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摘 要:标准地理数据服务拓展了传统地理信息系统的应用领域和范畴,面向地理数据服务的集成查询处理技术成为空间信息领域新的研究热点.多元空间连接查询是最为基础的空间信息查询之一,论文研究了面向地理数据服务的集成多元空间连接查询处理技术,提出了利用通用空间连接图模型来表达任意的多元空间连接查询,并在该模型的基础上给出了多元空间连接查询的处理框架,最后给出了不同层面上查询优化策略.
关 键 词:多元空间连接查询;地理信息服务
中图分类号:TP311.13
标准地理信息服务拓展了传统地理信息系统的应用领域和范畴,面向地理信息服务的集成空间查询处理技术成为空间信息领域新的研究热点.在空间信息领域,用户给定的空间查询涉及多个空间数据集是很常见的,因此,多元空间连接查询是最为基础的空间信息查询之一.例如要查询某区域内所有穿过农场和开发区的道路,该查询就涉及三个空间数据集:农场、开发区以及道路.当这三个空间数据集分别以三个不同的地理数据服务的形态存在时,空间信息处理系统需要合并处理这三个地理数据服务才能得到一个最终满足用户需求的查询结果,我们称该过程为面向地理数据服务的集成多元空间连接查询.
论文研究了面向地理数据服务的集成多元空间连接查询处理技术,提出了利用通用空间连接图模型来表达任意的多元空间连接查询,并在该模型的基础上给出了多元空间连接查询的处理框架,最后给出了不同层面上查询优化策略.
1基本定义与通用空间连接图模型
在利用通用空间连接图模型表达多元空间连接查询以前,这里首先明确两个基本概念:
1.1定义1多元空间连接查询
设空间连接查询SMJQ定义在在线的地理数据服务上上,,我们称为多元空间连接查询的一个基本地理数据服务和基本空间连接操作,SMJQ要找出D中所有满足全部查询条件的空间对象集合.
1.2定义2通用空间连接图
任意多元空间连接查询都可以用一个完全有向图来表达,该图称为通用空间连接图(SG).SG顶点集P由空间连接查询的基本操作集合组成.由于SG为完全有向图,因此,任意两个顶点都有两条方向相反的边连接.并且连接边分为实边和虚边两种类型,在SG中分别用实线和虚线表示.当两个顶点包含相同的基本输入集时,连接边为实边,否则为续边.
SG中边的方向表示空间连接操作处理的顺序,因此,任意空间连接关系的都可以用SG来表达.根据连接图的特征将空间连接划分为4个子类:团(完全图)连接、有圈连接、环连接和无圈(树形)连接.图1(a)给出了一个包含4个关系的多元连接图.该查询可以使用多个二元连接的并来实现,如图1(b)为一个左深树的查询计划,图2(b)是一个右深树,而图1(c)则是一个紧密树计划.SG的二元生成树集合构成了多元空间连接查询的计划搜索空间.因此,寻找多元空间连接查询的最优查询计划的问题就转化为SG的二元生成树的搜索问题.
2适应性多元空间连接查询处理框架
在面向网络的地理数据服务环境下,多元空间连接查询能够处理多个输入集空间连接查询.尽管如今计算机设备的内存容量在不断扩大,内存价格在不断下降,但是对于海量的空间信息、高复杂度空间查询处理来讲,集成空间连接查询处理依然需要考虑磁盘和内存的交互问题,特别是对于在线的地理数据服务,因此,适应性多元空间连接查询处理设计的基本思路是:充分利用内存容量,依赖灵活的磁盘和内存数据的调度策略,提高集成空间连接查询处理的效率.基于这样的设计理念,本文提出了适应性的多元空间连接查询处理框架,整体上将在线的地理数据服务分为内存中的数据和磁盘中的数据两部分来管理,将内存和磁盘上各空间数据集都按照相同的划分方法进行划分,每个数据集的每一个划分分别对应一个数据快,数据块是一个内存和