研发。     

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。     

网络地图服务中空间查询与分析的栅格化实现

地理信息获得了越来越广泛与深入的应用.空间查询与空间分析是GIS(Geography Information System,地理信息系统)的核心特征之一,也是空间信息服务(如Web Feature Service)实现中的关键问题.如何在网络地图服务场景下提供高效能的空间查询与空间分析功能是网络地图服务器设计与实现中的...