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《大连理工大学》 2006年
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空间数据索引技术的研究及在GIS中的应用

杨宇曦  
【摘要】:空间数据库已广泛地应用于GIS、CAD、机器人、计算几何、计算机视觉、医学图像和多媒体系统等领域。随着数字城市、数字地球、数字流域等概念的提出与应用,对空间数据的存储与处理提出了更高的要求。空间数据索引是提高空间数据库性能的关键技术,它直接影响空间数据的存储效率以及空间检索的性能。研究空间数据索引技术并寻求更好的空间数据索引机制,己成为当前计算机领域及其它应用领域的一个热点问题。 在一些非标准的数据库应用系统,例如地理信息处理系统、CAD/CAM系统,常常需要在外存中存取多维地理数据,同时需要对这些数据进行精确匹配查询和范围查询。目前的空间索引中,特别是流行的基于B树的R-树及其变种的结构,在需要在外存中频繁存取、处理多维空间数据方面有明显的缺陷。同时,随着索引数据量的巨增,特别是空间维数的增加,现有空间索引技术的性能急剧下降。 本文论述了空间数据库索引技术的相关概念、数据结构、动态索引算法及性能分析。通过对已有空间索引的大量研究,并针对以上的问题,采用区域编码的思想,提出了一种基于区域编码的空间索引结构——区域编码树,并给出了区域编码树的数据结构以及它的相关动态操作方法。通过与R-树、R~+-树、R~*-树的比较表明:区域编码树在插入、删除、特别是查找性能方面都有所提高。本文将区域编码树应用于基于ArcInfo平台的大连市土地利用规划管理信息系统中,摈弃了ArcInfo平台使用的shp格式中原有基于四叉树的空间数据索引结构,使用本文提出区域编码树的结构;通过实验表明虽然区域编码树的空间利用率不高,但其具有较高的查询、插入和删除性能。
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