收藏本站
《解放军信息工程大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

嵌入式空间数据库理论与技术研究

马亚明  
【摘要】:嵌入式空间数据库作为一项将在未来各种空间信息应用领域(包括军事)中占重要地位的理论与技术,还没有得到充分的研究,虽然欧美发达国家已开始重视。本文对嵌入式空间数据库进行了较为全面、深入的研究,主要内容包括: (1)全面系统地总结了嵌入式空间数据库的相关概念、研究现状及该领域存在的问题,尤其是澄清了与EDBMS相关的、常被混淆或误用的概念。详细分析了嵌入式空间数据库的主要特点和特殊需求。 (2)在分析了传统空间数据库系统各种体系结构的优缺点及两种典型EDBMS的体系结构的基础上,提出了实现嵌入式空间数据库的三种方案:基于文件进行扩展,基于关系型EDBMS进行扩展,基于非关系型EDBMS进行扩展。并设计了能提供关系数据库访问接口与普通调用接口的统一的空间扩展结构。总结分析了嵌入式空间数据库系统与传统空间数据库系统的体系结构的共性与差别。 (3)对比分析了DBMS的5种逻辑模型的优缺点,并得出最适合采用REDBMS建立ESDBMS的结论。根据ESDBMS的特点提出了扩展其逻辑数据模型应该遵循的原则:简洁性、完备性和标准化,并根据该原则设计、实现了ESDBMS的空间数据类型和空间算子。 (4)详细解析了数据存储和索引在ESDBMS的逻辑和物理层之间的映射关系,刻画了从磁盘存储到ESDBMS的逻辑视图的转换过程,揭示了数据存储和索引的本质。设计了一个能够自动支持应用数据类型变化的动态可扩展存储结构,使ESDBMS表现出了一定的智能性。针对嵌入式空间数据库的应用特点,提出并实现了ESDBMS的三级空间索引策略,即基于分层扩展R树为比例尺集合、图幅集合建立的一级索引,基于格网和改进四叉树索引分别为点和线、面建立的二级索引和第三级的基于增量联合索引的图幅内细节分层。 (5)详细分析了ESDBMS空间查询处理的特点,在此基础上提出了ESDBMS的空间查询的代价制约因素,即访问代价、存储代价和计算代价,并提出了ESDBMS空间查询的三步处理策略。第一步利用对象的MBR执行空间连接,得到一个包含所有最终结果和一部分不满足连接谓词的额外对象对儿的候选集;第二步应用空间对象的更精确的(激进和保守)近似确认一部分结果,并排除一部分不满足连接谓词的近似对儿,以减少精炼阶段需要调度到内存的对象精确几何信息的数量和执行精确计算的数量,从而同时降低I/O代价和CPU代价;第三步遍历新候选集,读取其中对象的精确几何信息,执行空间查询条件判定。鉴于空间连接在ESDBMS的操作中的重要地位,重点研究了高效处理空间连接的算法,提出了基于三重近似的空间连接过滤策略:首先用空间对象的MBR执行连接,得到结果集的一个超集——候选集,然后通过对象的保守近似识别过滤候选集中的错误命中(即对象对儿的MBR相交但其本身并不相交),最后用对象的激进近似识别出一部分必定满足连接谓词的对象对儿。通过实验论证了空间对象的保守和激进近似应该与对象的MBR一起存储在空间索引中,并分析了近似对空间连接性能的影响。 (6)针对嵌入式应用环境资源受限和空间连接精炼步骤高代价的特点,提出了一个寻找空间连接过程中最佳的数据页调度序列的新算法,即搜索最好的N-释放-K序列,理论上它能够最小化磁盘I/O代价,并详细描述了该算法的实现思路与过程。 (7)针对本文讨论的部分主要内容与算法分别进行了实验,包括:原型系统、EDBMS的空间数据类型和空间算子扩展实验、ESDBMS的三级空间索引性能实验、OPAS新算法性能实验,证明了本文论述内容的正确性和可行性。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P208

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王凡;;关于嵌入式系统应用数据库信息管理技术的分析[J];计算机光盘软件与应用;2013年05期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李鲁群,李成名,林宗坚;服务于PDA的矢量数据分块存储数据结构的研究[J];测绘学报;2002年02期
2 李瑞欣;赵东方;;普适计算环境下的嵌入式数据库应用体系结构[J];电讯技术;2008年09期
3 邬伦,张毅;分布式多空间数据库系统的集成技术[J];地理学与国土研究;2002年01期
4 张广斌;宫金林;陈爽;;SQLite嵌入式数据库系统的研究与实现[J];单片机与嵌入式系统应用;2008年06期
5 郭龙江,李建中;空间数据库的索引技术[J];黑龙江大学自然科学学报;2005年03期
6 马亚明;张亚军;张瑞生;;嵌入式GIS中矢量地图快速显示策略研究[J];测绘科学技术学报;2009年04期
7 夏家莉;嵌入式数据库系统中无冲突并发控制协议CCCP[J];计算机研究与发展;2004年11期
8 唐林燕;;GeoDB空间数据库存储体系设计与实现[J];计算机科学;2003年04期
9 王彤,王良;嵌入式移动数据库的综述及评价[J];计算机工程;2001年12期
10 郭菁,周洞汝,郭薇,胡志勇;空间数据库索引技术的研究[J];计算机应用研究;2003年12期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 邵雄凯;移动数据库中若干问题的研究[D];华中科技大学;2004年
2 黄继先;基于R-树的空间数据库查询技术研究[D];中南大学;2005年
3 蔡先华;GIS-T空间数据库管理与应用关键技术研究[D];东南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾奋励;电子地图多尺度表达的理论与方法的研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
2 王明文;嵌入式数据库管理系统研究与实现[D];电子科技大学;2003年
3 吴杰;空间数据库管理系统及其Oracle实现[D];中南大学;2004年
4 崔信国;面向对象的全关系型GIS空间数据库设计[D];山东科技大学;2004年
5 姜永阐;数字图像与矢量数据在空间数据库中的存取分析与应用[D];山东科技大学;2004年
6 刘彩苹;面向嵌入式数据库索引机制研究[D];湖南大学;2004年
7 陈洪波;嵌入式数据库系统查询机制研究与实现[D];重庆大学;2005年
8 陶治宇;空间环境仿真平台多源空间数据库的设计及应用[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
9 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
10 李静;嵌入式数据库在TPMS中的应用研究[D];合肥工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈晓男;;SQL Server和DB2中XML数据类型之简要比较[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2012年02期
2 刘彭和;韩双旺;张明珠;;基于WEBGIS的巢湖市旅游信息系统设计[J];安徽农学通报;2007年02期
3 高志宏;向学成;周晓超;;基于组件式GIS的农民专业合作社管理系统研究[J];安徽农业科学;2009年04期
4 卢双珍;曹顺伟;邓喜庆;张煜;喻庆国;;三维林相图制作研究[J];安徽农业科学;2009年14期
5 任娜;张道军;;基于空间推理及语义的图斑扣除线状地物面积关键算法及其在土地调查建库中的应用[J];安徽农业科学;2011年35期
6 梁凤娟;张喜林;高贵荣;仇巧玲;韩军;;基于GIS的巴彦淖尔市政策性农业保险气象服务的研究[J];安徽农业科学;2012年03期
7 杨会民;曹卫彬;李江全;王玉薇;;采棉机跨区作业导航电子地图的制作[J];安徽农业科学;2012年06期
8 李治庆;商秀玉;刘晓丽;李成名;;基于紧缩结构的3DGIS海量瓦片数据管理引擎的关键技术研究[J];安徽农业科学;2012年16期
9 田智慧,武舫,熊伟,武玉国;基于DEM的三维地图研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2005年01期
10 武舫;田智慧;胡鹏;;GIS数据模型中要素对象与要素类别的研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄洪纤;孙浩;;电子地图的色彩亮度等级感受研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 范本贤;张庆合;剧远景;韩坤英;姜兰;王振洋;庞健峰;王丽亚;丁伟翠;;中国区域地质志空间数据库结构设计[A];全国地质制图与GIS学术论坛论文集[C];2011年
3 刘斌;刘正军;祁晨;张浩;;移动GIS在应急指挥平台体系建设中的应用[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
4 王海龙;苏旭明;翁慧慧;;地理信息服务的思考与探索[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
5 白小双;江南;肖培培;;色盲地图的设色方案研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
6 张锦明;游雄;;基于LOD的选取模型在电子地图多尺度显示中的研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
7 王结臣;李丽;陈焱明;;缓冲区生成研究进展评述[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
8 郭建军;;大地测量成果信息管理系统的设计与实现[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
9 刘国栋;王政霞;;城市空间数据三维特征分析及三维城市数据模型[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
10 王坚;高井祥;孙正明;;地球空间信息学对创新人才培养的新要求[A];全国测绘学科教学改革研讨会论文集[C];2007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 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
3 吴启涛;城市抗震防灾规划空间决策支持系统研究[D];中国海洋大学;2010年
4 徐红波;基于空间填充曲线高维空间查询算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 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
6 胡友培;城市沿街小型商业的形态呈现与成因研究[D];南京大学;2010年
7 苏斌;GIS支持下的城市地价空间分布与土地集约利用研究[D];解放军信息工程大学;2010年
8 章冲;网络环境下煤矿三维建模及可视化关键技术研究[D];解放军信息工程大学;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
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张国峰;基于移动GIS的施肥推介系统研究与开发[D];华中农业大学;2010年
2 朱浩锋;新疆包尔图铜矿床地质地球化学特征及深部预测[D];河南理工大学;2010年
3 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
4 陈晓慧;空间信息服务管理平台的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
5 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
6 张成雷;地层三维建模空间数据组织与查询优化[D];山东科技大学;2010年
7 解卫卫;基于ArcGIS Engine的电力地理信息系统平台设计[D];山东科技大学;2010年
8 周月明;保险索赔系统的协同容错层次模型研究[D];山东科技大学;2010年
9 崔静怡;基于车载导航系统的大区域路径规划算法的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
10 杨新忠;基于案例的地理时空过程表达模型研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李旭军;;计算机数据库技术在信息管理中的应用[J];赤峰学院学报(自然科学版);2011年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵国冬;嵌入式系统弹性应对方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 谢辉;嵌入式数据库同步系统的研究与实现[D];北京交通大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕京建,肖海桥;面向21世纪的嵌入式系统[J];半导体技术;2001年01期
2 陈寒江,吴相林;基于XML的数据库系统研究[J];兵工自动化;2003年02期
3 孟凡荣;北京三库一体化空间数据库建设[J];北京测绘;2002年04期
4 刘鹏;基本比例尺地形图元数据管理系统的建立[J];北京测绘;2003年02期
5 谢榕;地理信息系统中空间数据库建立的关键技术[J];北京测绘;1998年04期
6 肖为;嵌入式系统概述及其在综合信息终端中的应用及前景[J];北京广播学院学报(自然科学版);2001年04期
7 石建军,许国华,何民,宋延;交通地理信息系统数据模型的研究进展[J];北京工业大学学报;2004年03期
8 马锐,汪林林;用OCI开发ORACLE数据库的方法[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2003年03期
9 宋国民,贾奋励;一种提高地图数据查询、统计速度的方法设计及实现[J];测绘工程;2001年03期
10 王晏民;矢量曲线的特征点提取[J];测绘工程;2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 周桓;移动环境中的Cache技术研究[D];中国科学院软件研究所;2001年
2 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
3 赵仁亮;基于Voronoi图的空间关系计算研究[D];中南大学;2002年
4 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
5 丁治明;移动数据库关键技术研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙庆辉;基于GIS的军事目标标绘CSCW与动态模拟[D];解放军信息工程大学;2001年
2 张轶;基于分布式仿真环境的地理信息系统设计与实现[D];解放军信息工程大学;2001年
3 汪静;基于文件系统的嵌入式数据库的设计和实现——EDB的设计和实现[D];电子科技大学;2002年
4 贾奋励;电子地图多尺度表达的理论与方法的研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
5 王建涛;基于战场目标的多媒体信息管理研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
6 范丽敏;移动数据库中客户端缓存的动态管理和一致性维护策略[D];中国海洋大学;2003年
7 吴晓锋;GIS空间数据的研究与应用[D];重庆大学;2003年
8 王明文;嵌入式数据库管理系统研究与实现[D];电子科技大学;2003年
9 丁蓉;嵌入式数据库技术研究[D];西北工业大学;2002年
10 熊志金;基于ARM的嵌入式电力远程监测系统的研究[D];武汉理工大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王宗祯,王苏建,向小民;GIS空间数据库技术[J];中国三峡建设;1998年02期
2 周长英;陈颖;;空间数据库索引技术发展概况[J];黑龙江科技信息;2010年31期
3 罗予东;;基于空间的数据库查询与优化研究[J];内江科技;2006年05期
4 李光师;;基于OCCI和MapX的GIS应用系统的开发[J];测绘科学;2010年01期
5 李玲;王庆;王慧青;;基于Spatialite轻量级空间数据库的GIS数据管理[J];地理信息世界;2010年04期
6 汪金花;郭立稳;李勇;;井下人员安全监测系统的GIS设计[J];矿山测量;2006年01期
7 申思,马劲松;GIS关系数据库SQL空间扩展算子的实现[J];计算机工程与应用;2005年32期
8 林伟华;伍永刚;谈晓军;余艳;毛典辉;;基于R-tree的多重近似索引研究[J];测绘科学;2009年06期
9 李军,景宁,孙茂印;集成型空间数据库技术分析[J];国防科技大学学报;2000年03期
10 蔡子华,朱朝晖,陈国锋,潘松林;1∶5万数字地质图空间数据库建设的探讨[J];浙江国土资源;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高韬;谢昆青;孙岩峰;;面向实体及其相互关系的空间数据库概念与设计[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
2 陶迎春;陈品祥;;新一代城市地形图产品初探——英国框架性空间数据产品OS MasterMap研究[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
3 余卓渊;王英杰;Tumasch Reichenbacher;;自适应空间信息用户模型分析研究[A];第七届北京青年科技论文评选获奖论文集[C];2003年
4 牟乃夏;薛重生;杨亮洁;李丹;;基于高分辨率卫星遥感影像的城市大比例尺基础信息数据库研究[A];全国国土资源与环境遥感技术应用交流会论文文集[C];2004年
5 万剑华;叶海波;;房屋管理信息系统数据库的设计与实现[A];山东省测绘学术年会论文集[C];2006年
6 何延波;李轩;;面向气象应用的空间数据库建设与应用[A];中国地理信息系统协会第九届年会论文集[C];2005年
7 尚俊玲;李辉;曾宪胜;;黄河基础地理信息平台空间数据库建设技术的应用研究[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
8 廖湖声;金志伟;;Web空间要素服务中的复杂要素建模与实现[A];2006年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(三)[C];2006年
9 高建新;;GIS空间数据不确定性研究[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十一次学术信息交流会论文集[C];2007年
10 韩坤英;丁孝忠;李廷栋;范本贤;张庆合;剧远景;庞建峰;王振洋;柯学;;全国1:100万地质图空间数据库建设[A];第五届全国地质制图与GIS学术讨论会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王玉玲;山东完成91幅1∶5万地质图空间数据库建设[N];中国国土资源报;2010年
2 秦秋;我国将建疫病空间数据库[N];健康报;2005年
3 李健强 李超岭;我国建成1:20万地质—水文地质数据库[N];中国国土资源报;2011年
4 蒋捷 韩刚 陈军;空间数据库的基本概念[N];中国测绘报;2004年
5 四木;空间数据库为商务应用添彩[N];计算机世界;2001年
6 北京超图软件股份有限公司总裁 宋关福;地理信息系统平台软件技术发展之路[N];中国测绘报;2009年
7 记者于小晗;1∶20万数字地质图空间数据库建成[N];科技日报;2002年
8 记者 王巧然;国家又一批基础地质资料向社会开放[N];中国石油报;2008年
9 ;ZEUS空间数据库[N];科技日报;2004年
10 记者 陈瑜;我国1∶5万地质图及航磁系列图件发布[N];科技日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 黄继先;基于R-树的空间数据库查询技术研究[D];中南大学;2005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 陈珉;分布式空间数据库主动数据更新研究[D];武汉大学;2004年
5 刘永山;基于MBR模型的主方向关系研究[D];哈尔滨理工大学;2007年
6 母海东;区域水文地质图空间数据库建设规则研究[D];中国地质科学院;2008年
7 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
8 王旭红;遥感影像数据挖掘技术研究[D];西北大学;2005年
9 刘荣梅;中国多目标区域地球化学调查数据库建设研究[D];中国地质大学(北京);2013年
10 李一凡;面向“数字海洋”无级比例尺的关键技术研究[D];大连海事大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘红岩;基于栅格的空间连接和查询优化研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 李晓丽;道路网络中连续K近邻查询的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
3 王文岩;关于方向关系模型和查询的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
4 岳昌华;空间数据库K最接近对查询算法的研究[D];大连海事大学;2010年
5 银迎;地理栅格数据的空间数据库存储管理研究与实现[D];中南大学;2006年
6 张婧;基于GIS平台的配电管理系统的设计与开发[D];河北师范大学;2007年
7 张勇荣;喀斯特石漠化综合防治空间决策支持系统的开发与应用[D];贵州师范大学;2008年
8 欧阳;空间数据的分布式管理[D];解放军信息工程大学;2004年
9 郭忠胜;基于GIS数据管理系统的研究与实践[D];解放军信息工程大学;2004年
10 万倩;移动空间信息动态服务与分发研究[D];成都理工大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026