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《哈尔滨理工大学》 2010年
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基于空间填充曲线高维空间查询算法研究

徐红波  
【摘要】:空间数据库是当前数据库领域中一个前沿研究课题。空间数据库突破了传统数据库主要基于文字和数字信息的应用,能够存储和分析大量具有复杂结构的空间信息。空间数据库是一种存储非空间和空间数据的数据库系统,在查询语言和数据模型中支持空间数据类型、空间索引、空间分析和空间查询。 近年来,在很多领域中出现了高维数据应用,例如基于内容的多媒体检索和数据仓库,数据常常以高维向量的形式存在,并且数据量都比较大。在实际查询过程中,例如在医疗诊断领域,电子商务,用户不仅对检索精度有一定的要求,对检索时间也会提出更高的要求,必须保证系统有较高的检索效率,因此有必要研究针对大规模高维向量空间的高效查询算法。在低维空间中线性扫描算法及基于R树、VA文件和NB树的空间查询算法的查询效率较高,而在高维空间中这些算法的查询效率均出现不同程度上的恶化现象。 空间填充曲线是一种把d维空间映射成一维空间的方法。它像一条线一样穿过高维空间中每个离散单元,且只穿过一次。它按照线性顺序对这些单元进行编号。 针对上述算法应用到高维空间时查询效率较低的问题,本文利用空间填充曲线的降低空间维度和数据聚类性质,依据曲线的构造过程将高维空间分割成大小相等的网格,从而将位于高维空间网格中的点映射到线性空间中。提出一种基于Hilbert曲线高维近似k最近邻查询算法AKNN。算法AKNN将d维空间中的点进行(d+1)次平移,将平移后的点映射到线性空间中,并用B~+树进行存储。算法AKNN扫描查询点在每棵B~+树中的k个前驱点和k个后继点,从2k(d+1)个候选点集中选择距离查询点最近的k个点作为近似k最近邻。 提出一种基于Z曲线高维近似k最近对查询算法AKCP。算法AKCP在点集上进行(d+1)次线性扫描,每次扫描计算包含当前点与其k个后继点的最小网格,当最小网格的边长大于候选解的最大值时停止当前点的扫描操作,继续扫描下一点。 使用Z区域聚类相似数据,设计一种改进的索引结构B~Z树,提出一种采用深度优先高维空间范围查询算法B~ZRQ。算法B~ZRQ采用高效剪枝策略,能够快速遍历B~Z树。 提出一种基于Hilbert曲线网格划分聚类算法HC。算法HC首先以网格为单位合并出面积较小的聚集,然后将小聚集经过若干次合并形成较大聚集,最终使得聚集最优。 实验结果表明这些算法可行且高效。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP311.13

【引证文献】
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1 朱进;胡斌;邵华;罗青;江南;张景云;;基于内存数据库Redis的轻量级矢量地理数据组织[J];地球信息科学学报;2014年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈曦;以开放式网络应用服务模型为基础的Web服务资源管理研究[D];西南交通大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 黄婷;移动数据广播环境下不确定数据概率最近邻查询研究[D];华中科技大学;2012年
2 李勋;基于hilbert划分的并行矢量数据索引算法研究[D];电子科技大学;2013年
【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 徐森;文本聚类集成关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 于翔;基于网格的数据流聚类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 马纯永;城域景观VRGIS一体化仿真平台研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
5 许浒;时空数据库聚集查询算法研究[D];华中科技大学;2010年
6 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
7 孙冬璞;时空数据库多类型最近邻查询的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
8 尹可挺;Internet环境中基于QoS的Web服务组合研究[D];浙江大学;2010年
9 杨晋强;空间数据集群服务体系结构与算法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田继辉;用于三维影像快速浏览的多尺度DEM数据组织研究[D];河南理工大学;2010年
2 孙静;基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现[D];山东科技大学;2010年
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4 刘文昊;基于模糊聚类和纹版辅助的织物疵点检测算法研究[D];浙江理工大学;2010年
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9 丁金凤;基于网格与密度的数据流聚类算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 詹发新,付海波,苟浩远;GIS地理空间数据共享的探讨[J];北京测绘;2005年03期
2 陈广学,张东,张德,周海燕;网格技术与空间信息共享和服务[J];测绘科学;2005年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前9条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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【相似文献】
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5 孙冬璞;郝忠孝;;时空数据库变体最近邻查询问题探讨[J];计算机工程与应用;2010年14期
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5 北京大学计算机科学技术系 陈华 李晓明;国内外FTP搜索引擎比较[N];计算机世界;2002年
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10 王小松;基于区域覆盖的连续移动查询算法的研究与实现[D];东北大学;2012年
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