基于文檔型NoSQL數據庫的海量DEM數據組織與調度方法.pdf

1、數字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)，是一個用數值矩陣表示地面高程的實體地面模型，是重要的地形數據之一。
　　現(xiàn)有DEM數據組織方法大多是建立DEM金字塔，將DEM金字塔分層分塊，基于文件或者關系表以塊為單位按層存儲。金字塔每增加一層，數據塊數量急劇增加，數據訪問效率急劇降低。金字塔層級較高時難以滿足大規(guī)模地形實時漫游的要求。較高的數據調度效率可以提高大規(guī)模地形實時漫游的速度。在地形漫游過程中，每

2、次需求的數據在空間中都是鄰近的。如果空間中鄰近的數據塊在數據庫中的存儲位置也是鄰近的，就可以大大提高數據的訪問效率。因此，數據塊在數據庫中的存儲位置要保持空間中的鄰近關系。面對大規(guī)模地形場景漫游，數據預取也是提高漫游速度的有效手段之一?，F(xiàn)有針對DEM數據的預取方法主要是根據視點移動的速度和方向預測下一時刻視點的位置。視點沒有速度和方向時，不能進行數據預取，因此難以滿足用戶自由操作時的數據預取要求。
　　本文針對DEM金字塔存儲模型

3、、DEM金字塔編碼方法和DEM數據預取方法展開了研究。
　　本文主要的研究內容和研究成果如下:
　　(1)提出了一種基于嵌套文檔結構的金字塔整體存儲模型。本文將金字塔模型分解為多個小金字塔，利用文檔型NoSQL數據庫的嵌套文檔結構，將小金字塔存儲在一個數據庫文檔中。能夠映射金字塔的層級結構，保存小金字塔內部的嵌套關系。各個小金字塔內部數據塊在數據庫中相互鄰近，提高數據訪問效率，有利于實現(xiàn)大規(guī)模地形場景的實時漫游。
　　

4、(2)提出了一種兼顧金字塔層級結構和同層數據塊之間鄰近關系的DEM金字塔編碼方法。本文利用Hilbert曲線對金字塔的每一層進行編碼，將Hilbert編碼與數據塊的層級編碼組合成為數據塊編碼。該編碼能夠保存金字塔層級關系和金字塔同層數據塊之間的空間鄰近關系，提高數據訪問效率，有利于提高地形場景實時漫游時的數據調度速度。
　　(3)提出了一種基于移動方向轉移矩陣的數據預取方法。本文首先將漫游場景的移動映射為數據塊集合的移動，將數據塊

5、集合的移動記錄為一個三維向量。再用一個六階矩陣記錄相鄰兩次移動方向之間的轉換情況，將該矩陣作為移動方向的預測矩陣?；谇耙淮蜠EM數據塊的移動向量，結合六階預測矩陣，預測下一次移動的方向和距離。然后，根據當前數據塊集合的范圍預取DEM數據?？梢詫崿F(xiàn)用戶自由漫游時的數據預取，有利于提高地形場景實時漫游系統(tǒng)的響應速度。
　　(4)原型系統(tǒng)設計與實驗。本文建立了原型系統(tǒng)，驗證本文提出的DEM金字塔存儲模型、DEM金字塔編碼方法和DEM數