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基于空间数据库的栅格数据存储管理关键技术研究

王超  
【摘要】: 随着栅格数据的不断获取和广泛应用,海量栅格数据管理技术逐渐成为了当前GIS领域研究的热点问题之一。空间数据库管理系统是对海量栅格数据进行有效管理的重要手段,它有两种实现模式:“关系型数据库管理系统+空间数据引擎”和“关系型数据库管理系统+空间扩展”。其中后者与数据库管理系统内核紧密结合,能够充分利用关系型数据库管理系统中各种成熟的数据管理技术,因此具有比前者更广阔的发展前景,是将来空间数据库管理系统发展的主流方向。 我们在开源的关系型数据库管理系统Ingres的基础上进行了包括空间扩展在内的一系列扩展和改造,最终实现了空间数据库管理系统IngreSDB。本文主要围绕栅格数据在IngreSDB中的存储机制来开展研究,同时解决了在栅格数据存储的实现过程中所遇到的内存管理问题。 在栅格数据存储方面,通过考察主流的空间数据库管理系统产品ArcSDE和GeoRaster,栅格分块存储模式有利于海量栅格数据的存储与管理,于是为IngreSDB定义了一种支持该存储模式的栅格数据模型,并在此基础上设计了栅格数据的物理存储模型。该物理存储模型允许用户选择数据库管理系统或者文件系统作为栅格块的存储“容器”,因此栅格分块存储模式在IngreSDB中的具体实现方式可以分为两种:基于栅格块表的“表内”存储方式和基于块文件的“表外”存储方式。本文对这两种方式的设计思想和实现方法都做了详细论述,同时也对它们的性能和适用范围进行了对比。 在内存管理方面,本文采用内存池技术来代替操作系统默认的内存管理机制,提出了一套基于内存池的内存管理策略,并在栅格数据存储管理中实现了该策略。性能测试的结果表明,该策略能够有效地提高栅格数据在IngreSDB中的存储效率,并且能够避免内存泄露的发生,因此是一种安全高效的内存管理策略。


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