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《北京工业大学》 2002年
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面向空间数据库引擎的空间索引系统

陈镇虎  
【摘要】: 关系数据库能够支持空间数据的存储,却无法支持对其高效的访问,这是因为空间数据的多维特性与关系数据库中的一般索引不相适应。一般索引只适合对一维数据进行索引,因为其索引项是一维线性且严格有序的。空间数据的多维特性在任何方向上并不存在优先级问题,因此需要研究特殊的另类“索引”以适应多维特性的空间数据。空间索引由此应运而生,空间索引主要依靠空间对象之间的邻接性对数据进行组织,它的索引项通常是多维空间下的点或区域。 空间索引作为空间数据库中的重要组成部分,可以加快对空间对象的检索。空间索引的直接需求来自于大量空间对象上的空间运算,本文认为在空间数据库中空间运算应该分两步进行:第一步是筛选步骤,通过空间索引缩小进行比较的空间对象的个数;第二步为细化步骤,对从第一步中筛选出的空间对象进行精确的空间运算操作。本文总结出空间索引系统应提供的三类空间查询:空间范围查询、最近邻居查询、空间连接查询。空间范围查询在某图层内找出与给定查询窗口满足一定空间关系的所有空间对象;最近邻居查询在某图层内找出距离某点最近的空间对象;空间连接查询往往涉及对两个或两个以上图层中空间对象之间的操作。这三类空间查询经常出现在GIS、CAD/CAM等应用系统中。 本文重点讨论了R树、BucketFile两种空间索引的基本结构及三类空间查询在其上的算法实现。基本空间对象类型包括点对象、面对象、线对象。基于R树的空间索引结构主要对点对象和面对象进行索引;BucketFile空间索引结构主要对线对象进行索引。R树是一种类似于B~+树的动态平衡树,其索引项基于空间对象的最小外接矩形。空间对象的外接矩形能够粗略反映出空间对象的空间特性,从而加速空间对象的定位过程。BucketFile空间索引结构利用Z-ordering曲线对空间进行分区,并将线对象映射到相应的分区中。选用Z-ordering曲线的理由在于其对分区的编号方式能使编号连续的分区较好的反映它们之间的空间邻接性。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP399

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 王宝祥;基于改进聚类的Hilbert R树空间索引算法研究[D];河南大学;2011年
2 刘文闳;基于R-树的空间索引并行批量加载算法研究及实现[D];国防科学技术大学;2011年
3 周勇;改进的层次网格空间索引技术研究与实现[D];福州大学;2005年
4 韩雪龙;基于地理空间的空间数据存储与检索研究[D];西北工业大学;2006年
5 吴敏君;GIS空间索引技术的研究[D];江苏大学;2006年
6 王巨才;引白水源测量工程设计及实施成果检验[D];辽宁工程技术大学;2006年
7 席振华;基于地理空间数据库的WebGIS应用系统开发[D];浙江大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 龚健雅;一种基于自然数的线性四叉树编码[J];测绘学报;1992年02期
2 龚健雅;GIS中矢量栅格一体化数据结构的研究[J];测绘学报;1992年04期
3 廖湖声,郑玉明,姜岩,李清文;SDB:一个面向分布式GIS的空间数据库[J];计算机工程与应用;2000年12期
4 郑玉明,廖湖声;面向空间数据库引擎的扩充数据模型及其操纵语言GSQL[J];计算机工程与应用;2002年03期
5 肖伟器,冯玉才,缪勇武;空间对象数据库的网格索引机制[J];计算机学报;1994年10期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁浩;吴敏君;;两类典型GIS空间索引技术的分析与评价[J];安阳工学院学报;2006年02期
2 晏磊,苗李莉,刘岳峰;面向GIS-T数据建设的分析研究[J];北京测绘;2005年02期
3 刘刚;周炳俊;安铭刚;杨国辉;;时态GIS理论及其数据模型初探[J];北京测绘;2007年04期
4 廖湖声,郑玉明;多源空间数据库查询技术[J];北京工业大学学报;2004年02期
5 田宪明,何渝;基于GIS房屋中介系统的设计与实现[J];北京工商大学学报(自然科学版);2005年03期
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7 赵芳芳;张军;;多尺度空间数据索引方法研究[J];测绘工程;2008年02期
8 范大昭,张永生,雷蓉,郭海涛;GIS数据自动更新技术的研究[J];测绘科学;2005年03期
9 黄雪莲;胡鹏;白轶多;;一种改进的等高线断点连接方法[J];测绘科学;2006年01期
10 徐翠玲;崔建军;李建武;;空间数据操纵语言实现体系结构研究[J];测绘科学;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Create Multi-dimension Linked Lists on Recursive Algorithm and the Application[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 赵伶俐;赵仁亮;朱建军;梅洋;;面向城镇化数据整合中层次索引树的研究与实现[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
3 涂丹丹;向琳;左德承;杨孝宗;;移动对象数据库管理技术[A];黑龙江省计算机学会2007年学术交流年会论文集[C];2007年
4 郭加树;刘展;;多尺度的三维地质建模研究[A];中国地球物理学会第二十三届年会论文集[C];2007年
5 梅德庆;傅建中;陈子辰;;计算机在航道工程建设管理中的应用[A];数据库研究进展97——第十四届全国数据库学术会议论文集(下)[C];1997年
6 容兵;曹忠昇;;空间关系的模糊变迁问题研究[A];第十六届全国数据库学术会议论文集[C];1999年
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8 周项敏;王国仁;于戈;;度量空间中索引方法的研究[A];第十九届全国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2002年
9 于利胜;张倩;王珊;张延松;;RR_tree:多维索引的关系模式实现新方法[A];第26届中国数据库学术会议论文集(A辑)[C];2009年
10 李佳佳;王波涛;陈东;喜连川优;王国仁;;分组移动对象的区域偏离监视算法[A];NDBC2010第27届中国数据库学术会议论文集A辑二[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张泽宝;空间数据库的索引技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 许浒;时空数据库聚集查询算法研究[D];华中科技大学;2010年
3 刘润涛;基于序的空间数据索引及查询算法研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
4 贾奋励;电子地图多尺度表达的研究与实践[D];解放军信息工程大学;2010年
5 李滨;自然空间查询语言解译机制研究[D];解放军信息工程大学;2009年
6 左志权;顾及点云类别属性与地形结构特征的机载LiDAR数据滤波方法[D];武汉大学;2011年
7 亢孟军;数字高程模型不规则四边形网建模方法研究[D];武汉大学;2011年
8 邵世维;基于几何特征的多尺度矢量面状实体匹配方法研究与应用[D];武汉大学;2011年
9 张翀;基于对等计算的分布式时空索引技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 郑毅;LIDAR数据的城区建筑物提取技术研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘利军;面向港口调度管理的时空数据库索引技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 路瑞强;基于均值和标准差的空间索引方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 李琳;一种基于多级网格和改进QR-树的混合索引[D];河南理工大学;2010年
4 汤金娥;基于动态矩形遍历搜索的K-NN查询算法[D];河南理工大学;2010年
5 修建新;基于VAR~*树的反向最近邻查询技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 于波;分布式并行空间索引机制的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 刘燊;空间网络环境下基于Voronoi图的时空轨迹查询研究[D];浙江大学;2011年
8 张栋;移动对象反向k近邻查询研究[D];浙江大学;2011年
9 李敏;支持城市实时交通互助服务的动态电子地图研究[D];浙江大学;2011年
10 陈功照;城市地理信息检索服务研究[D];福建师范大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孟妮娜,周校东;固定格网划分的空间索引的实现技术[J];北京测绘;2003年01期
2 廖湖声,郑玉明;多源空间数据库查询技术[J];北京工业大学学报;2004年02期
3 张丽芬,王晓华,胡景松,宋维佳,龙斌;基于网格划分的几种空间索引[J];北京理工大学学报;2004年02期
4 龚健雅;空间数据库管理系统的概念与发展趋势[J];测绘科学;2001年03期
5 黄梦龙,胡鹏;一种改进的网格索引生成方法[J];测绘科学;2004年06期
6 王锡钢;任伟;李青元;朱翊;孙立坚;;基于K-means聚类距离准则的R树结点分配算法研究[J];测绘科学;2006年05期
7 东凯,方裕;空间数据库模型概念与结构研究[J];地理信息世界;2004年02期
8 胡庆武;陈亚男;周洋;熊成利;;开源GIS进展及其典型应用研究[J];地理信息世界;2009年01期
9 史文中,郭薇,彭奕彰;一种面向地理信息系统的空间索引方法[J];测绘学报;2001年02期
10 刘会侠,龚健雅,刘华,乐鹏;一种新的基于空间数据库的空间数据编辑处理方法[J];测绘信息与工程;2005年05期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 罗德安;一种基于关系数据库的空间数据模型及其特殊应用[D];西南交通大学;2001年
2 董鹏;分布式空间信息的高效查询与分析系统研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
3 朱铁稳;基于均匀空间离散域对象的空间数据库关键技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
4 蔡砥;网络计算环境下空间分析的计算模式研究[D];华东师范大学;2004年
5 程起敏;基于内容的遥感影像库检索关键技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张震;空间数据库规则技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 李勤爽;基于多源遥感信息的WebGIS的设计与实现[D];解放军信息工程大学;2001年
3 吕翠凤;空间数据库系统的研究与实现[D];北京工业大学;2001年
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5 张雷;对OpenGIS标准的分析和空间数据引擎的实现[D];浙江大学;2002年
6 顾军;R-Tree空间索引的优化研究[D];南京师范大学;2002年
7 过志峰;基于高效空间存取机制的地理空间数据查询研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
8 梅海彬;配电网系统的组件式GIS研究[D];郑州大学;2002年
9 陈文武;GIS & RS一体化数据结构及索引机制研究[D];河海大学;2002年
10 夏启兵;基于关系数据库的地理数据库引擎的研究与实践[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 张砚;苏旭明;;车载导航电子地图的关键技术与解决方案[J];测绘科学技术学报;2008年04期
2 余冬梅;;基于K-Means聚类的R-树空间索引方法研究与分析[J];科技导报;2012年11期
3 毋一舟;赖俊陶;吴煜晖;;基于LBS签到数据更新POI的数据预处理研究[J];计算机与数字工程;2012年08期
4 安晓博;陈蜀宇;刘小威;;嵌入式GIS地图快速显示方法的应用[J];计算机系统应用;2012年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李倩;客运专线动态可视工程施工管理信息系统关键技术研究[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李文杰;基于WebGIS的村镇土地管理系统的研究[D];山东农业大学;2010年
2 闫斌;基于分布式的空间数据库引擎设计与实践[D];电子科技大学;2011年
3 阴鹏;基于WebGIS的隧道施工安全监测系统的研究[D];西南交通大学;2011年
4 魏震方;网络导航服务中数据传输技术的方法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
5 刘莹;多路空间距离连接查询技术的研究与应用[D];东北大学;2009年
6 王宝军;基于HLA的空间数据服务研究[D];解放军信息工程大学;2011年
7 余颖;基于Flex和J2EE技术的网络控管系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2012年
8 周勇;改进的层次网格空间索引技术研究与实现[D];福州大学;2005年
9 付胜博;基于自然语言的空间数据检索研究[D];西北工业大学;2007年
10 许哲;安徽省县级林业有害生物管理信息系统的设计与实现[D];吉林大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 龚健雅;一种基于自然数的线性四叉树编码[J];测绘学报;1992年02期
2 肖伟器;吴恒山;冯玉才;;空间对象管理系统结构与模型[J];计算机科学;1993年03期
3 田增平,周傲英,施伯乐;适合地图数据库应用的可扩充数据模型研究[J];计算机工程;1997年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 过志峰,王宇翔,杨崇俊;空间数据索引与查询技术研究及其应用[J];计算机工程与应用;2002年23期
2 孟凡荣;曹彦燕;郑鹏;;基于直角多边形的R树结点的分裂算法[J];微计算机信息;2009年09期
3 蒋子阳;周志强;汪新庆;;3DGIS中基于改进R树的空间索引技术研究[J];工程地球物理学报;2007年06期
4 肖飞;唐媛;;Oracle Spatial空间索引解析[J];信息技术与信息化;2009年01期
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6 何晋川,张培刚;空间索引研究及其进展[J];福建电脑;2004年08期
7 李运华;李长英;陈刚;;RNT:一种面向公路网的空间索引方法[J];计算机与数字工程;2007年05期
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9 张君枫;;空间数据管理的应用[J];硅谷;2008年21期
10 刘妍;司海燕;;基于TIN模型的空间索引方法研究[J];测绘工程;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张明波;陆锋;申排伟;程昌秀;;空间索引R树研究:回顾与展望[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
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3 张明波;陆锋;申排伟;程昌秀;;空间索引R树研究:批量操作技术[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
4 卢秉武;;基于图文一体化的海事综合管理信息系统研究[A];中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集[C];2006年
5 李绍俊;周芹;王尔琪;;SuperMap高性能海量空间数据管理策略[A];2009`中国地理信息产业论坛暨第二届教育论坛就业洽谈会论文集[C];2009年
6 张泽宝;张健沛;杨静;;基于R树的空间索引建立方法研究[A];第一届中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2007年
7 高扬;李艳;金群峰;陈南;;北斗车辆导航系统中道路网数据结构的研究与设计[A];2008年船舶通信导航学术年会论文集[C];2008年
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10 李闻昊;;高性能地图优化策略[A];2009`中国地理信息产业论坛暨第二届教育论坛就业洽谈会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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2 方正数码有限公司 阎静;资源管理: 图形+数据[N];计算机世界;2002年
3 章森 王伟;搜索引擎的工作机制[N];计算机世界;2006年
4 四木;空间数据库为商务应用添彩[N];计算机世界;2001年
5 吴民;国家防汛会商系统通过鉴定[N];黄河报;2006年
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8 庞亚斌 整理;地理信息系统的发展趋势[N];中国水利报;2006年
9 郭平波;选择GIS研究平台[N];中国水利报;2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董鹏;分布式空间信息的高效查询与分析系统研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
2 王宇翔;分布式网络地理信息系统研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
3 张泽宝;空间数据库的索引技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 马亚明;嵌入式空间数据库理论与技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
5 张立强;构建三维数字地球的关键技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
6 林伟华;多重近似空间索引及其相关检索技术研究[D];华中科技大学;2009年
7 罗德安;一种基于关系数据库的空间数据模型及其特殊应用[D];西南交通大学;2001年
8 左小清;面向交通网络的三维GIS数据模型与可视化[D];武汉大学;2004年
9 薛安荣;空间离群点挖掘技术的研究[D];江苏大学;2008年
10 何珍文;地质空间三维动态建模关键技术研究[D];华中科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐铁;电子海图数据库及其索引技术研究[D];上海海事大学;2003年
2 高云;基于QAAR-树的空间索引方法研究[D];燕山大学;2010年
3 王亮;小型地理信息系统的研制与开发[D];大连理工大学;2005年
4 吴元洪;空间索引技术及其应用研究[D];重庆大学;2003年
5 刘会侠;空间数据库引擎的若干关键技术研究[D];武汉大学;2004年
6 陈镇虎;面向空间数据库引擎的空间索引系统[D];北京工业大学;2002年
7 陈敏;基于R-树空间索引的优化研究与应用[D];福州大学;2006年
8 曾喆;嵌入式移动导航系统的研究与设计[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2004年
9 李建;基于智能手机的移动GIS空间索引研究与实现[D];河南理工大学;2011年
10 王学全;三维GIS数据库的空间索引技术研究与探索[D];西南大学;2011年
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