存储优化的多分辨率矢量地理数据组织研究

发布时间：2017-10-08 20:39

  本文关键词：存储优化的多分辨率矢量地理数据组织研究

  更多相关文章： 矢量地理数据 存储优化 多分辨率 STR-M树

【摘要】：作为一种重要的空间数据,矢量地理数据得到广泛应用,但也面临一系列挑战。一方面,公众的参与热情日渐高涨,对矢量地理数据服务质量提出了更高的要求,另一方面,受硬件处理能力和有限的网络带宽的制约,矢量地理数据服务与实时用户体验之间存在巨大的鸿沟。渐进传输和矢量瓦片化是提高矢量地理数据服务响应速度的两大主流技术。渐进传输通过应用增量传输技术减少了网络数据传输量,适合于具有自主绘制能力和缓存能力的客户端；矢量瓦片化通过预先将矢量数据转化为栅格图片,适合于各类客户端,但存在传输和存储量大、符号固化不便于调整等不足,实时瓦片技术能部分解决上述问题。通过在服务器端对矢量地理数据进行多分辨率组织,为矢量数据渐进传输和实时瓦片化提供了有力支持。金字塔方式是常用的多分辨率矢量地理数据组织方式,但这种方式只能采用固定模式,不能根据矢量地理数据的空间分布特征进行细粒度调整,影响了存储效率。此外,广泛使用的浮点型存储结构也导致数据存储量大,影响了I/0效率。本文从优化存储以提高I/O效率的目标出发,基于整数变换压缩的思想,提出了矢量地理数据的多级差分压缩和实时解压方法；提出了一种基于STR-M树的矢量地理数据多分辨率组织模型,该模型根据矢量地理数据的空间分布特征对数据空间进行自适应划分,进而对各划分单元的多分辨率组织方案进行细粒度调整。本文的主要研究工作包括以下几个部分：(1)提出了矢量地理数据的多级差分压缩方法,该压缩方法充分利用有序点集的相关性进行多级差分变换,结合变长整数存储,实现了几何信息的高效压缩,解压方法速度快,能满足实时解压要求。该方法在指定的分辨率具有精度无损的压缩效果,尤其适合于多分辨率矢量地理数据的压缩存储。(2)针对传统金字塔方案的固有不足,首先根据矢量地理数据的空间分布特征建立对应的STR树划分方案,进而对STR树的叶子结点(即划分单元)自主确定对应的多分辨率组织方案和压缩参数以优化存储效率,最后建立基于STR-M树的矢量地理数据多分辨率组织模型。(3)研究了基于STR-M树的多分辨率矢量地理数据索引结构和构建方法,建立了基于客户端窗口特性对多分辨率矢量要素精确定位、高效获取和快速变换的索引算法,研究了STR-M树的添加和删除机制。基于本文提出的相关理论和方法,论文建立了原型实验并进行了测试,实验结果表明本文提出的压缩方法和多分辨率矢量地理数据组织模型优于传统方法,在提高矢量地理数据的I/O效率方面效果明显,为矢量地理数据渐进传输和实时瓦片化提供了有力支持。
【关键词】：矢量地理数据 存储优化 多分辨率 STR-M树
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P208
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 选题背景及研究意义14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 矢量地理数据存储优化研究现状14-17
• 1.2.2 矢量地理数据多分辨率组织研究现状17-18
• 1.2.3 研究现状小结18-19
• 1.3 研究目标和内容19-20
• 1.3.1 研究目标19
• 1.3.2 研究内容19-20
• 1.4 技术路线和研究方法20-21
• 1.4.1 技术路线20-21
• 1.4.2 研究方法21
• 1.5 论文组织结构21-22
• 第2章 基于整数差分变换的矢量地理数据压缩与解压22-31
• 2.1 矢量地理数据整数变换22-24
• 2.2 矢量地理数据多级差分变换24-28
• 2.2.1 差分变换24
• 2.2.2 一级差分变换24-26
• 2.2.3 多级差分变换26-28
• 2.3 矢量地理数据滤点压缩28-29
• 2.4 矢量地理数据解压缩29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 基于STR-M树的多分辨率矢量地理数据组织模型31-43
• 3.1 矢量地理数据组织及管理概述31-34
• 3.1.1 空间数据模型31-32
• 3.1.2 矢量数据结构与有序点集32-34
• 3.2 基于可变层级的矢量地理要素多分辨率表达方法34-40
• 3.2.1 要素级多分辨率与几何化简34-37
• 3.2.2 要素的多分辨率层级确定37-40
• 3.3 基于STR-M树的多分辨率矢量数据存储组织40-42
• 3.3.2 STR-M树组织结构40-41
• 3.3.3 多分辨率数据存储结构41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 基于STR-M的多分辨率矢量地理数据索引方法43-54
• 4.1 STR-M树索引结构构建43-46
• 4.1.1 STR树概述43-44
• 4.1.2 STR-M树索引结构构建算法44-45
• 4.1.3 STR-M树数据组织结果示例45-46
• 4.2 多分辨率矢量地理数据查询46-50
• 4.2.1 STR-M树查询操作算法46-47
• 4.2.2 矢量地理数据快速获取47-50
• 4.3 STR-M树索引维护50-53
• 4.3.1 STR-M树插入操作算法50-51
• 4.3.2 STR-M树删除操作算法51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 原型系统实现与测试54-70
• 5.1 原型系统介绍54-58
• 5.1.1 DotSpatial类库54-55
• 5.1.2 LevelDB数据库55
• 5.1.3 系统功能模块55-56
• 5.1.4 实验方案56-58
• 5.2 界面展示58-59
• 5.3 实验结果与分析59-70
• 5.3.2 多级差分压缩实验结果与分析59-64
• 5.3.3 STR-M树索引实验与分析64-70
• 第6章 总结与展望70-72
• 6.1 研究总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 在读期间参与课题与项目76-77
• 致谢77

【参考文献】

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本文编号：996155