面向海量地理要素交互式可视化的空间近似查询方法研究_天文地球

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前　　言

新千年以来,信息技术的进步继续推动着人类社会的高速发展,地理数据的规模、复杂度不断累积增长,给数据存储、管理与分析造成了挑战。用户期望从海量地理数据中获得有价值

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第1章　导　　论

本章主要阐述本书所涉及的四种关键技术,包括近似查询技术、空间近似查询、层次化模型和分布式内存计算的理论基础,分别从基本概念、定义、原理、方法等方面进行介绍。(h

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1.1　近似查询技术

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1.1.1　基本概念

作为数据库系统的核心技术,数据的查询处理一直备受学术界和工业界的关注,它是系统进程对数据集按照既定条件完成过滤并返回结果的过程。面对庞大的数据量和复杂查询条件时

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1.1.2　常用近似查询技术

近似查询为大规模数据的复杂查询问题提供了新的思路,其可以平衡数据查询或处理所花费的时间与其结果的精度,以灵活的方式处理查询。同时,用户可以指定时间或精度的量化约

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1.2　空间近似查询

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1.2.1　基本概念

空间数据查询是根据给定的约束条件,从空间数据集中检索相应的空间对象形成结果集。在大数据时代的背景下,海量空间数据的查询和索引在地图可视化、图像检索、数据处理、模

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1.2.2　数据模型

本书的主要研究对象为基于对象的模型,即矢量数据。用基于对象的模型来表达现实世界有不同的实现方法,目前比较主流的方法有无拓扑的开放地理空间信息联盟(Open Ge

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1.2.3　相关定义

由于地理要素的几何部分是应用于地理数据交互式可视化、在线编辑、探索性数据分析的主要数据内容,因此,本书中地理要素指地理要素的几何部分,地理要素的近似均表示对其几

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1.3　层次化模型

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1.3.1　基本概念

层次化模型也称多分辨率模型,由一组对原模型进行不同精度逼近的模型组成[1]。Clark[2]在20世纪70年代提出了层次化模型思想,用简化的模型表示可以大大提高

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1.3.2　顶点采样方法

顶点作为一个最小单位,是要素模型中一个极其重要的特性。矢量数据中线对象、面对象及组合对象的近似是对要素逐步化简的过程,通过顶点采样方式,将地理要素划分为不同长度

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1.3.3　地理要素的层次化模型

空间数据与非空间数据在近似查询处理中主要差异在于空间数据的基本元素间存在显式的内部关系,例如顶点的序列构成线对象,线对象的序列构成面对象及其他复杂组合对象。因此

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1.4　分布式内存计算

地理要素的几何逼近是一个计算密集型问题,无论是在给定误差的条件下求最小数据量的近似,还是在给定数据量的条件下求得最小误差的近似,寻找最优解没有有效的多项式时间算

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1.5　本章小结

本章重点对本书中涉及的概念和方法进行说明,主要包括交互式可视化中近似查询、空间近似查询、层次化模型和分布式内存计算的基本概念和相关技术方法。通过这些内容,读者能

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第2章　国内外研究现状

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2.1　近似查询与空间查询现状分析

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2.1.1　近似查询

近似查询根据技术实现的差别主要分为在线聚合和基于采样的查询两类。在线聚合是基于统计学的采样理论进行近似查询,实时地根据反馈查询结果计算置信区间的过程[3-5]。

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2.1.2　空间查询

近年来随着地理信息系统[17]、计算机辅助设计、计算机图形学、基于位置的服务、超大规律集成电路、车辆导航系统、运输管理系统等应用需求的增长,空间查询与空间索引的

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2.2　分布式计算现状分析

近几年来,大数据受到学术界、产业界、政府和公司的高度关注[59-62]。空间数据是指与空间位置有关的事物描述,无论是在数据的容量、数据的类型、数据产生的速度和数

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2.3　地理数据服务现状分析

传统的空间信息服务以系统为实现方式,不同系统之间差距明显,造成了数据共享服务困难、数据资源浪费等难题。同时,地理信息服务模式也存在信息孤岛、数据更新周期长、数据

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2.4　大数据交互式可视化现状分析

科学计算可视化(Visualization In Scientific Computing,VISC)[105-107]是指应用计算机图形学和图像处理技术,将采

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2.5　本章小结

本章通过研究国内外研究现状,介绍了近似查询、空间查询的理论与方法研究现状;然后通过分析分布式计算的理论与框架,对空间大数据分布式计算架构进行总结;最后,对地理数

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第3章　顾及查询误差的顶点层次化方法

本章给出对顶点序列进行递归划分的具体算法描述及对每段子序列进行误差计算的具体算法描述,以及将递归划分过程映射为顶点层次结构的过程。由于对顶点序列进行递归划分过程

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3.1　地理要素顶点层次结构表达

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3.1.1　基于DP和VW算法的顶点层次结构

对于大数据量的数据可视化来说,虽然数据可以分布存储在集群中,数据仓库可以存储包含数十亿的表或记录,但是传统的数据可视化工具往往并不适用,这是因为数据可视化与分析

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3.1.2　基于B-DP算法的顶点层次结构

在一些情况下,DP算法与VW算法等线简化算法在计算过程中依据一定的规则选点,构建得到的顶点二叉树可能会形成近似链,即部分子树深度远大于其他子树,使得操作的时间复

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3.1.3　组合对象的顶点层次结构

在地理空间数据集中,由多条线对象首尾依次连接所构成的组合对象具有更加复杂的拓扑结构,是地理要素数据集中的重要内容。组合对象在现实世界中表现为复杂的地理实体,例如

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3.2　面向数据可视化的误差计算

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《面向海量地理要素交互式可视化的空间近似查询方法研究》简介

前　　言

目录

第1章　导　　论

1.1　近似查询技术

1.1.1　基本概念

1.1.2　常用近似查询技术

1.2　空间近似查询

1.2.1　基本概念

1.2.2　数据模型

1.2.3　相关定义

1.3　层次化模型

1.3.1　基本概念

1.3.2　顶点采样方法

1.3.3　地理要素的层次化模型

1.4　分布式内存计算

1.5　本章小结

第2章　国内外研究现状

2.1　近似查询与空间查询现状分析

2.1.1　近似查询

2.1.2　空间查询

2.2　分布式计算现状分析

2.3　地理数据服务现状分析

2.4　大数据交互式可视化现状分析

2.5　本章小结

第3章　顾及查询误差的顶点层次化方法

3.1　地理要素顶点层次结构表达

3.1.1　基于DP和VW算法的顶点层次结构

3.1.2　基于B-DP算法的顶点层次结构

3.1.3　组合对象的顶点层次结构

3.2　面向数据可视化的误差计算