基于mongodb数据库的多时态地形数据存储管理方法

《基于mongodb数据库的多时态地形数据存储管理方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、基于MongoDB数据库的多时态地形数据存储管理方法利用多时相遥感数据和融合技术，对受灾区域进行监测、预警和分析，对于制定具体的防灾方案和采取有效的防治措施，都有着重大意义[1]。如何有效地管理受灾区域的多时相、精细化的海量地形地貌历史数据，以及航空遥感和卫星遥感技术实时获取的最新数据，支持高效的存储和调度，以满足应急救灾的科学决策和应用需要，现已成为应急救灾数据库多时相数据管理的难点。　　多时相数据的存取也满足长尾理论，即大部分的数据库存取集中在少部分的现势性数据上[2]。显然，应该使活跃的现势性地形数据能便于有效存取。然而，传统的时态数据模型和数据

2、组织结构，只是在概念和逻辑层面实现多时态数据组织的完整性，包括序列快照模型、基图修正模型、空间-时间组合体模型和空间-时间立方体模型等[3,4]，并没有考虑不同时态数据的存取权重，物理实现统一采用磁盘存储，导致磁盘I/O成为数据库调度性能的瓶颈，极大地增加了磁盘I/O负荷和数据调度时间。如果将存取频率高的现势性地形数据存储在内存上，将历时数据存储在磁盘上，现势性地形数据的调取就可以消除内外存的磁盘I/O。这样不仅可以降低用户并发环境下服务器端磁盘的吞吐压力，也可以保证客户端的调度和绘制效率。为此，本文设计了多时态地形数据的组织模型，并充分挖掘分布式数据

3、库MongoDB的性能优势，提出了基于MongoDB数据库的多时态地形数据存储管理优化方法。1多时态地形数据组织概念模型　　传统的静态GIS只涉及地理信息的空间维度和属性维度。对于语义更丰富、对现实世界描述更准确的时间维度，如何将其与空间和属性维度有机结合，保证“时空效率”，是多时态海量数据模型建立的难点。传统的时态GIS数据模型，包括序列快照模型、基图修正模型、空间-时间组合体模型和空间-时间立方体模型等[3,4]，都只在时空数据管理的共性问题上提出了解决方案。在具体的时间、空间和属性的有机结合的应用中，还需要结合应用特点，从共性与特性出发，构建符合

4、应用需要的时态数据模型。　　地形数据通常按照图层来组织。将不同时态的地形数据组织成不同的图层，并根据数据获取的时间依次排序，即新数据在上，旧数据在下，叠置显示。在应急救灾应用中，图层的最下层为覆盖全国或全球的低精细程度的地形数据，向上根据时间的早晚，依次叠置不同时态的受灾区域精细化的地形数据。考虑到应急救灾多时态数据库为基础数据库，不同时态地形图层之间独立存储，故可通过经纬度坐标隐式关联。对于表达地理时间最重要的变化，则通过上层的分析模块，根据几何位置、形状和范围，以及纹理的灰度和颜色等因素进行分析判断。故序列快照模型可满足多时态地形数据基本的管理需要

5、。图1基于快照的多时态地形数据Fig.1Multi-TemporalTerraindataBasedonSnapshot　　由于天气和云雾等外在因素的影响，导致人为操作和地形传感器数据的采集存在测量误差，不同时态的数据范围会存在差异。当出现新数据的覆盖范围小于历史数据时，对于新数据未覆盖的区域，则采用该区域最新的历史数据进行代替，该应用特性满足基图修正模型。鉴于此，多时态地形数据模型采用快照模型和基图修正模型的折衷模型。即不同时态的地形数据采用快照来表示，某一时态的地形数据的缺失部分采用基图修正模型表示。图2基于修正模型的多时态叠置Fig.2Multi

6、-TemporalOverlaybasedonCorrectionModel　　由于地形数据具有覆盖范围广和数据量大的特点，若仍以图幅为管理单元，难以满足实时可视化数据高效调度和绘制的需要[5]。因此，构建地形金字塔模型，即将异源异构数据整合到统一坐标系，按照规则的空间范围进行格网划分，并采用四叉树模型，为地形不同细节层次的格网间建立映射关系[6]。通过细化数据存储和调度的最小单元，建立层次结构，保证海量地形数据的调度。并按照视距和视点范围，由远到近、由局部到整体，高效调度并流畅显示。2多时态地形数据组织管理方法2.1基于元数据的时态信息管理　　时间、

7、空间和属性是地理实体和地理现象本身所具有的三个基本特征，是反映地理实体的状态和演变过程的重要组成部分。由于地形数据本身并不包含时间信息，所以常将其作为地形数据的语义进行扩展，并通过结构化描述来统筹管理。按照xml文件管理的时态信息，地形根节点包括DemDB和DomDB两个数据子节点，每个子节点为每一个受灾区域建立一个工程节点，每个工程节点映射一个数据库节点，每个数据库节点映射一个或多个时态节点，时态节点存储地形数据的时间信息和地形范围信息。图3多时态元信息数据结构Fig.3DataStructureofMulti-TemporalMetadata　　客

8、户端连接多时态地形数据库时，首先获取该时态元文件，解析得到工程、数据库和时态信息，并用树状控件