主流空間數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)分析和優(yōu)化方法研究

【摘要】 組織、管理海量空間數(shù)據(jù)的新技術(shù)——空間數(shù)據(jù)庫引擎的性能研究一直是GIS技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的一個熱點。當(dāng)前,在如何快速、方便、有效地操作海量空間數(shù)據(jù)方面,主要存在以下幾個問題:1)缺乏確實有效的實驗數(shù)據(jù)反映空間數(shù)據(jù)庫引擎操作海量空間數(shù)據(jù)的性能;2)目前的空間數(shù)據(jù)庫引擎在多源空間數(shù)據(jù)集成方面表現(xiàn)不夠突出;3)空間數(shù)據(jù)庫引擎非常復(fù)雜,開發(fā)者和用戶很難使之運行在最佳狀態(tài)。本文針對這些問題,首先設(shè)計了測試空間數(shù)據(jù)庫引擎操作海量數(shù)據(jù)的實驗,并分析了Oracle Spatial和ArcSDE性能差異的原因。據(jù)此開發(fā)和設(shè)計了以下優(yōu)化方法:1.設(shè)計多源空間數(shù)據(jù)的集成方法,該方法的主體是面向異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的多源海量空間數(shù)據(jù)接口,接口采用基于橋接模式的多源數(shù)據(jù)無縫集成技術(shù)。接口將由不同空間數(shù)據(jù)庫引擎管理的多源數(shù)據(jù)以面向?qū)ο蠓绞竭M行封裝,并以統(tǒng)一的面向?qū)ο箢惤Y(jié)構(gòu)提供給上層應(yīng)用。2.設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫引擎的調(diào)整和優(yōu)化方法,該方法以海量數(shù)據(jù)實驗為基礎(chǔ),首先對通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和空間數(shù)據(jù)庫引擎進行調(diào)整優(yōu)化,達到發(fā)揮空間數(shù)據(jù)庫引擎最大性能的目的,接著提出基于顯示需求的海量空間數(shù)據(jù)過濾機制,目的是提高GIS系統(tǒng)加載海量空間數(shù)據(jù)的速度。研究表明,這些實驗和優(yōu)化方法在構(gòu)建大型土地利用管理信息系統(tǒng)中獲得了較好的應(yīng)用,也將給GIS的用戶和開發(fā)者提供有益的幫助

【Abstract】 The study on Spatial database engine(SDE) which is a new technic mangining and organizing spatial data is hot in the field of GIS.But there are some problems to manipulate massive spatial data rapidly,expediently and effectively.1) It is short of data in representing the efficiency of SDE manipulating the massive spatial data.2) SDE are not good at integration of multisource spatial data.3) SDE is so complex that users and programmers couldn't be easy to keep the system running in the high point.Firstly,the paper try some experiments on testing the efficiency of SDE manipulating the massive spatial data,and analysis the result of experiments.Then,the paper design some modules and strategies that are named Method for Manipulating Spatial Data based on the experiments.The following two apects are chief points of Method for Manipulating Spatial Data.1.Design the method for integration of multisource spatial data.The main body of the method is a interface which rnanipulating the multisource massive spatial data in different databases.The interface adopt the technique of Seamless Integration of Multisource Spatialdata(SIMS) based on bridge pattern.The interface encapsulates the Multisource Spatialdata with object_oriented fashion and give the data to users in uniform format.2.Design the method for adjusting and optimizing the spatial database management system.The method contains two aspects.One is adjusting and optimizing the database management system and SDE to keep the system running in the high point.Another is designing a mechanism for filtrating the massive spatial data which improve the speed of loading spatialdata.Our research represents that Method for Manipulating Spatial Data is good at constructing large land use information system and helpful to the users and programmers. 

【關(guān)鍵詞】 空間數(shù)據(jù)庫引擎; 空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng); 多源空間數(shù)據(jù)無縫集成; 調(diào)整和優(yōu)化; 海量空間數(shù)據(jù)
【Key words】 Spatial Database Engine; Spatial Database Management System; Seamless Integration of Multisource Spatial Data; Adjusting and Optimizing; Massive Spatial Data
  主流空間數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)分析和優(yōu)化方法研究

摘要 5-6
ABSTRACT 6
第一章 緒論 10-19
    1.1 引言 10
    1.2 研究背景 10-15
        1.2.1 空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其發(fā)展 10-11
        1.2.2 空間數(shù)據(jù)庫引擎及其兩種主流模式 11-13
        1.2.3 多源空間數(shù)據(jù)集成 13-14
        1.2.4 操作海量空間數(shù)據(jù)存在的問題 14-15
    1.3 研究目的和主要研究內(nèi)容 15-17
        1.3.1 研究目的 15
        1.3.2 研究內(nèi)容 15-16
        1.3.3 研究現(xiàn)狀 16-17
    1.4 研究特色和主要創(chuàng)新點 17-18
    1.5 論文的組織思路和章節(jié)安排 18-19
第二章 空間數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)剖析與性能比較 19-38
    2.1 實驗環(huán)境和實驗內(nèi)容 19-24
        2.1.1 實驗環(huán)境 19
        2.1.2 實驗數(shù)據(jù) 19
        2.1.3 實驗數(shù)據(jù)分級 19-21
        2.1.4 測試方式 21-23
        2.1.5 測試結(jié)果 23-24
    2.2 空間數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)分析 24-37
        2.2.1 體系結(jié)構(gòu) 24-25
        2.2.2 空間數(shù)據(jù)存儲模型 25-28
        2.2.3 空間索引方法 28-31
        2.2.4 空間查詢與擴展SQL 31-32
        2.2.5 屬性查詢 32-33
        2.2.6 ArcSDE和Oracle Spatial的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)比較 33-36
        2.2.7 當(dāng)前SDE軟件產(chǎn)品存在的不足 36-37
    2.3 本章小結(jié) 37-38
第三章 面向異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的多源海量空間數(shù)據(jù)接口 38-54
    3.1 多源空間數(shù)據(jù)無縫集成技術(shù)(SIMS) 38-40
        3.1.1 特點 38-39
        3.1.2 構(gòu)架 39-40
    3.2 基于橋接模式的多源空間數(shù)據(jù)無縫集成技術(shù) 40-43 
        3.2.1 傳統(tǒng)以繼承模式為基礎(chǔ)的多源空間數(shù)據(jù)無縫集成手術(shù)的特點及缺點 40-41
        3.2.2 橋接模式 41-42
        3.2.3 以橋接模式為基礎(chǔ)實現(xiàn)的多源數(shù)據(jù)無縫集成技術(shù) 42-43
    3.3 地理幾何對象模型G_Object 43-47
        3.3.1 地理實體及地理要素模型 43-44
        3.3.2 地理幾何對象模型 44
        3.3.3 Geometry對象模型 44-45
        3.3.4 自主開發(fā)的G_Object幾何對象模型 45-47
    3.4 數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 47-53
        3.4.1 OCI技術(shù) 47
        3.4.2 Oracle Spatial空間數(shù)據(jù)操作方法 47-50
        3.4.3 中間轉(zhuǎn)換格式UniGeometry 50-51
        3.4.4 物理存儲格式與邏輯數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換 51-53
    3.5 本章小結(jié) 53-54
第四章 海量空間數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化 54-69
    4.1 傳統(tǒng)調(diào)優(yōu)方式 54-59
        4.1.1 基于Oracle的優(yōu)化 54-57
        4.1.2 基于SQL Server的優(yōu)化 57
        4.1.3 基于Oracle Spatial的優(yōu)化 57
        4.1.4 基于ArcSDE的優(yōu)化 57-59
    4.2 基于顯示的海量數(shù)據(jù)過濾機制 59-68
        4.2.1 物化視圖 59-60
        4.2.2 原因與目的 60-61
        4.2.3 多級顯示機制的設(shè)計 61-68
    4.3 本章小結(jié) 68-69
第五章 測試、試驗系統(tǒng)分析和應(yīng)用 69-76
    5.1 LandEX介紹 69-70
        5.1.1 系統(tǒng)簡介 69
        5.1.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)一覽 69-70
    5.2 LandEX擴展 70-71
        5.2.1 不同級別土地利用現(xiàn)狀管理信息系統(tǒng)的區(qū)別 70
        5.2.2 LandEX2.0對LandEX1.0的擴展 70-71
    5.3 LandEX2.0測試 71-75
        5.3.1 加載海量數(shù)據(jù) 71-73
        5.3.2 查詢 73-74
        5.3.3 基于顯示需求的海量空間數(shù)據(jù)過濾機制測試 74-75
    5.4 本章小結(jié) 75-76
第六章 結(jié)論與展望 76-78
    6.1 內(nèi)容總結(jié) 76-77
    6.2 研究結(jié)論 77
    6.3 存在問題與進一步的工作 77-78
致謝 78-79
參考文獻 79-81
作者簡介 81

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