学位论文 空间数据库引擎关键技术研究.pdf

学位论文_空间数据库引擎关键技术研究摘要空间数据库是地理信息系统研究的热点，而空间数据库引擎则是空间数据库的核心，使得传统数据库能高效处理和分析多维空问数据，使得空问数据有序化，并从中挖掘各类信息，在地理信息高速发展的今天，高性能空间数据库引擎的研制具有重大的理论和实际意义。鉴于此，本文研究和开发一种相对简单高效的空间数据库引擎。本文研究内容包括：瘴适噶渴荽娲开发一种简洁的二维矢量数据存储模式，并实现多源数据存取，实现空问数据与属性数据的无缝集成，数据具备可视化特征，表达能力强，并提供一定的对外访问接口。占涫噶渴菟饕主要研究基于鞯亩饕ǘ饕潞途蔡饕考釉兀引的创建、维护、存取、缓冲、优化及基于索引的空间检索和分析。瘴适莶檠镅訥研究标准化空间查询语言词法、语法规则，并结合本文特征，提出一种简单的实现。占浞治瞿Ｐ开发一种统一的、可扩展的空间分析模型，模型定义空间分析计划以及基于该计划的空问分析调度方式，并使得空问分析易于维护和扩展。咝У目占涫菘庖嫣逑导芄该架构属于一般网络服务器架构范畴，基于教ǎ捎贚特有的线程机制，使网络服务在多线程互斥条件下运行效率较低，本文拟采用事件驱动、多迸程相互通信的架构模式。关键词：空间数据库引擎，矢量数据存储，空间索引，，空间分析模型，．
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第一章绪论空间数据库与空间数据库引擎空间数据库引擎的研究现状．占涫莸拇娲空间数据库的研究始于世纪年代的地图制图与遥感图像处理领域卜”，其目的是为了有效地利用卫星遥感资源迅速绘制出各种经济专题地图：由于传统的关系数据库在空间数据的表示、存储、管理、检索上存在许多缺陷，从而形成了空问数据库这一数据库研究领域Ｋ孀诺乩硇畔⑾低，、计算机辅助设计与制造／、机器人、多媒体系统、数字地球、移动通信及定位服务等应用领域的发展，对空间数据库以及时空数据库的研究越来越受到人们的重视。在这一过程中，空间数据库引擎技术也德以快速发展，在数据管理方面，先后出现了文件与关系数据库混合管理、全关系型空间数据库管理、对象一一关系数据库管理和面向对象空问数据管理等不同的空间数据管理模式，在空间索引方面，发展出层次网格索引和基于鞯囊幌盗兴饕。空间数据库引擎，是空间数据库区别于传统数据库的关键特征，是空间数据库独有的程序功能集合，负责空问数据的存储，检索和分析，使得空间数据能有效组织并快速访阀和分析！俊经过近年的发展，空问数据库引擎技术已经日趋成熟，芬膊欢细新换代，它们包括公司的、公司的公司的约氨本┏糞等，其中功能最强。产品的每一次更新，都提供更高的数据存储、检索和分析能力。目前对空间数据库引擎的研究主要包括以下几个方面。空间数据的存储主要包括：空问数据的组织和表示方式，空间数据的压缩与还原。空间数据包括矢量数据和栅格数据。矢量数据是基于点、线、面及其拓扑特征的图形数据，栅格数据主要是基于象元特征的地图影像数据。矢量数据由于琈
．笨帐荽娲⒂爰焖．咝У目占涫菟饕其多维和空间拓扑特性，不易采用简单的娲ⅰ？占涫莸谋硎痉治D部表示和外部表示。对于矢量数据，由于数据源的多样性，数据内容的广泛性，内部表示往往是独立自定义的，可以是基于二进制或字符序列。这种表示仅对数据定义者可知，同时，定义者提供了外部访问接口，如文件。矢量数据的外部表示，即用于定义、传输和共享矢量数据的编码规范，这种表示应该统一并易于理解和传输，如地理信息标记语言盯６杂谡じ袷荩嘤霉潭ǜ袷降亩票硎荆涫萘可醮螅菅顾鹾徒压是关键的问题，目前多采用、游程编码等压缩方式川【到目前为止，并不存在一种对任意空间数据都高效的空间索引。飨盗兴饕对区域索引效率较高，但对线索引效率低下；网格文件索引对线索引效率较高，但对区域索引效率较低：在新的变革性的索引出现之前，它们将被综合使用。目前，对空间索引的研究主要有三个方向目标映射：采用多属性数据索引直接索引点状空间实体，对于线、面等其它形状的空问实体，将其映射为更高维空间的点，或采用某种方法将其映射为一维目标，再用传统的索引技术鏐索引。．树和网格文件都属于这类索引方式。目标重叠：将索引空问按照某种策略划分成许多子空问，空问目标属于与其相交的子空间。对于非点状目标的索引，这种方法必然导致目标重复存储，除了存储开销较高以外，还会增加插入、删除操作的复杂度。鳎琺．树属于这目标界定：允许索引子空间重叠，将目标界定在某一索引子空间之内，目标的重复存储可以避免，但索引子空间的重叠必然会导致多条查找路径，因此如何组织目标使索引空间的重叠最小是这类索引方法的主要目标，如树，鞯取随着数字城市、定位服务等概念的提出与应用，对大型空问数据库的性能提出了更高的要求。它不但要求能够有效地检索海量数据，而且要求能够有效地存储及检索随着时问推移，其位置关系在不断变化的移动数据对象。目前的空间索引技术的性能往往随着索引数据量的巨