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。     

一种基于信息网格的空间数据分解算法

针对空间数据库数据海量且分布的特点,为了能从这些空间数据中更加有效的收集信息和发现知识,介绍了基于信息网格的空间数据挖掘计算模型,在分析空间数据划分一般原则和方法的基础上,针对该计算模型给出了一个数据划分的初步算法,并通过模拟实验对算法的时间性能进行了评价与分析。     

基于MPP架构的并行空间数据库原型系统的设计与实现

快速高效地查询信息是衡量当前空间数据库性能的重要指标之一。传统的单节点关系型空间数据管理方式难以满足大数据量空间数据查询的需求,特别是高性能的复杂空间多表连接任务需求。鉴此,本文设计并实现了基于Massive Parallel Processing（MPP）架构的并行空间数据库中间件原型系统。系统充分利用无共享（shared-nothing）架构的优势,特别是针对空间数据的特性,设计了并行空间数据划分与导入、并行空间多表连接、空间数据查询优化等算法与模型。首先介绍了近年来并行数据库系统的发展现状,接着阐述了基于MPP架构的并行空间数据库中间件系统的查询计划算法及其系统架构,最后作者对一些大规模数据量做查询实验及其查询结果分析。实验表明,在处理挖掘大规模数据量时,该系统有近似线性的加速比,相比于传统单节点数据库,它能充分提高海量空间数据的复杂查询的性能,解决了空间数据库并行化处理海量数据的问题。     

空间数据引擎关键技术与应用分析

地理特征相关信息的一体化存储与访问是GIS软件平台研发的关键技术。在扩展关系数据模型的支持下,利用成熟的商用扩展关系型数据库管理系统存储和管理海量空间数据,是发展大型GIS平台空间数据库管理系统行之有效的技术方法。本文对几种典型的空间数据库管理平台ArcSDE、OracleSpatial、InformixSpatialDataBlade、DB2SpatialExtender和MySQLSpatialExtensions从存储模型、进程管理方案、空间查询和索引以及数据缓存技术等方面进行了分析。     

基于NoSQL的海量空间数据云存储与服务方法

近年来,实现海量空间数据高效地存储管理和在线服务,成为地学信息科学领域日益关注的热点问题。本文根据矢量和栅格空间数据的不同特点,提出并实现了矢量栅格数据一体化的海量空间数据分布式云存储管理与访问服务方案,在海量矢量数据存储和处理中创新性引入分布式图数据库Neo4J和并行图计算框架。在三层式空间数据云存储架构基础上,给出NoSQL数据库技术的栅格和矢量数据云存储的实现策略与方法,并开展了通用数据访问接口的设计。采用分布式文件系统HDFS存储栅格数据,并使用列族数据库HBase对其建立分布式空间索引,及采用满足ACID约束的分布式图数据库Neo4J来存储矢量数据,并使用R树建立空间索引。在自主研发的地理知识云平台GeoKSCloud框架下,初步实现了核心组件-空间数据聚合中心(GeoDAC)软件,可为各类用户提供空间数据分布式存储管理和访问服务。通过搭建试验床,开展GeoDAC与开源GIS软件PostGIS在矢量数据读写访问性能方面的对比测试。结果表明,虽然GeoDAC没有获得写入性能的加速作用,但其具有PostGIS无法比拟的强大读取性能。GeoDAC将海量数据经过空间分割后分布在集群上,能够并行处理查询请求,极大地提高空间查询速度,具有广阔的应用前景。     

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。     

地质调查信息网格GIS平台山东结点建设探讨

地质调查信息网格平台是基于网格GIS技术,空间数据库具有开放性、集成性,可以对地质调查信息化成果进行多样式、海量数据的组织集成与分布、网络共享服务。结点是平台系统中实现数据资源无缝集成与共享的中间件,是其核心部分。该文叙述地质调查信息网格平台山东结点建设中应用的技术方法。     

基于MongoDB的矢量空间数据云存储与处理系统

近年来,海量空间数据存储与处理日益成为地理信息科学领域的研究热点。其中,矢量空间数据更因其较高的复杂性,成为该类研究的重点问题。本文基于文档数据库,探究了多用户数据存储、矢量空间数据存储、海量矢量空间数据并行处理等问题,给出了存储和处理矢量空间数据的方法。在三层式云存储架构基础上,设计并实现了矢量空间数据云存储与处理系统VectorDB,达到了海量矢量空间数据的高效存储与处理要求。系统采用文档数据库MongoDB存储矢量空间数据,使用OGR库实现不同格式矢量空间数据的转换与存储,并用Hadoop对数据库中的数据进行并行计算,以及用mongo-hadoop作为MongoDB与Hadoop之间的连接器。通过实验对比了VectorDB与PostGIS的矢量空间数据读写性能,并分析了VectorDB与MongoDB在海量数据并行处理性能方面的差异。结果表明:VectorDB具有更好的读取性能和海量数据处理性能,适合多用户不同格式、不同属性矢量空间数据存储,对海量矢量数据存储与处理问题具有参考价值。     

B/S多层结构的湖泊数据库WebGIS服务系统的设计与应用

B/S多层模型是计算机网络软件工程领域内的一个趋于成熟的系统设计思想。以多层模型的思想构建We-bGIS可以解决系统深层次应用开发的诸多问题,已成为当今GIS研究热点之一。湖泊科学数据库WebGIS服务系统旨在促进数据共享,为科研工作者提供基础数据支持。本文在分析比较几种国内外数据发布系统基础上,以数据仓库的理念为指导,设计了B/S的多层体系结构湖泊数据库WebGIS系统。前台利用了动态服务器主页(ASP)技术,Web服务器采用Microsoft公司的Internet Information Server(ⅡS)。中间层采用SuperMapIS地图发布引擎,后台数据库采用了空间数据库引擎用于管理SQL SERVER企业数据库中存储的海量数据。本文围绕系统构建过程中所用到的方法和技术,探讨了B/S多层结构WebGIS的应用和实现。     

多源海量统计遥感数据集成管理技术研究

统计遥感业务是国家统计局基于统计业务对空间信息的发展和应用需求,将GIS、RS和GPS空间信息技术全面应用于统计数据的获取、管理与分析中,从而提高统计效率和统计科技含量,构建新型国家统计业务体系。统计遥感业务数据具有多源、海量的特点,实现统计遥感数据的集成与管理是新型统计遥感业务成功运转的基础。针对统计遥感业务及数据应用需求,通过对各类空间数据集成与管理技术进行研究,提出在建立统计遥感空间数据库基础上,将影像以县级为单位进行拼接、然后压缩存储到统计遥感空间数据库,同时结合影像编目技术实现海量遥感影像的管理;提出将元数据管理和数据转换、数据直接访问以及数据互操作方式,实现多源统计遥感数据的集成与管理。通过多种方式,从应用层面较好地解决了海量、多源统计遥感数据的集成与管理,提升了统计遥感数据的应用范围。     

网格环境下分布式空间离群挖掘体系的设计与应用

空间离群是指空间数据集中那些非空间属性值与邻域中其他空间对象明显不同的空间对象。空间数据一般按地理分布存储具有海量特性,传统的集中式处理模式不能满足海量数据处理的效率和空间数据本身的安全性等要求。因此,在研究小组开发的地理知识服务网格平台GeoKS-Grid的基础上,本文针对分布式空间离群挖掘,提出了一个基于网格的分布...     

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。     

四川盆地油气勘探三维地理信息系统与应用

本文在三维可视化系统构建流程和数据组织管理模式分析的基础上,以ArcSDE作为空间数据引擎,利用Oracle 10g建立四川盆地油气勘探海量空间数据库,基于三维可视化软件平台Skyline TerraDeveloper设计、开发了全球三维模型的四川盆地油气勘探三维地理信息系统。同时集成基础地理数据、区域地质数据、油气勘探空间数据、多尺度遥感影像、勘探数据库,这不仅提供了强大的油气勘探基础数据管理、三维地形建模以及模型的可视化功能,还为专业技术人员提供了一个可视化的设计、分析平台。     

分布式环境下矢栅一体化数据组织模型设计

随着地理信息技术与计算机网络技术的结合和发展,基于全球框架的地理信息服务对海量数据管理的要求越来越高,传统的单中心的关系数据库的管理模式已经不能满足要求。分布式文件系统、半结构化数据库和关系数据库技术优势互补,为海量数据高效管理提供了新的技术思路。本文提出了分布式环境下空间数据一体化存储管理架构,设计了矢量和栅格数据的数据逻辑组织和物理存储模型,通过统一的分层+分块的数据划分规则,实现了矢、栅数据分布式环境下的一体化管理。在该模型中,利用关系数据库和半结构化数据库的特点,对空间索引和实体数据分开管理,有效地提高了数据处理和访问效率。实验表明,该模型具有更高的数据管理能力,可为分布式环境下数据服务中心构建提供一个有效的解决方案。     

山东省大地构造相图数据库建设方法探讨

大地构造相数据库是矿产资源潜力评价项目的一个重要组成部分,对于矿产资源调查、矿产勘查都有十分重要的意义。建立大地构造相图空间数据库可以实现大地构造相图所表达地质内容的信息化管理和数据共享,该文描述了大地构造相数据库中具有叠加关系的各图层文件的组织以及建立空间数据库的全过程,并总结了简便有效的方法。     

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。     

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。     

林业数据挖掘与可视化的应用分析

面对海量的林业空间与非空间数据,提取隐含的信息是"数字林业"急需解决的关键问题之一。数据挖掘和可视化是处理和分析海量空间数据的有力工具,利用它们可以有效地剖析隐藏在数据背后的信息与知识,为我林业规划与决策提供服务。本文将空间数据挖掘和可视化技术整合为一个有机的整体,集成两者的优势,阐述了可视化技术在空间数据挖掘研究中的意义。并讨论了空间数据可视化表达模式和可视化与空间数据挖掘的整合。针对林业资源数据的特点,提出在可视化表达空间数据的基础上对林业数据的多维信息进行综合分析。最后,开发了原型系统,初步实现了林业数据可视化挖掘。     

网络空间移动对象模型的应用与发展

海量移动对象轨迹数据的涌现促使移动对象数据库成为一个新兴的研究领域。网络空间是人与交通工具移动的主要空间范围,也是移动对象数据库领域最重要的研究空间。网络空间下的移动对象建模是交通科学、社会与城市计算的基础性关键技术。由于受到所依附的地理空间的限制,网络环境下的移动对象数据表达与自由空间相比具有很大的特殊性,面临新的挑战。本文分析了网络空间移动对象建模的基本需求,对20年来,业界提出的各种网络空间移动对象数据模型进行了系统回顾和分类,深入分析了各种网络空间移动对象数据模型的特征、优点与局限性,提出了现阶段网络空间移动对象数据建模需要关注的关键问题,并对未来研究方向进行了展望。