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基于R-树的空间数据库查询技术研究

黄继先  
【摘要】:空间数据库技术是当前数据库领域的一个研究热点。在国内外也开始应用于许多不同领域。 但空间数据具有数据量巨大,结构复杂,属性数据与空间数据密切相关,并随其反映的地理特性不同而具有不同的数据类型等特点。由于空间数据量的庞大,以及空间对象、空间查询的高度复杂性,空间数据库的查询效率是衡量空间数据库性能的重要指标。实际应用也对空间数据库的查询性能提出了迫切要求。 本文从研究空间数据库查询技术的基础入手,重点进行了基于空间聚类的R-树索引技术、基于R-树的空间连接索引和基于不均匀空间对象的空间连接精处理的研究,并在此基础上设计并实现了基于GIS的空间数据查询试验系统。 在基于空间聚类的R-树索引技术的研究中,总结了现有R-树的算法特点,提出了面向R-树的混合空间聚类算法,并分别在动态环境和静态环境中实现了基于该混合空间聚类算法的动态R-树与静态R-树,同时分别将其与现有动态R-树和静态R-树进行了性能对比测试研究,论证了本文所提出的基于混合空间聚类的R-树在查询性能方面具有明显的优势。 在基于R-树的空间拓扑方向连接索引的研究中,首先介绍了空间对象间的连接关系及其判断准则,随后给出了空间连接索引的概念及基于R-树的空间连接方法,提出了基于R-树的空间拓扑方向连接索引的概念及其建立过程。空间连接索引的建立过程实际上是对参与空间连接查询的数据集进行的过滤处理的过程。空间拓扑方向连接索引是在建立连接索引的过程中加入了拓扑约束与方向约束,文中重点讨论了拓扑约束与方向约束的一些规则,以及这些规则如何应用于基于R-树的拓扑方向空间连接索引的建立过程,并在最后研究了基于R-树的距离约束规则,使得本文的空间连接索引可建立在拓扑、方向与距离关系及其任意组合的基础上,增强了基于R-树空间连接索引的完整性与灵活性。 基于不均匀空间对象的空间连接精处理主要是对空间连接查询处理的精炼阶段研究的研究。在对参与连接的数据集已经建立了空间连接索引的前提下,针对实际存储空间对象的各页面大小不均匀的特


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