1、 海量空間數據存儲技術研究 作者： 作者單位： 唐立文， 宇文靜波 唐立文(裝備指揮技術學院試驗指揮系 北京 101416， 宇文靜波(裝備指揮技術學院裝備指 揮系 北京 101416 相似文獻(10條 1.期刊論文 戴海濱.秦勇.于劍.劉峰.周慧娟 鐵路地理信息系統中海量空間數據組織及分布式解決方案 -中國鐵道 科學2004,25(5 鐵路地理信息系統采用分布式空間數據庫系統和技術實現海量空間數據的組織、管理和共享.提出中心、分中心、子中心三層空間數據庫分布存儲模 式,實現空間數據的全局一致和本地存放.鐵路基礎圖庫主要包括不同比例尺下的矢量和柵格數據.空間數據庫的訪問和同步采用復制和持久緩存

2、.復制形 成主從數據庫結構,從數據庫邏輯上是主數據庫全部或部分的鏡象.持久緩存是在本地形成對遠程空間數據的部分緩存,本地所有的請求都通過持久緩存來 訪問. 2.學位論文 駱炎民 基于XML的WebGIS及其數據共享的研究 2003 隨著計算機技術、網絡通信技術、地球空間技術的發展，傳統的GIS向著信息共享的WebGIS發展，WebGIS正成為大眾化的信息工具，越來越多的 Web站點提供空間數據服務。但我們不得不面對這樣的一個現實：數以萬計的Web站點之間無法很好地溝通和協作，很難通過瀏覽器訪問、處理這些分布 于Web的海量空間數據；而且由于行業政策和數據安全的原因，這些空間資源大多是存于特定的

3、GIS系統和桌面應用中，各自獨立、相對封閉，從而形成 空間信息孤島，難以滿足Internet上空間信息決策所需的共享的需要。此外，從地理空間信息處理系統到地理空間信息基礎設施和數字地球，地理空間 信息共享是它們必須解決的核心問題之一。因此，對地理空間信息共享理論基礎及其解決方案的研究迫在眉睫；表達、傳輸和顯示不同格式空間數據 ，實現空間信息共享是數字地球建設的關鍵技術之一，GIS技術正在向更適合于Web的方向發展。本文著重于探索新的網絡技術及其在地理信息領域中的 應用。 3.學位論文 馬維峰 面向Virtual Globe的異構多源空間信息系統體系結構與關鍵技術 2008 GIS軟件技術經過3

4、0多年的發展，取得了巨大發展，但是隨著GIS應用和集成程度的深入、Internet和高性能個人計算設備的普及，GIS軟件技術也面 臨著諸多新的問題和挑戰，主要表現為：GIS封閉式的體系結構與IT主流信息系統體系結構脫節，GIS與其他IT應用功能集成、數據集成困難；基于地圖 (二維數據的數據組織和表現方式不適應空間信息應用發展的需求；表現方式單一，三維表現能力不足。現有GIS基礎平臺軟件的設計思想、體系結構和 數據組織已經不適應GIS應用發展的要求，尤其不能適應“數字地球”、“數字城市”、“數字區域”建設中對海量多源異構數據組織和管理、數據集成 、互操作、應用集成、可視化和三維可視化的需求。 V

5、irtual Globe是目前“數字地球”最主要的軟件實現技術，Vtrtual Globe通過三維可視化 引擎，在用戶桌面顯示一個數字地球的可視化平臺，用戶可以通過鼠標、鍵盤操作在三維空間尺度對整個地球進行漫游、縮放等操作。隨著Google Earth的普及，Virtual Globe已成為空間數據發布、可視化、表達、集成的一個重要途徑和手段。 Virtual Globe技術在空間數據表達、海量空間 數據組織、應用集成等方面對GIS軟件技術具有重要的參考價值：從空間數據表達和可視化角度，基于Virtual Globe的空間信息可視化方式是GIS軟件二 維電子地圖表達方式的最好替代者，其空間表達

6、方式可以作為基于地圖表達方式的數字化天然替代，對于GIS基礎平臺研究具有重要借鑒意義；從空間數 據組織角度，Virtual Globe技術打破了以圖層為基礎的空間數據組織方式，為解決全球尺度海量數據的分布式存取提供了新的思路；從應用集成和空間 數據互操作角度，基于VirtualGlobe的組件化GIS平臺可以提供更好的與其他IT系統與應用的集成方式。 論文在現有理論和技術基礎上，借鑒和引 入Virtual Globe相關技術，針對全球尺度的異構、多源海量空間信息，對網絡三維GIS軟件技術的理論框架、體系結構、關鍵算法、實現技術等問題進 行了深入研究。論文主要研究工作如下： (1系統總結了空間信

7、息的特點，提出了“空間信息應用相關性”的問題，在GIS中表現為，GIS應用系統 中的空間信息往往是來自多個數據源的不同數據集，這些數據集之間具有很強的相關性,這種相關性與應用的目的、內容和性質有關。“空間信息應用相 關性”的本質是由空間自相關所造成的，是空間信息的本質特征。在此基礎上分析了空間信息對GIS軟件技術的制約，指出了空間信息特殊性造成的空間 信息系統的2個緊耦合性：即GIS應用與空間數據的緊耦合性與GIS軟件技術在縱向上的緊耦合性。根據GIS軟件技術的應用領域和應用模式，提出了新的 面向應用的GIS軟件技術分類方案，將GIS軟件技術劃分為5類：傳統GIS軟件技術，傳統WebGIS技術

8、，基于Aiax和切片技術的WebGIS軟件技術，面向 Virtual Globe的網絡三維GIS軟件技術，真三維GIS軟件技術。在此基礎上，提出了面向Virtual Globe的網絡三維GIS軟件技術的定義，討論了其應用領 域與應用模式。面向Virtual Globe的網絡三維GIS軟件技術是傳統GIS軟件技術的重要補充和擴展，是GIS軟件技術的重要組成部分，具有廣泛的應用領 域和市場前景。通過將Virtual Globe技術引入GIS軟件技術研究，對解決GIS軟件技術的空間數據表達、海量空間數據組織、應用集成等問題具有重要的 參考價值。 (2基于計算機軟件體系結構和GIS現有理論和技術，研究

9、了面向Virtual Globe的網絡三維GIS平臺理論框架、體系結構、系統組成、 關鍵技術。從總體上將面向Virtual Globe的網絡三維GIS劃分為服務器、客戶端和互操作適配器(Adapter3個組成部分，共同組成一個多層次的分布式 體系結構。面向Virtual Globe的網絡三維GIS的關鍵實現技術包括海量空間數據的高效空間索引技術和面向地球橢球體的網絡海量三維空間數據可視化 技術。基于現有Virtual Globe技術和網絡地圖的數據組織思想和方法，提出了數據服務的概念；以數據服務為單位的空間數據組織方式，對解決多源、 多尺度空間數據集成，GIS應用與空間數據解耦具有重要價值。與

10、傳統GIS相比，面向Virtual Globe的網絡三維GIS技術通過數據服務、基于Virtual Globe技術的空間可視化方法以及組件技術，解決了傳統GIS中GIS應用系統與空間數據的緊耦合性、GIS軟件技術縱向上的緊耦合性、空間數據的三維表 達等問題。 (3在橢球四叉樹基礎上，基于哈希格網提出了基于哈希格網的改進橢球四又樹空間索引(Hash Table based Ellipsoidal Quadtrees，HEQT。基于哈希格網的改進橢球四叉樹(HEQT空間索引修訂了橢球四叉樹索引方法中切片的剖分方法，采用了等邊長(度為單位的切片剖 分方式，使切片的索引可以通過簡單的hash函數計算得

11、到，改善了橢球四叉樹的建立、索引效率，極大提高了空間數據的訪問速度和可視化效率。與傳 統類似索引技術相比，HEQT具有以下特點和優勢：首先，HEQT由根切片的邊長(S0惟一確定，對于確定的根切片邊長(S0的HEQT，其索引是惟一確定的 ，與要建立HEQT的空間數據的范圍、位置無關；其次，索引計算基于hash函數，復雜度為常數時間，與數據量無關；第三，通過HEQT，由四叉樹節點切 片和數據網格索引的關系，可以迅速從HEQT索引建立需要的四叉樹，并快速遍歷和返回數據；第四，對于具有不同S0的HEQT，其索引關系也可以通過函 數運算迅速確定，這一性質極大方便了不同來源、不同尺度的空間數據的索引和處理

12、。 (4系統研究了面向Virtual Globe的網絡三維GIS可視化算 法。設計了基于異步多線程的網絡海量空間數據調度與可視化算法，通過場景繪制線程、I/O線程、后臺的多線程優先下載隊列以及數據預讀策略、緩存 技術，實現了網絡海量空間數據的三維可視化框架。在異步多線程的海量空間數據調度和可視化算法基礎上，設計了面向Virtual Globe的三維橢球體和 三維地形的建模方法、細節層次模型(LOD與數據調度算法、場景繪制流程、紋理映射算法；設計了三維地形的多層矢量數據疊加與影像紋理映射算法 ；設計了三維城市模型實時渲染與數據調度算法。基于論文三維橢球體和三維地形的建模方法，設計了面向三維橢球體

13、的空間對象拾取中的高效可行的 地形校正算法，為空間查詢和分析奠定了基礎。 (5基于面向Virtual Globe的三維GIS軟件技術理論框架和關鍵技術研究，設計開發了面向網絡的 組件式三維地理信息平臺軟件的原型系統TelluroMap。TelluroMap包括服務器端(Server、離線數據處理模塊(Fusion和組件式三維客戶端 (GlobeEngine。TelluroMap通過Server提供自己的空間數據、空間分析、空間應用服務，同時通過適配器(Adapter與其他WebGIS服務、WMS、WFS服務 進行無縫聚合和銜接；應用Fusion對DEM、影像、三維模型等空間數據進行預處理和入庫

14、；基于組件技術的GlobeEngine可以嵌入其他任意應用，并與 TelluroMap Server提供的服務或其他WebGIS系統提供的服務進行集成、整合。在TelluroMap支持下，實現了三峽地質災害防治決策支持系統三維視景漫 游子系統，基于該子系統，對三峽地質災害防治決策支持系統各個應用系統和GIS子系統進行了整合，為最終用戶提供了統一的用戶界面，實現了三峽庫 區異構多源海量空間數據的三維可視化與實時漫游、矢量數據疊加、空間查詢和屬性查詢、空間量算和空間分析等功能。應用表明，TelluroMap在體系 結構，海量空間數據組織、空間索引算法、三維可視化等關鍵問題上都取得了重大突破，可以滿

15、足基于網絡的三維GIS系統應用需求。 論文借鑒和 引入了Virtual Globe相關技術，針對網絡異構多源海量空間信息，對面向Virtual Globe的網絡三維GIS軟件平臺體系結構與關鍵技術相關的理論框架、 算法、軟件技術進行了深入研究，對網絡三維GIS軟件技術和下一代GIS軟件平臺研究具有重要理論意義和實用價值；通過開展面向Virtual Globe的基礎 (GIS平臺軟件研究，實現我國自主GIS基礎平臺軟件的跨越式發展，進一步提高我國GIS基礎平臺的市場占有率，對我國社會經濟、(GIS產業發展和數字 地球、數字國土戰略也具有緊迫的現實意義和重大的戰略意義。 4.期刊論文 唐立文.廖學

16、軍.汪榮峰.TANG Liwen.LIAO Xuejun.WANG Rongfeng 基于四叉樹的海量空間數據模型研 究 -裝備指揮技術學院學報2007,18(2 地理信息系統的發展與應用,導致空間數據不斷增長.數據量大、信息量多,內容豐富是空間數據的特點.針對全球海量空間數據的特點,提出了一種基 于四叉樹的空間數據模型,合理地對空間數據存儲空間進行分配,很好地解決了海量空間數據的高效存取問題. 5.學位論文 吳亮 基于PostgreSQL的海量數據存儲管理 2005 本文在對與海量數據存儲相關的諸多重要方面(如底層數據庫、空間索引、空間查詢語言及空間數據模型等做詳細闡述的基礎之上，結合空間數

17、據 庫管理系統的框架，提出利用PostgreSQL數據庫管理系統進行海量空間數據存儲管理。主要內容包括： 1深入地分析了空間數據庫的構建方法 ，探討了底層數據庫管理系統、空間索引及空間查詢語言在空間數據庫中的地位與作用。指出空間數據庫不僅需要一個對空間數據支持良好的底層數據 庫管理系統，而且需要建立高效的空間索引和便捷的空間查詢語言。 2在詳細闡述數據庫管理系統的發展歷程基礎上，深入地分析了采用 PostgreSQL數據庫管理系統進行海量空間數據管理的優勢。提出基于PostgreSQL的海量空間數據存儲管理。 3實現了擴展PostgreSQL的統一數 據庫訪問接口，使得空間數據庫實現底層數據庫

18、管理系統訪問無關性。 4討論了圖庫管理的概念體系，并設計定義了在PostgreSQL數據庫中實 現海量空間數據存儲管理所需的系統表。 6.學位論文 張立強 構建三維數字地球的關鍵技術研究 2004 三維數字地球是一項跨越多學科的理論和系統工程.雖然有關的理論技術研究已經取得了一些進展,但在網絡或普通計算機上難以達到實時顯示和交 互的要求.這主要是在海量多分辨率數據的組織與管理,空間索引的效率,數據壓縮技術,網絡技術,復雜數字城市模型的建立與可視化,多源數據的無縫集 成,超大規模場景的實時漫游與交互,空間分析和查詢等方面存在著亟待改進的地方.針對開發數字地球系統存在的挑戰,該文從"3S

19、"技術的角度出發,討論 了海量DEM數據、矢量數據、影像數據以及三維建筑模型數據的組織、檢索、傳輸以及在三維數字地球系統中實時可視化的一些關鍵技術;著重研究了三 維數字地球的網絡模型,壓縮技術,大規模地理數據的動態顯示,空間分析和查詢等問題.作者所在的課題組研究并獨立的從底層開發了一個三維數字地球 平臺GeoBeans3D,它最終要在Internet環境下實現海量多源數據的無縫集成和實時可視化,三維城市的重建,氣象檢測,戰場仿真和模擬,導航和空間分析等 功能,支持普通計算機瀏覽.該系統2003年被科技部評為國產優秀三維影像信息平臺,并在多個部門中得到了應用.該篇論文闡述的理論和算法大

20、部分集成 到GeoBeans3D中并取得了良好的效果. 7.會議論文 張冠軍.韓剛.蔣捷 MapXtreme環境中海量空間數據的動態搜索與調用方法 2005 隨著地理信息系統(GIS技術和網絡技術的發展,網絡地理信息系統(Web GIS得到越來越多的重視和應用.人們對地理信息需求量的加大,使得在Web GIS系統中,涉及到的空間數據也就越來越多.如何提高服務器搜索并調用空間數據的效率,是開發Web GIS時特別需要注意的一個方面.在本文中提出了以 MapXtreme為開發環境,動態搜索和調用空間數據的方法. 8.會議論文 申排偉.陸鋒 基于視圖的分布式空間數據更新技術研究 2004 在分布式空

21、間數據庫系統中，空間數據共享一般采用基于數據快照的共享機制來實現。該技術方法的基礎是在本地數據庫中保存遠程空間數據的副 本，因而造成大量的數據存儲冗余。針對該方法的不足，本文提出一種基于視圖的分布式數據共享方法。該方法通過建立遠程空間數據表的本地視圖 ，再為該視圖建立由更新操作觸發的行級替代觸發器，并在該觸發器內編碼，以解決遠程空間表的本地視圖不可更新問題；基于擴展而來的視圖更新功 能和視圖查詢功能，實現了分布式環境下遠程空間數據的本地共享。這種共享方式在減少存儲冗余方面的效果時顯而易見的，關鍵問題是如何有效的實 現。為驗證本文所提出的共享機制的可行性和有效性，給出了一種基于Oracle 9i

22、的應用實例。在該實例中，為遠程空間數據的本地視圖設計并實現了基 于回調技術的替代觸發器。當用戶更新該視圖時,與更新相關的數據被存儲在本地的臨時表中。該視圖的替代觸發器調用遠程的PL/SOL存儲過程，由該存 儲過程回調本地臨時表中的數據，并完成對遠程空間數據的實際的更新操作，進而實現分布式空間數據的遠程更新。該實例驗證了本文所提出的共享機 制，取得了預期的效果。 9.期刊論文 賈利民.秦勇.劉峰 全國鐵路地理信息系統應用服務共享平臺的研究 -中國鐵道科學2003,24(2 應用服務共享平臺為一個三層服務體系結構，主要提供五種服務：數據提供、數據分析、數據表現、元數據以及應用集成服務。平臺功能的設計主 要依據表示邏輯與處理邏輯相分離、通用功能與專用功能相分離兩個基本原則。平臺的核心是一個包括基礎服務層和應用構件層的二層體系結構。平臺 的關鍵技術是多層服務體系結構、分布式海量空間數據存取、智能空間分析與數據挖掘技術以及基于XML的元數據技術。 10.學位論文 劉金平 基于Web-GIS平臺的防汛水情信息系統關鍵技術研究及應用 2008 地理信息系統(Geographical Information System，簡稱GIS是處理地理空間數據的信息系統，它集現實世界中對象的空間位置和人文經濟信息的 管理與一體。隨著分布式計算技術、面向對象的構件技術、網絡技術的迅速發展，以及In