论文题目: WEBGIS的QoS问题及关键技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 地图制图学与地理信息工程
作者: 赵村民
导师: 吴信才,宋利好
关键词: 服务,空间索引结构,缓存
文献来源: 中国地质大学（北京）
发表年度: 2005
论文摘要: 本文研究的重点是以万维网地理信息系统(Web Geographical Information System,WEBGIS)中的服务质量(Quality of Service,QoS)问题为出发点,通过对GIS 服务质量因素、缓存和空间索引结构等问题的研究,为进一步系统地研究WEBGIS 中的QoS 问题做铺垫。万维网地理信息系统是当今GIS 的发展方向,即利用Internet 在Web 上为用户提供空间数据服务。提供服务的目的是满足用户的需求,而服务的QoS 是要针对用户的特点提供满意的服务。对QoS 问题的研究包括建立QoS 的评价体系、用于支持QoS 的技术和建立QoS的技术支持体系等。本文认为, 万维网地理信息系统将以数据服务中心和专业服务中心为基础为用户提供空间数据服务。从用户的角度,GIS 服务可分为地理空间信息的管理服务、数据服务、处理服务、搜索与导航服务和其它增值服务等。本文探讨了各种万维网地理信息系统服务中的QoS 因素,同时本文探讨了两种保证QoS 的关键技术-空间索引和缓存技术问题。空间索引技术是本文研究重点,主要研究了R*树、PK 树和Hilbert R 树等有代表性且效率较高的索引结构。总结出从查询效率上来看,PK 树效率最高,Hilbert R 树次之,R*树最差,而PK 树的存储效率不如Hilbert R 树和R*树高。本文同时研究了在Hilbert R树和PK树基础上建立的平衡PK树索引结构、启发式Hilbert R 树算法、以及探讨利用Voronoi 图的空间概念进一步改进平衡PK 树、启发式Hilbert R 树等比较有创造性的方法。缓存技术是提高系统性能保证QoS 的另一个重要手段。本文提出了基于缓存技术的数据代理服务器概念,用于在网络环境中提供高性能的区域数据服务,大大增强了GIS 服务器的伸缩性和系统综合性能,可以大大缩小网络负载,缓解网络带宽瓶颈。最后,本文简要介绍了我们实现的中国地质图书馆网上地图发布平台的体系结构和设计思想,以及Web 应用的问题,然后分析了该地图发布平台的地图显示问题,并总结归纳了WEBGIS 系统在建设过程中的十五个关键因素。
论文目录:
第1章 引言
1.1 问题的提出
1.2 国内外研究现状
1.2.1 QoS 问题
1.2.2 空间索引
1.2.3 缓存
1.2.4 WebGIS 产品
1.3 本文研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究成果
1.3.3 论文组织
第2章 GIS 服务中的QOS
2.1 作为服务的GIS
2.1.1 软件即是提供服务
2.1.2 服务中的软件
2.1.3 WEBGIS 也是提供服务
2.1.4 WEBGIS 服务的可获性
2.1.5 WEBGIS 服务的效率
2.2 WEBGIS 服务的QOS
2.2.1 GIS 服务的分类
2.2.2 地理空间信息的管理服务
2.2.3 地理空间信息的数据服务
2.2.4 地理空间信息的搜索与导航服务
2.2.5 地理空间信息的处理服务
2.2.6 地理空间信息的增值服务
2.3 本章小节
第3章 空间索引结构
3.1 空间数据索引要解决的问题
3.1.1 空间数据的特点
3.1.2 空间数据访问的特点
3.1.3 空间索引技术
3.2 空间数据索引的一般方法
3.3 R*树、PK 树和HILBERT R 树空间索引结构简介
3.3.1 R 树结构
3.3.2 划分树结构
3.3.3 线性映射结构
3.4 索引结构的效率分析
3.4.1 实验设计
3.4.2 存储效率分析
3.4.3 查询效率分析
3.4.4 更新效率分析
3.5 索引结构的改进
3.5.1 启发式Hilbert R 树
3.5.2 平衡PK 树
3.6 索引结构的进一步改进
3.6.1 Voronoi 图
3.6.2 索引结构进一步改进的总体思路
3.6.3 算法说明
3.6.4 效率分析
3.7 本章小结
第4章 空间数据库缓存研究
4.1 影响性能的两个关键环节和WEBGIS 系统的三级缓存
4.1.1 一级缓存:提高数据库存取效率的服务器缓存
4.1.2 二级和三级缓存:提高网络传输效率
4.1.3 另外一种二级缓存:为区域用户提供集中服务──数据代理服务器(Spatial Data Proxy)
4.1.4 缓存结构模型
4.2 缓存要素分析和数据结构设计
4.2.1 缓存数据及数据的基本交换单位
4.2.2 数据库中的空间实体的缓存及实体缓存索引
4.2.3 索引信息是缓存的组织形式
4.2.4 缓存访问频度参考表可以帮助缓存制定缓存数据淘汰策略
4.2.5 实现Cache 的主要设计对象及其关系
4.3 采用统一的内存文件建立CACHE方便缓存管理
4.4 缓存容量、数据永久化和数据生存周期
4.5 缓存数据一致性维护
4.5.1 数据库缓存一致性维护的避免失效策略
4.5.2 客户端缓存、服务器缓存和数据代理服务器的一致性维护
4.6 缓存数据的淘汰
4.7 并发处理
4.8 缓存性能测试和分析
4.8.1 实验设计
4.8.2 模型一:纯粹的数据库/缓存性能
4.8.3 模型二:纯粹的数据库/网络/GIS 服务器的性能
4.8.4 模型三:纯粹的数据库/网络/GIS 服务器/Client 缓存的性能
4.8.5 模型四:采用索引与缓存结合的方式测试区域信息检索的性能
4.8.6 模型五:采用索引与缓存结合的方式测试拓扑关系的性能
4.9 本章小结
第5章 在中国地质图书馆网上地图发布系统中的实践
5.1 中国地质图书馆网上地图发布系统简介
5.2 中国地质图书馆网上地图发布系统应用
5.3 中国地质图书馆网上地图发布系统中的地图显示
5.4 地图发布系统中的关键因素
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 总结
6.2 进一步的研究
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
发布时间: 2005-07-19
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