栅格空间数据库引擎存储机理与应用研究

论文题目: 栅格空间数据库引擎存储机理与应用研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 自然地理学

作者: 沈林芳

导师: 刘南,刘仁义

关键词: 栅格数据,栅格空间数据库引擎,空间数据库,分块金字塔模型,对象关系数据库管理系统,空间索引

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着遥感技术的飞速发展,影像数据正以几何级数增长。目前的管理方式难以实现快捷高效地存储、管理海量栅格数据,如何设计新型的存储管理模式以满足现势需求已成为地理信息科学领域研究的重要前沿课题之一。本论文在研究栅格空间数据库引擎的关键技术和相关理论的基础上,探讨了海量栅格数据库高效管理的可行性,最后自主设计空间数据库,并研发海量栅格空间数据库引擎原型系统。论文具体研究工作主要包括如下几个方面:1)研究海量栅格空间数据的管理问题,包括海量空间数据库在物理数据库和逻辑数据库上的具体设计。2)针对海量影像数据应用和数据特征,提出了一种适合海量栅格数据管理模型—分块金字塔模型和分块索引。另外,对影像数据可视化与查询、影像数据无损压缩和有损压缩等问题进行了探索性研究。3)分布式环境下多源异构空间数据互操作的实现策略研究。文中重点对开放多源空间数据访问组件(OMSAC)设计进行结构分析和实现方法讨论,最后在基于FACADE模式下给出具体的实现方法。4)在对海量栅格数据库引擎的管理模式、关键技术、实现方法等的研究基础上,设计和实现了实用化的栅格空间数据库引擎。研究及测试结果表明,本文所设计的空间数据库能较高效地进行海量栅格数据的存储和管理。自主设计与开发的栅格空间数据库引擎RasSDE能基本实现海量栅格数据的管理,具有较高的数据访问效率。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 栅格数据存储管理模式

1.1.1 基于文件系统的管理方式

1.1.2 基于文件数据库混合管理方式

1.1.3 传统关系数据库管理方式

1.1.4 对象—关系数据库管理方式

1.1.5 面向对象数据库管理方式

1.2 栅格数据管理的发展趋势

1.2.1 空间数据库引擎技术

1.2.2 基于对象—关系数据库的栅格空间数据库引擎

1.3 相关技术

1.3.1 相关计算机硬件技术

1.3.2 网络技术和分布式计算

1.3.3 海量存储技术

1.3.4 数据库技术

1.4 本文研究内容及章节安排

1.4.1 本文主要研究内容

1.4.2 国内外研究现状

1.4.3 本文章节安排

第二章 栅格空间数据库引擎关键理论和技术研究

2.1.分布式GIS技术

2.1.1 分布式系统概述

2.1.2 分布式GIS体系结构研究

2.1.3 分布式对象技术

2.2 多分辨率分块金字塔构建

2.2.1 影像数据分块技术

2.2.2 多分辨率的金字塔构建

2.3 影像数据压缩技术

2.3.1 无损压缩方法

2.3.2 有损压缩方法

2.3.3 小波变换的图像压缩法与JPEG2000

2.4 海量影像数据索引技术

2.4.1 SDO_GEOMETRY对象分析

2.4.2 空间索引:R-Tree索引和Q-Tree索引

2.4.3 基于Oracle Spatial海量影像查询实现

2.5 海量影像数据可视化与异步双缓冲技术

2.5.1 海量影像数据可视化

2.5.2 异步双缓冲机制

第三章 海量栅格空间数据库设计

3.1 对象-关系数据库管理系统(ORACLE)

3.1.1 Oracle数据库系统特点

3.1.2 Oracle结构体系与数据管理方式

3.1.3 Oracle中的面向对象技术

3.2 主流SDE栅格存储机理分析

3.2.1 ArcSDE栅格存储机理分析

3.2.2 GeoRaster的栅格存储管理

3.2.3 当前SDE中存在的不足

3.3 海量栅格空间数据库设计

3.3.1 RasSDE数据模型

3.3.2 RasSDE物理存储

3.4 栅格空间数据库性能优化

3.4.1 基于Oracle性能优化

3.4.2 海量空间表优化存储

第四章 海量栅格空间数据库引擎原型设计与实现

4.1 RasSDE设计思想

4.2 RasSDE四层分布式结构设计

4.2.1 数据库服务层

4.2.2 应用接口层

4.2.3 应用服务层(GIS应用服务器)

4.2.4 用户界面层

4.3 开放多数据源空间数据访问组件设计与实现

4.3.1 基于FACADE模式的空间数据连接设计

4.3.2 主要类对象设计

4.4 RasSDE数据通信设计与实现

4.4.2 RasSDE通信模型

4.4.3 通信控制类设计

第五章 应用实例与性能测试分析

5.1 测试环境

5.1.1 软件环境

5.1.2 硬件环境

5.2 中国海监飞机扫描仪图像处理及三维仿真平台(MAMS v2.0)

5.2.1 海量栅格加载试验

5.2.2 海量栅格数据拼接显示

5.3 性能测试实验与结果分析

5.3.1 所需存储空间大小测试

5.3.2 磁盘读写、网络传输综合性能试验

5.3.3 响应时间测试

第六章 结论与展望

6.1 研究工作总结

6.2 研究成果与创新

6.3 后续研究与展望

致谢

参考文献

作者简介

发布时间: 2009-02-12

参考文献

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