空間地理數(shù)據(jù)剖分網(wǎng)絡協(xié)議研究.pdf

1、隨著地理信息系統(tǒng)應用領域的不斷深入、技術手段和應用需求的不斷發(fā)展,要求地理信息系統(tǒng)從局部應用向全球化、縱深化發(fā)展。地理信息系統(tǒng)科學的發(fā)展呈現(xiàn)出處理信息量大、實時性強、分布性廣、處理數(shù)據(jù)粒度細等特點,迫切需要一種新的空間信息處理方案,以及全新的數(shù)字地球平臺,以適應新的應用需求。這種新的方案要求能夠進行區(qū)域大小靈活可變、編目統(tǒng)一、索引高效和拼接方便地進行空間海量信息的存儲、調(diào)度和分發(fā)處理。這就是本文研究的GeoIP協(xié)議。
　　 Ge

2、oIP協(xié)議需要解決以下問題:新型地球剖分模型的建立、剖分面片信息數(shù)據(jù)的全球統(tǒng)一編碼、剖分數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲調(diào)度、GeoIP協(xié)議架構模型的建立。突破傳統(tǒng)的分幅、分帶和分景地理信息處理模式,突出全新的統(tǒng)一動態(tài)多尺度多級別多權限存儲機制,能對剖分面片進行編碼、調(diào)度、存儲、分發(fā)與傳輸控制。
　　 目前剖分模型各有優(yōu)勢但在表達地理空間信息方面都存在不足之處。根據(jù)科學性、層次性、實用性、通用性、穩(wěn)定性等原則對經(jīng)緯度剖分模型進行了改善,采用層級式

3、剖分,以經(jīng)緯度為參照系進行網(wǎng)格剖分,模型簡單。根據(jù)剖分模型,提出了一種基于剖分面片的域式編碼方法SPDE(Subdivision Patch DomainEncoding Method)。該方法不僅考慮面片自身的剖分層次,而且將空間信息的時間、存儲地址、存儲模式、優(yōu)先級別等屬性列入編碼范疇,支持“空間為基準、時間為屬性”的空時標識體系,有效實現(xiàn)了剖分面片的全球唯一性編碼標識。SPDE方法能全息表達空間信息,通過編碼技術和方法從已有的剖分

4、信息中分析出實體的全部信息內(nèi)容,根據(jù)上層剖分面片信息可以推斷下層剖分面片信息。SPDE方法為支持全球的、多分辨率的、多尺度變換的、開放的層次性空間信息表達奠定基礎。
　　 在SPDE編碼基礎上,提出了一種基于剖分面片存儲、路由的多地址映射合成方法MAMI(Multi-address Mapping Integration Method)。SPDE將地物地址、存儲地址和編碼地址有機合成,根據(jù)地址映射關系,可將某一地理位置的剖分面片

5、靜態(tài)地分配到預設集群存儲服務器,實現(xiàn)“位置即編碼,編碼即存儲”,即根據(jù)地物位置確定編碼,根據(jù)編碼決定存儲位置。
　　 借鑒計算機網(wǎng)絡處理方法,建立了一種基于SPDE和MAMI的GeoIP空間海量信息網(wǎng)絡處理架構模型——空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡處理模型SDND(Spatial DataNetwork Dealing Model)。SDND模型采用分層原則,根據(jù)功能包括高速寬帶鏈路接口層、GeoIP面片路由尋址層、剖分面片UDT可靠傳輸層和基于

6、G/S模式的剖分面片信息表達應用層等四個層次。高速寬帶鏈路層主要實現(xiàn)高可靠性的透明傳輸;GeoIP面片路由尋址層采用以靜態(tài)路由為主、動態(tài)路由為輔的路由算法,實現(xiàn)“存儲即位置,位置即路由”;剖分面片UDT可靠傳輸層主要完成從源端機到目的機的可靠、經(jīng)濟數(shù)據(jù)傳輸;剖分面片信息應用層采用面向G/S模式的數(shù)據(jù)分散、信息匯聚、服務聚合方法DDICSP,實現(xiàn)了對復雜空間數(shù)據(jù)的綜合生動顯示,降低了空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡訪問對服務器端的計算復雜度。
　　

7、論文的主要研究成果和創(chuàng)新點如下:
　　 1.提出了一種基于剖分面片的的域式編碼方法SPDE(Subdivision PatchDomain Encoding Method)。在對傳統(tǒng)的經(jīng)緯度地球剖分模型改進的基礎上,提出了基于剖分面片的域式編碼方法。該編碼不僅考慮面片自身的剖分層次,而且將空間信息的時間、存儲地址、存儲模式、優(yōu)先級別等屬性列入編碼范疇,有效實現(xiàn)了剖分面片的全球唯一性編碼標識(GUID:Global Uloique

8、 Identification),從而為支持全球的、多分辨率的、多尺度變換的、開放的層次性空間信息表達奠定基礎。
　　 2.提出了一種基于剖分面片存儲、路由的多地址映射合成方法MAMI(Multi-Address Mapping Integration Method)。通過MAMI方法將空間地址(空間位置)、存儲地址、實物編碼地址聯(lián)系在一起,實現(xiàn)了“存儲即位置、位置即路由“SLLR(Storage is Location& Lo

9、cation is Routing)。在SPDE基礎上,提出了剖分面片靜態(tài)定位集群存儲處理方案,將某一地理位置的剖分面片靜態(tài)地分配到預設的集群存儲服務器,實現(xiàn)了根據(jù)實物位置定位存儲空間數(shù)據(jù)信息。在網(wǎng)絡路由方面實現(xiàn)了存儲服務器和剖分面片之間的映射關系,即根據(jù)編碼確定位置,根據(jù)位置確定存儲,根據(jù)存儲確定路由,進而簡化了空間信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸?shù)膹碗s路由。
　　 3.建立了一種基于SPDE和MAMI的GeoIP(Geographic In

10、ternet Protocol)架構模型——空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡處理模型SDND(Spatial Data Network DealingModel)。在SPDE和MAMI的基礎上,借鑒TCP/IP協(xié)議,提出了包含高速寬帶鏈路層、GeoIP面片路由層、UDT可靠面片傳輸層以及面向G/S模式的信息表達應用層的GeoIP空間數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡處理架構模型。在該模型上采用數(shù)據(jù)分散、信息匯聚、服務聚合的方法DDICSA(Data Decentralizati