專利名稱：一種海量多源異構(gòu)空間信息數(shù)據(jù)無縫集成管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地理信息中空間數(shù)據(jù)管理的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種海量多源異構(gòu)空間信息數(shù)據(jù)無縫集成無損管理方法。
背景技術(shù)：
多源信息的集成和融合是地球信息科學(xué)領(lǐng)域的一大熱點問題，其意義和必要性與地球信息本身的特征、采集手段特征、信息處理平臺或系統(tǒng)的特點這三方面緊密相聯(lián)。然而現(xiàn)實中，由于缺少標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)多語義性、多時空性以及表達(dá)的多尺度性，數(shù)據(jù)獲取手段的復(fù)雜多樣性，導(dǎo)致了多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，一方面是豐富的不同格式的海量數(shù)據(jù)，另一方面是人們對數(shù)據(jù)的需求不能滿足?，F(xiàn)在也提出了一些相關(guān)理論進(jìn)行不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，但是轉(zhuǎn)換的過程復(fù)雜，耗費時間和人力資源，并且容易丟失信息。從數(shù)據(jù)共享意義上來講也需要進(jìn)行數(shù)據(jù)集成的研究，而且GIS應(yīng)用需要集成多種數(shù)據(jù)源以及不同格式的數(shù)據(jù)才能完成?？臻g數(shù)據(jù)無縫集成理論及方法的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)GIS圖幅拼接、無縫GIS、無縫空間數(shù)據(jù)庫、分布式GIS、分布式多空間數(shù)據(jù)庫、分布式異構(gòu)環(huán)境下的空間數(shù)據(jù)無縫集成等階段，與GIS本身的發(fā)展呈現(xiàn)相似的歷程，即從單機(jī)到多機(jī)、從網(wǎng)絡(luò)到分布式、從同構(gòu)到異構(gòu)。早在20世紀(jì)80年代，一些國際學(xué)者便率先開始了關(guān)于空間數(shù)據(jù)高級集成的研究，在GIS空間數(shù)據(jù)集成、GIS空間數(shù)據(jù)的多重表達(dá)以及多尺度、多分辨率空間數(shù)據(jù)的集成等方面產(chǎn)生了眾多理論成果。ARCGIS能夠支持多數(shù)據(jù)源、多比例尺、多時態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫高效一體化存儲管理，多源、多比例尺、多時態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一表現(xiàn)，圖形、圖像、DEM、屬性表格、規(guī)劃文本的一體化顯示以及多數(shù)據(jù)源的實時多條件屬性、空間查詢能力，實現(xiàn)了柵格的無縫集成和顯
/Jn o國內(nèi)學(xué)者在這一領(lǐng)域也做了相關(guān)研究。從分布式異構(gòu)環(huán)境下空間數(shù)據(jù)產(chǎn)生的縫隙層面考慮，目前無縫融合的研究主要包括以下幾個方面1)多圖幅邊界間幾何和多屬性的無縫融合；2)數(shù)據(jù)表達(dá)的無縫融合(矢量、柵格、不規(guī)則三角網(wǎng)等)；3)多尺度數(shù)據(jù)無縫集成；4)多投影和坐標(biāo)系統(tǒng)的無縫集成等等。關(guān)于多圖幅邊界間幾何和多屬性的無縫融合研究，王卉等提出通過建立圖塊邊界要素間的拼接關(guān)系，使得海量數(shù)據(jù)在邏輯使用上達(dá)到連續(xù)，并深入研究了各種形態(tài)要素的拼接策略。多尺度數(shù)據(jù)的無縫集成研究是一個熱點，王晏民、李德仁等提出一種分層分級分區(qū)式多比例尺方案，按照地圖制圖綜合方法發(fā)展了多比例尺模型。艾廷華指出實現(xiàn)連續(xù)的尺度表達(dá)，目前面臨著劃分合適的比例尺變化粒度、數(shù)據(jù)容量最小化、兼顧考慮語義特征、操作響應(yīng)速度實時以及橫向數(shù)據(jù)表達(dá)一致等關(guān)鍵問題。就多投影和坐標(biāo)系統(tǒng)的無縫集成問題，胡鵬等指出，“無縫空間數(shù)據(jù)庫”問題實際上是地理空間的空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)問題，指出放棄歐氏空間將GIS的地理空間真正統(tǒng)一于地球科學(xué)的地理空間，才能從根本上消去“無縫空間數(shù)據(jù)庫”問題。李愛勤等設(shè)計了一種改良Morton碼的“分級4象限擴(kuò)散四叉樹編碼”方案進(jìn)行地理數(shù)據(jù)的無縫管理和空間索引，并詳細(xì)探討了多比例尺數(shù)據(jù)的無縫組織，但關(guān)注數(shù)據(jù)的組織而非原有數(shù)據(jù)的集成。王密等主要關(guān)注影像數(shù)據(jù)的無縫化問題，實現(xiàn)了大型影像數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、空間索引及調(diào)度機(jī)制，并研究了多分辨率、多數(shù)據(jù)源、多波段、多時相影像數(shù)據(jù)組織，以及影像數(shù)據(jù)的跨帶調(diào)度與平滑顯示。也有一些學(xué)者認(rèn)為針對空間數(shù)據(jù)的無縫集成側(cè)重于集成，而無縫是指無差別的對分布式異構(gòu)空間數(shù)據(jù)源的訪問方式。例如宋關(guān)福等提出了一種多源空間數(shù)據(jù)無縫集成技術(shù)(SIMS)來實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享以及多格式空間數(shù)據(jù)集成，SIMS借助虛擬空間數(shù)據(jù)引擎屏蔽各種數(shù)據(jù)源專用引擎的差異，提供對多種數(shù)據(jù)格式的直接訪問。相比較而言，分布式異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的無縫集成對空間數(shù)據(jù)的要求相對較低，但所有數(shù)據(jù)有可能不具備整體特征，也有可能在空間范圍上重復(fù)或冗余，這就造成了無縫集成實現(xiàn)上的困難性。另一方面由于分布式異構(gòu)空間數(shù)據(jù)在空間、屬性、專題、拓?fù)?、語義、數(shù)據(jù)表達(dá)、尺度、時相、投影和坐標(biāo)系統(tǒng)等等方面的縫隙因素相互影響，就單獨一種縫隙的融合方法有了一定的研究，如何綜合考慮這些縫隙，使其能夠完整地融合于分布式海量空間數(shù)據(jù)庫中仍需要進(jìn)一步地探索?？臻g數(shù)據(jù)無縫集成技術(shù)實質(zhì)上是一種數(shù)據(jù)融合方法，既要考慮對分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成及透明的互操作，也要提供多種對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理的手段。綜上所述，異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的無縫集成的研究大多停留在理論研究階段，還未達(dá)到實用化，仍然需要做大量的工作?！鴥?nèi)很多GIS廠商也把目光轉(zhuǎn)向了未來將很有市場的空間數(shù)據(jù)集成技術(shù)上，如超圖SuperMAP、中地MAPGIS等，支持?jǐn)?shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、OGC互操作標(biāo)準(zhǔn)、以及中間件直接操作等模式。同國外相比，多數(shù)研究都圍繞著多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的集成管理技術(shù)，并且已經(jīng)在GIS軟件平臺中得到了應(yīng)用，也還沒有真正意義上的高級集成和融合可利用的產(chǎn)品出現(xiàn)。特別是對于交通領(lǐng)域，經(jīng)常涉及到人口、國民經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、各類城市規(guī)劃的用地與規(guī)模、道路長度等級與通行能力、交通量、交通狀況、交通分區(qū)、基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)、移動定位數(shù)據(jù)等眾多內(nèi)容。地理信息系統(tǒng)是處理這些空間數(shù)據(jù)(幾何屬性)和屬性數(shù)據(jù)(非幾何屬性)的有效工具，迫切需要建立一種能夠無縫集成多種必要數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享且具有強(qiáng)大的圖形處理、地理模擬、分析功能、支持二次開發(fā)的系統(tǒng)，徹底改變傳統(tǒng)管理系統(tǒng)信息處理方式，以滿足人們的各種需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種海量多源異構(gòu)空間信息數(shù)據(jù)無縫集成無損管理方法，改變各部門當(dāng)前地理信息資源的“信息孤島”狀態(tài)，促進(jìn)部門間的地理信息共享；提高數(shù)據(jù)使用率；提升信息時效性與工作效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種海量多源異構(gòu)空間信息數(shù)據(jù)無縫集成無損管理方法，該方法的步驟為
1)輸入數(shù)據(jù)量龐大、來自若干個數(shù)據(jù)源、異地分布的空間信息數(shù)據(jù)；
2)構(gòu)建全局資源目錄，形成分布式計算環(huán)境下資源的全局虛擬視圖，該全局虛擬視圖從下至上依次包括數(shù)據(jù)資源存儲層、資源目錄層、資源調(diào)度層、訪問接口層，各層之間雙向通信；
3)判斷空間信息數(shù)據(jù)格式，若為柵格數(shù)據(jù)，則將其劃分為規(guī)則的數(shù)據(jù)塊，使用分布式文件系統(tǒng)存儲；若為矢量數(shù)據(jù)，則使用OGC簡單要素模型存儲，采用R-Tree分塊；為每個數(shù)據(jù)塊分配唯一 ID，標(biāo)示空間范圍；4)將分割完成后得到的具體數(shù)據(jù)塊均勻部署在資源目錄各層的各個節(jié)點上；
5)仿照ISO七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，定義無縫集成概念模型，實現(xiàn)步驟2)中數(shù)據(jù)塊的無縫存儲；所述無縫集成概念模型從下至上依次為無縫虛擬圖層、簡單要素類層、要素層、要素數(shù)據(jù)集層；
6)輸入調(diào)用空間數(shù)據(jù)查詢命令，在步驟2)中的數(shù)據(jù)塊中進(jìn)行無縫分布式查詢；
7)將無縫分布式查詢得到的多個無縫結(jié)果集進(jìn)行無縫化合并；
8)利用小波變換實現(xiàn)數(shù)據(jù)塊的傳輸；
9)顯示調(diào)用結(jié)果。所述步驟7)中，利用多層智能中間件體系對無縫結(jié)果集進(jìn)行無縫化合并，所述多層智能中間件體系包括數(shù)據(jù)中間件、版本中間件、分布式查詢處理中間件、無縫集成中間件，所述數(shù)據(jù)中間件對所述數(shù)據(jù)塊進(jìn)行無縫式分布查詢，所述版本中間件與所述數(shù)據(jù)中間件通信，所述分布式查詢處理中間件與所述版本中間件通信，所述無縫集成中間件與所述分布式查詢處理中間件通信，并生成無縫結(jié)果集。本發(fā)明中的海量多源異構(gòu)具體指數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)量大、異地分布，數(shù)據(jù)模型在語義、表達(dá)形式、使用環(huán)境上具有不確定性和異構(gòu)性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為本發(fā)明解決了地理信息資源規(guī)范化共享和低水平整合問題，通過數(shù)據(jù)集成，可以改變各部門當(dāng)前地理信息資源的“信息孤島”狀態(tài)，解決了海量空間數(shù)據(jù)資源的“就地”共享及綜合利用問題、基于效用集成的多數(shù)據(jù) 源任務(wù)分解機(jī)制實現(xiàn)問題、基于功能倉庫的多系統(tǒng)間的協(xié)同處理問題，使對分布式異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的集成達(dá)到高效、實用的程度，使其能夠滿足多行業(yè)應(yīng)用的需求；促進(jìn)部門間的地理信息共享，有效提高科學(xué)管理和決策水平。


圖I為本發(fā)明一實施例流程 圖2為本發(fā)明一實施例全局虛擬視圖結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明一實施例無縫集成概念模型示意 圖4為本發(fā)明一實施例多層智能中間件體系示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明一實施例的方法步驟如下
1)輸入數(shù)據(jù)量龐大、來自若干個數(shù)據(jù)源、異地分布的空間信息數(shù)據(jù)；
2)構(gòu)建全局資源目錄(如圖2)，形成分布式計算環(huán)境下資源的全局虛擬視圖，該全局虛擬視圖從下至上依次包括數(shù)據(jù)資源存儲層、資源目錄層、資源調(diào)度層、訪問接口層，各層之間兩兩通信；全局資源目錄實現(xiàn)在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對海量數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)、組織、管理，同時通過數(shù)據(jù)資源訪問接口實現(xiàn)對分布式數(shù)據(jù)庫中空間信息資源的統(tǒng)一訪問和定位查詢；
3)判斷空間信息數(shù)據(jù)格式，若為柵格數(shù)據(jù)，則將其劃分為規(guī)則的數(shù)據(jù)塊，使用分布式文件系統(tǒng)存儲；若為矢量數(shù)據(jù)，則使用OGC簡單要素模型存儲，采用R-Tree分塊；為每個數(shù)據(jù)塊分配唯一 ID,以便于識別副本，同時通過其空間范圍(x_min, y_min, x_max, y_max)來描述，標(biāo)示空間范圍；對于矢量數(shù)據(jù)，局部圖層使用空間數(shù)據(jù)庫以O(shè)GC簡單要素類模型存儲，并且為每個數(shù)據(jù)項分配唯一 ID,便于快速索弓丨，同時也采用其空間范圍(x_min, y_min, x_max, y_max)來描述，這樣就可以將矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的空間索引統(tǒng)一。而對于資源目錄處的數(shù)據(jù)項，將各個節(jié)點處R樹索引的第一層上傳至資源目錄處，從而實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的全局索引；
4)將分割完成后得到的具體數(shù)據(jù)塊均勻部署在資源目錄各層的各個節(jié)點上；
5)仿照ISO七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，定義無縫集成概念模型(見圖3)，實現(xiàn)2)中數(shù)據(jù)塊的無縫存儲；所述無縫集成概念模型從下至上依次為無縫虛擬圖層、簡單要素類層、要素層、要素數(shù)據(jù)集層；
6)輸入調(diào)用空間數(shù)據(jù)查詢命令，在2)中的數(shù)據(jù)塊中進(jìn)行無縫分布式查詢；
7)將無縫分布式查詢得到的多個無縫結(jié)果集進(jìn)行無縫化合并；
8)利用小波變換實現(xiàn)數(shù)據(jù)塊的傳輸；首先，在數(shù)據(jù)發(fā)送端將原始圖像數(shù)據(jù)分解為一系 列的小波，然后將這些小波單獨進(jìn)行編碼壓縮和傳輸，接收端在接收到數(shù)據(jù)后重新組合出原來的圖像，在組合過程中清晰度從最粗糙的開始的，逐步變得更清晰。上述的漸進(jìn)式傳輸機(jī)制大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率，考慮到接收端的多次解碼，重構(gòu)操作來顯示圖像，借用GPU運算提高圖像恢復(fù)速率；
9)顯示調(diào)用結(jié)果。如圖3所示，無縫集成概念模型將分布式空間數(shù)據(jù)庫分解為要素數(shù)據(jù)集、要素、簡單要素類、無縫虛擬圖層幾個層次，各層的功能如下
4.I)要素數(shù)據(jù)集。無縫集成的概念模型首先從概念上將多源異構(gòu)數(shù)據(jù)抽象為要素數(shù)據(jù)集，從而在形式上屏蔽因數(shù)據(jù)的分布式和異構(gòu)性造成的差異。要素數(shù)據(jù)集是具有相同參照系的一組具有相似主題的空間數(shù)據(jù)，例如包括公路、鐵路、水路等的各種類型的交通數(shù)據(jù)層，是實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)多模式復(fù)合利用的基礎(chǔ)。無縫查詢結(jié)果集提供對分布式無縫查詢?nèi)蝿?wù)的結(jié)果數(shù)據(jù)管理。4. 2)要素。要素是對要素數(shù)據(jù)集的幾何和屬性信息進(jìn)行描述，其中幾何要素包括點、線、面、混合等幾種。4. 3)簡單要素類。簡單要素類是對要素的空間參照系、局部索引、規(guī)則、拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行定義。通過集成和無縫化處理，簡單要素類采用統(tǒng)一的屬性結(jié)構(gòu)，多個分布在不同結(jié)點上的簡單要素類數(shù)據(jù)被抽象為一個簡單要素類。4. 4)無縫虛擬圖層。無縫虛擬圖層是一種特殊的簡單要素圖層，提供對滿足同一類型同一尺度同一歷史時期等約束條件的空間數(shù)據(jù)的無縫集成管理。虛擬圖層通過子圖層目錄和圖幅目錄來管理具有區(qū)域鄰接、區(qū)域重疊屬性的同類地物數(shù)據(jù)；虛擬圖層的屬性由統(tǒng)一屬性結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義，并映射到各個同類地物數(shù)據(jù)各自的屬性中去；虛擬圖層通過全局索引來決定查詢涉及的子數(shù)據(jù)。概念模型的設(shè)計是實現(xiàn)分布式異構(gòu)空間數(shù)據(jù)無縫集成的基礎(chǔ)。本發(fā)明采用定義數(shù)據(jù)資源的URL，并通過規(guī)范無縫集成所需的基本元數(shù)據(jù)模式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的定位與描述，通過服務(wù)器、地理數(shù)據(jù)庫、類型目錄、數(shù)據(jù)等幾個層次的引導(dǎo)來實現(xiàn)URL與數(shù)據(jù)資源操作對象之間的轉(zhuǎn)換。如圖4所示，利用多層智能中間件體系對無縫結(jié)果集進(jìn)行無縫化合并，所述多層智能中間件體系包括數(shù)據(jù)中間件、版本中間件、分布式查詢處理中間件、無縫集成中間件，所述數(shù)據(jù)中間件對所述數(shù)據(jù)塊進(jìn)行無縫式分布查詢，所述版本中間件與所述數(shù)據(jù)中間件通信，所述分布式查詢處理中間件與所述版本中間件通信，所述無縫集成中間件與所述分布式查詢處理中間件、無縫結(jié)果集通信。無縫集成中間件提供對各個分布式子查詢得到的多個結(jié)果集無縫化合并，子查詢結(jié)果集中至少包括對增量數(shù)據(jù)庫的查詢，然后利用版本的狀態(tài)信息剔除不完整數(shù)據(jù)，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的無縫化合并。無縫集成服務(wù)提供對無縫集成一致性狀態(tài)的維護(hù)功能，包括在無縫集成數(shù)據(jù)編輯與更新過程中的拓?fù)湟恢滦跃S護(hù)和無縫特征維護(hù)，以及在采用離線編輯機(jī)制過程中的無縫化維護(hù)。多層智能中間件體系包括
5. I)無縫集成中間件。查詢請求首先被無縫集成框架中的某一個查詢服務(wù)所接收，經(jīng)過該服務(wù)的預(yù)處理(查詢合法性檢查、日志、建立任務(wù)代理)，查詢請求被提交給無縫集成中間件，該中間件主要負(fù)責(zé)無縫結(jié)果集的生成；
5. 2)分布式查詢處理中間件。無縫集成中間件對查詢請求不進(jìn)行過多的處理，而是把該請求發(fā)往下層的分布式查詢處理中間件；該層中間件實現(xiàn)對任務(wù)的分解，建立多個分布 式子查詢?nèi)蝿?wù)；
5.3)數(shù)據(jù)中間件。分布式查詢處理中間件把這些分布式的子查詢請求發(fā)往其它的數(shù)據(jù)中間件，這些子請求最終將到達(dá)數(shù)據(jù)中間件層，在數(shù)據(jù)中間件層，針對各個特定的異構(gòu)數(shù)據(jù)源執(zhí)行真實的查詢；
5.4)投影中間件。查詢出的結(jié)果數(shù)據(jù)分片被反向送入查詢請求正向經(jīng)過的所有中間件，執(zhí)行附加的處理，比如投影中間件；
5.5)版本中間件。結(jié)果數(shù)據(jù)穿透全局空間索引中間件，最后到達(dá)無縫集成中間件。在無縫集成中間件中，數(shù)據(jù)通過版本機(jī)制實現(xiàn)無縫化處理。版本機(jī)制和歸檔機(jī)制是實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)無縫化合并和無縫性維護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)，在智能多層中間件體系上，通過提供本版中間件，以與其它數(shù)據(jù)源一致的方式管理版本增量數(shù)據(jù)庫；當(dāng)增量數(shù)據(jù)庫內(nèi)容不斷增加，還可以利用歸檔機(jī)制，把現(xiàn)勢性的數(shù)據(jù)分布存儲到各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中，增進(jìn)系統(tǒng)在無縫化合并中的性能。在中間件體系結(jié)構(gòu)中，有些中間件對查詢表達(dá)進(jìn)行處理(正向)，有些中間件對結(jié)果表達(dá)進(jìn)行處理(反向)，無縫查詢過程明顯的表現(xiàn)出對查詢請求的分發(fā)處理過程與對查詢結(jié)果的集成同化處理過程。本發(fā)明采用多層中間件及“嵌入-組合”式架構(gòu)，反應(yīng)了這個體系的智能性，并支持多方面的擴(kuò)展性?？赏ㄟ^開發(fā)新的中間件來支持新的數(shù)據(jù)源類型；通過嵌入特定功能的中間件，擴(kuò)展系統(tǒng)對空間數(shù)據(jù)流的處理能力。交通信息數(shù)據(jù)因其綜合性和復(fù)雜性，且分布于不同的交通信息系統(tǒng)，完成不同的交通管理和控制功能，具有異構(gòu)、層次性的特點。下面以交通數(shù)據(jù)為例說明利用本發(fā)明進(jìn)行海量多源異構(gòu)交通數(shù)據(jù)無縫集成管理方法。I)交通要素類別建立。將交通信息數(shù)據(jù)抽象為如下幾類(I)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。主要包括地形圖、正射影像、大地控制、高程、交通、水系、政區(qū)、街區(qū)、建筑物和公用地籍等數(shù)據(jù)；(2 )基本資料數(shù)據(jù)。包括土地利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)，社會經(jīng)濟(jì)狀況數(shù)據(jù)，自然情況數(shù)據(jù)。(3)交通需求(OD調(diào)查)數(shù)據(jù)。包括居民出行的起迄點調(diào)查數(shù)據(jù)，城市流動人口出行調(diào)查數(shù)據(jù)，貨流調(diào)查數(shù)據(jù)，機(jī)動車起迄點調(diào)查數(shù)據(jù)，交通樞紐的客貨流起迄點調(diào)查數(shù)據(jù)，自行車起迄點調(diào)查數(shù)據(jù)等。(4 )交通設(shè)施數(shù)據(jù)。包括公路數(shù)據(jù)如道路長度、道路網(wǎng)、路段、交口、停車場等，城市公共交通數(shù)據(jù)如公交網(wǎng)、線路、站場等，城市對外交通樞紐數(shù)據(jù)。(5)功能分區(qū)。包括公路沿線商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、綠化帶等功能分區(qū)。(6)交通現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)。包括交通量，各線路公交車的載客量以及機(jī)動車車速等數(shù)據(jù)。此外，城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖與交通圖形的錄入是將相應(yīng)的圖層矢量化并由MapInfo轉(zhuǎn)入為相應(yīng)的圖形格式文件。2)構(gòu)建交通要素資源目錄。通過數(shù)據(jù)清洗，將原始交通數(shù)據(jù)的類型、屬性轉(zhuǎn)變?yōu)樯鲜鼋煌ㄒ仡悾ㄟ^定義無縫集成數(shù)據(jù)組織規(guī)則，生成能直接在數(shù)據(jù)中心目錄樹視圖中進(jìn)行展示的目錄結(jié)構(gòu)，并在目錄樹的節(jié)點上根據(jù)數(shù)據(jù)的類型綁定功能或者處理流程，構(gòu)建交通遙感海量數(shù)據(jù)的資源目錄，形成分布式計算環(huán)境下資源的全局虛擬目錄，建立起無縫虛擬圖層。全局目錄系統(tǒng)是對元數(shù)據(jù)庫的多層結(jié)構(gòu)化管理，元數(shù)據(jù)通過元數(shù)據(jù)錄入器錄入數(shù)據(jù)。3)實現(xiàn)交通數(shù)據(jù)無縫化集成。采用無縫化數(shù)據(jù)清洗方法動態(tài)計算拓?fù)鋪韺崿F(xiàn)拓?fù)錈o縫，分別實現(xiàn)要素級別的編輯及拓?fù)潢P(guān)系維護(hù)以及針對整圖幅的添加、更新和刪除拓?fù)?一致性維護(hù)，實現(xiàn)海量交通數(shù)據(jù)無縫化集成。下面以道路拓?fù)潢P(guān)系建立為例，道路是交通網(wǎng)絡(luò)最基本的交通要素之一，是所有交通信息的物理載體。道路中心線的交點被定義為路口節(jié)點。道路的幾何信息以交叉口節(jié)點為起始點，其它數(shù)據(jù)以此為關(guān)聯(lián)，設(shè)定坐標(biāo)系下連續(xù)的點坐標(biāo)串給出，由于車道對道路的依賴關(guān)系，以及兩者之間幾何信息重疊的特性，通過屬性信息中的正反向車道寬度和車道數(shù)目計算將結(jié)果作為相對于道路的偏移量進(jìn)行描述，減少空間數(shù)據(jù)冗余，減少與空間數(shù)據(jù)之間的一致性維護(hù)工作并實現(xiàn)了道路與車道間的屬性依賴關(guān)系與空間拓?fù)潢P(guān)聯(lián)關(guān)系。停車場等面狀數(shù)據(jù)是影響城市內(nèi)部和城市間交通運輸?shù)闹匾蛩?，如停車場?shù)據(jù)可分為兩種，一種是靜態(tài)數(shù)據(jù)，直接關(guān)聯(lián)空間幾何數(shù)據(jù)，如停車場編號、所屬道路等。另一種是動態(tài)數(shù)據(jù)，即停車場實時空余泊位情況，與停車場編號相關(guān)聯(lián)，使用實時采集時間作為存儲文件名來加以區(qū)分。用點來描述其幾何位置，靜態(tài)屬性數(shù)據(jù)如編號之類關(guān)聯(lián)幾何數(shù)據(jù)。動態(tài)交通流數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)采集點編號相聯(lián)，使用實時采集時間作為存儲文件名來加以區(qū)分。通過上述過程，實現(xiàn)各種交通要素的組織、存貯、管理，以及與時、空數(shù)據(jù)如何關(guān)聯(lián)。4)無縫化查詢。將矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)分別通過建立R-tree模型，并進(jìn)行規(guī)則分塊，通過如下過程實現(xiàn)無縫化查詢1)根據(jù)查詢區(qū)域獲得查詢涉及的圖塊號；2)在獲得的圖塊中，搜索點、線、面數(shù)據(jù)，判斷是否在用戶指定的查詢區(qū)域內(nèi)；3)找出在用戶查詢區(qū)域內(nèi)和與用戶查詢區(qū)域相交的點、線、面目標(biāo)，根據(jù)這些點、線、面目標(biāo)的圖形數(shù)據(jù)，搜索相應(yīng)的屬性拼接表數(shù)據(jù)，建立屬性拼接表的索引；4)在屬性拼接表的索引中找出所有目標(biāo)，分別到相關(guān)目標(biāo)的圖塊中提取相應(yīng)的目標(biāo)幾何數(shù)據(jù)，進(jìn)行整體地物的拼接。5)海量交通數(shù)據(jù)顯示及傳輸。交通數(shù)據(jù)傳輸主要負(fù)責(zé)共享服務(wù)平臺與其他應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞，這里主要采用空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)漸進(jìn)式傳輸方法，具體是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下交通數(shù)據(jù)的多尺度表達(dá)的應(yīng)用，即空間數(shù)據(jù)從小比例尺下的概略表達(dá)向大比例尺下的詳細(xì)表達(dá)和轉(zhuǎn)變過程。通過將每一次化簡的細(xì)節(jié)信息記錄下來。將原始數(shù)據(jù)組織為某一概略表達(dá)和一系列細(xì)節(jié)增量的集合。通過在概略表達(dá)的基礎(chǔ)上，按一定規(guī)律對細(xì)節(jié)增量的疊加，即可實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的漸進(jìn)式傳輸。6)最后通過中間件技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)互操作。可完成的中間件包括數(shù)據(jù)中間件、投影中間件、分布式查詢處理中間件。中間件通過注冊機(jī)制加入到系統(tǒng)中。在空間數(shù)據(jù)的錄入過程中，需要預(yù)先定義地理數(shù)據(jù)源，地理數(shù)據(jù)源對應(yīng)數(shù)據(jù)資源URL定位標(biāo)識的服務(wù)器部分，系統(tǒng)根據(jù)服務(wù)請求和查詢權(quán)限為客戶提供信息服務(wù)。各交通信息系統(tǒng)間通過Web服務(wù)體系使用WSDL描述服務(wù)，使用UDDI發(fā)布和查找服務(wù)，當(dāng)服務(wù)請求者請求獲取數(shù)據(jù)服務(wù)時，首先需要到UDDI注冊庫訪問該服務(wù)的注冊信息，然后訪問該服務(wù)的WSDL文檔，并生成本地對象，從而實現(xiàn)系統(tǒng)間的互操作。系統(tǒng)數(shù)據(jù)互操作中間件可支持ArcGIS的Shapefile、Coverage、Access、ArcSDE和大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫Oracle和SQLServer等數(shù)據(jù)源，同時還支持OracleSpatial.MAPINFO, AUTOCAD、MA PGIS6x 等異構(gòu)空間數(shù)據(jù)源。
權(quán)利要求
1.一種海量多源異構(gòu)空間信息數(shù)據(jù)無縫集成管理方法，其特征在于，該方法的步驟為 1)輸入數(shù)據(jù)量龐大、來自若干個數(shù)據(jù)源、異地分布的空間信息數(shù)據(jù)； 2)構(gòu)建全局資源目錄，形成分布式計算環(huán)境下資源的全局虛擬視圖，該全局虛擬視圖從下至上依次包括數(shù)據(jù)資源存儲層、資源目錄層、資源調(diào)度層、訪問接口層，各層之間雙向通信； 3)判斷空間信息數(shù)據(jù)格式，若為柵格數(shù)據(jù)，則將其劃分為規(guī)則的數(shù)據(jù)塊，使用分布式文件系統(tǒng)存儲；若為矢量數(shù)據(jù)，則使用OGC簡單要素模型存儲，采用R-Tree分塊；為每個數(shù)據(jù)塊分配唯一 ID，標(biāo)示空間范圍； 4)將分割完成后得到的具體數(shù)據(jù)塊均勻部署在資源目錄各層的各個節(jié)點上； 5)仿照ISO七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，定義無縫集成概念模型，實現(xiàn)步驟2)中數(shù)據(jù)塊的無縫存儲；所述無縫集成概念模型從下至上依次為無縫虛擬圖層、簡單要素類層、要素層、要素數(shù)據(jù)集層； 6)輸入調(diào)用空間數(shù)據(jù)查詢命令，在步驟2)中的數(shù)據(jù)塊中進(jìn)行無縫分布式查詢； 7)將無縫分布式查詢得到的多個無縫結(jié)果集進(jìn)行無縫化合并； 8)利用小波變換實現(xiàn)數(shù)據(jù)塊的傳輸； 9)顯示調(diào)用結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海量多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)無縫集成無損管理方法，其特征在于，所述步驟7)中，利用多層智能中間件體系對無縫結(jié)果集進(jìn)行無縫化合并，所述多層智能中間件體系包括數(shù)據(jù)中間件、版本中間件、分布式查詢處理中間件、無縫集成中間件，所述數(shù)據(jù)中間件對所述數(shù)據(jù)塊進(jìn)行無縫式分布查詢，所述版本中間件與所述數(shù)據(jù)中間件通信，所述分布式查詢處理中間件與所述版本中間件通信，所述無縫集成中間件與所述分布式查詢處理中間件通信，并生成無縫結(jié)果集。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海量多源異構(gòu)空間信息數(shù)據(jù)無縫集成管理方法，建立分布式無縫集成概念模型，并在分布式異構(gòu)空間數(shù)據(jù)無縫集成環(huán)境下，利用多層智能中間件體系建立一個跨平臺、支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫、分布式計算、協(xié)同服務(wù)、可交換的和安全可靠的空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，本發(fā)明解決了地理信息資源規(guī)范化共享和低水平整合問題，提高了數(shù)據(jù)使用率；提升了信息時效性與工作效率。
文檔編號G06F17/30GK102902782SQ20121037346
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者王兆南, 張?zhí)N靈, 劉曉東, 劉玲 申請人:浙江大學(xué), 中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司