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栅格型空间数据服务体系结构与算法研究

邓雪清  
【摘要】: 本文研究栅格型空间数据的服务体系结构与算法,侧重于地形服务器系统(Terrain Server Systems,TSS)的内容,其重点是管理海量地形和地表形态数据(多源遥感影像、数字正射影像和数字高程模型)和提供高速率数据服务。本文着重在系统体系结构、数据管理模型、数据分布方法以及服务器设计等方面进行研究,设计并实现了一个原型系统。本文的研究工作主要体现在如下几个方面: 1.在综合分析HPSS、MARS、SAN、DPSS等高性能存储系统体系结构的基础上,提出了一种地形服务器系统的分布式并行体系结构,以此为基础详细阐述了系统各组成部分的结构和功能。 2.针对海量地形数据应用和多磁盘地形数据分布,提出了一种适合地形服务器系统的数据管理模型——瓦片金字塔模型和线性四叉树瓦片索引。着重分析了地形数据的分块规,构建瓦片金字塔模型和线性四叉树瓦片索引的一般方法,对目标瓦片搜索、瓦片请求预测及分块地形绘制接边等问题进行了探索性研究。 3.分析了在地形服务器系统中采用数据分布技术的必要性,定义了瓦片矩阵的二维分布问题。探讨了几种适合二维数据分布的数据分布方法,通过模拟实验比较了它们的性能。着重讨论了异构磁盘系统的数据分配和瓦片分布问题,提出了一种速率均匀虚拟磁盘划分方法和一种虚拟磁盘排序方法。 4.分析、比较了服务器典型设计模式的优缺点,并提出了一种适合高性能地形数据服务的多线程并行服务器结构。 5.设计并实现了一个基于千兆局域网的TSS原型系统。实验显示,TSS原型系统能够管理海量地形数据,具有良好的并发性能,其平均吞吐率是相同应用条件下的单磁盘服务器的5.3倍。


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