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空间数据是各种地理信息的基础,地理空间数据库管理是GIS中最重要的功能之一,随着我国测绘事业的发展,拥有一款具有自主版权、支持军方产品标准和数据格式、安全可靠、功能强大的数据库平台软件,已是当前急需解决的重要课题。
在国家“十一五”重点项目,“高可信地理空间数据库管理系统软件及其重大应用”项目子课题“国家级基础地理空间数据库系统与行业应用”的支持下,报告研究了高可信地理空间数据库系统总体概要,着重研究了空间数据库管理系统模块(SDM)的设计思想、体系结构、技术方案及接口功能,并重点研究了空间数据库建模,地理几何对象模型建设等数据模型相关技术。主要研究内容包括:
1.当前国内外空间数据库技术现状研究:
将SQL Server、DB2、Oracle从开放性、并行性、安全性、结构、操作、风险、性能等七个不同的方面加以比较分析;
对当前开源数据库技术的研究,重点对本项目选用的基础——Ingres开源数据库的结构、体系、功能与特性、空间扩展(空间数据类型、空间操作符、空间操作函数)进行了研究和分析。
对当前国内研究状况和已有基础的研究,在已有的多源、海量空间数据基础上,如何高效安全的对海量空间数据进行存储与管理是国内GIS领域所面临的重大问题。
2.高可信地理空间数据库总体概况研究:
系统需求分析研究:在对当前国内外空间数据库技术现状研究的基础上,我们从不同的方向主要提出了九个需求分析要点。
总体软件架构研究:本系统是一个相对独立的、通用性的数据库服务器软件,分为应用,前端,接口与中间件,后台等多个模块。
体系结构设计研究:系统采用传统的分层体系结构(物理层、逻辑层、通讯层、应用层),其分布式功能主要包括高可用、高性能和联邦数据库三个方面的内容。
3.基于Ingres的SDM模块设计研究:
系统中的空间数据库管理模块(SDM)是一个相对独立的软件模块。Ingres数据库系统在功能特性、体系结构及其在空间数据处理方面都有着很强的能力,SDM充分利用Ingres数据库管理系统的技术优势发展了面向海量空间数据管理的空间数据引擎及其应用接口系统,它将为上层的各种空间应用提供一套统一的访问与管理空间数据接口,主要实现如下功能:数据集成、海量空间数据存储与组织、统一的空间数据访问方式、统一的元数据管理、分布式管理、用户管理、版本管理和长事务处理、传输过滤。
4.空间数据模型的研究:
空间数据库模型:通过分析当前较成熟的各种空间数据模型,设计了一套面向对象的空间数据模型。其中,SDM的Geometry模型是以OGC Geometry为原型改进而来。改进后的模型具有较强的描述能力和可扩展能力。SDM的空间数据库模型则以Geodatabase为原型发展而来。改进后的空间数据库模型支持图库管理和分布式空间数据库管理。
地理几何要素模型:主要以面向对象的形式,阐述空间数据库中地理几何数据的对象结构、组织与处理等内容,在模型设计中,充分参考了SQM/MM、 SFSQL等标准规范,并以“兼容SQM/MM”、“兼容军交格式”为设计基本原则。主要涉及简单的地理几何数据与文本标注的对象模型。设计内容主要包括:Geometry对象模型、文本标注模型、系统表与视图的设计等等。