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計算機存儲技術對GIS數(shù)據(jù)管理的應用論文

時間:2024-08-02 22:13:56 計算機 我要投稿

計算機存儲技術對GIS數(shù)據(jù)管理的應用論文

  摘要:GIS信息數(shù)據(jù)更新速度較快,形成的數(shù)據(jù)量極為龐大,怎樣對海量數(shù)據(jù)進行高效化的管理成為當前的首要問題。本研究對多媒體存儲技術信息、虛擬化數(shù)據(jù)管理技術和分布式數(shù)據(jù)存儲技術進行介紹,分析了GIS數(shù)據(jù)管理中計算機存儲技術的應用。

計算機存儲技術對GIS數(shù)據(jù)管理的應用論文

  關鍵詞:GIS數(shù)據(jù)管理;計算機存儲技術;庫存管理;應用

  在社會不斷發(fā)展的過程中,GIS(地理信息系統(tǒng))技術發(fā)揮了重要作用,而該技術的關鍵就在于數(shù)據(jù)信息,涉及搜集、加工、存儲及分析數(shù)據(jù)等相關工作。因為GIS數(shù)據(jù)來自各個方便,而且數(shù)據(jù)的形式也愈發(fā)多樣化,例如:音視頻、照片等,GIS借助多媒體數(shù)據(jù)可以將地理信息更加生動的展示出來,使用戶能夠更加便利、清晰的了解到地理信息。當前不同領域均應用到GIS技術,且應用不斷朝著復雜、繁瑣化的方向發(fā)展,由傳統(tǒng)桌面級逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在公眾型及企業(yè)級運用,實現(xiàn)了系統(tǒng)同數(shù)據(jù)共享的有機融合,能夠?qū)⒏訉I(yè)和全面的地理信息服務提供給廣大用戶群體。

  一、GIS數(shù)據(jù)管理中應解決的問題及對策

  在應用存儲技術環(huán)節(jié),需充分利用GIS數(shù)據(jù)的基本特點,這樣才能提高GIS存儲技術運用的精準性,還會降低系統(tǒng)出現(xiàn)安全問題的風險,進一步增強系統(tǒng)的拓展性,此外還需對以下事宜進行重點監(jiān)測:

  (一)統(tǒng)一存儲相關數(shù)據(jù)信息

  當前系統(tǒng)在面臨大量數(shù)據(jù)時無法達到存儲要求,因此需要運用GIS系統(tǒng)集中對相關數(shù)據(jù)進行處理,這是因為GIS系統(tǒng)結構復雜程度較高,并且內(nèi)置了多種功能。相對于GIS系統(tǒng),傳統(tǒng)服務器對數(shù)據(jù)的處理效率有所遲滯,面對爆炸式的信息數(shù)據(jù)增長時,傳統(tǒng)意義上的硬件設備無法滿足存儲需求,所以應對應引入配置磁盤陣列產(chǎn)品,全面提升存儲效率。

  (二)對海量數(shù)據(jù)的有效訪問

  在ArcSDE的作用下,GIS的矢量數(shù)據(jù)會被系統(tǒng)直接存儲在GIS的矢量數(shù)據(jù)Oracle數(shù)據(jù)庫里。在這種存儲方式下,使用者必須對數(shù)據(jù)進行多次請求,所以在實際運用時應優(yōu)先選擇FCSAN光纖存儲。光纖SAN具有諸多優(yōu)勢,比如存儲速度快,并且延遲不顯著,全面提升矢量圖形數(shù)據(jù)的調(diào)用和訪問。在航拍以及衛(wèi)星影像拍攝的場景下,其往往會產(chǎn)生巨大數(shù)據(jù)量,就要要求網(wǎng)絡所需寬帶具有一定穩(wěn)定性,這樣才能降低并發(fā)沖突的發(fā)生概率,如果出現(xiàn)并發(fā)沖突則會直接導致數(shù)據(jù)延遲,影像系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。通常而言,這部分數(shù)據(jù)會通過文件形式被外界調(diào)用和提取,如果瞬時訪問量過大會引發(fā)中毒風險,所以在使用數(shù)據(jù)使應優(yōu)先采取NAS存儲方式,這是因為該系統(tǒng)具有支持并發(fā)以及不占用服務器空間的明顯優(yōu)勢,能夠降低數(shù)據(jù)被外界因素干擾的風險。

 。ㄈ⿲(shù)據(jù)的有效備份

  一般而言,數(shù)據(jù)都處于更新的狀態(tài),因此需要及時對相關數(shù)據(jù)進行備份,對于城市地理信息系統(tǒng)而言,加強對信息數(shù)據(jù)的歸檔極具重要意義。傳統(tǒng)存儲方式主要又增加內(nèi)部存儲空間和硬件容量,但日益無法滿足實際備份需求,以磁帶機為例,在正常工作模式下對數(shù)據(jù)備份效率低下,并且占有大量網(wǎng)絡資源。當前針對大量數(shù)據(jù)的備份事宜,往往通過網(wǎng)絡備份實現(xiàn),但由于網(wǎng)絡不穩(wěn)定會造成數(shù)據(jù)中斷,同時由于無法進行斷點續(xù)傳,此類備份形式效率仍然無法滿足實際需求,此外如果需要對備份數(shù)據(jù)進行編輯,甚至修改,容易引發(fā)數(shù)據(jù)不一致的情況。由此可見,針對不同類型數(shù)據(jù)的備份工作需匹配專業(yè)化的數(shù)據(jù)庫和軟件,明確備份工作流程,優(yōu)先采取LANFree備份策略,定期向磁帶庫以及磁盤陣列推送相關數(shù)據(jù)。

  二、多媒體存儲技術

 。ㄒ唬┒嗝襟w屬性庫存儲管理方式

  在媒體服務器內(nèi)管理多媒體信息時,需要利用多媒體屬性庫存管理方法,完成信息的存儲操作。作為共享存儲設備,媒體服務器能夠?qū)Χ嗝襟w數(shù)據(jù)進行傳送,當多媒體數(shù)據(jù)文件接收請求被程序所發(fā)出后,媒體服務器就能夠執(zhí)行打開操作,并對多媒體內(nèi)容進行傳輸。特定媒體服務器能夠存儲多媒體信息,可以將空間對象屬性設定成多媒體數(shù)據(jù)的資源號,并歸為空間數(shù)據(jù)集屬性列,由此能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)二者的有效鏈接[1]。所以基于空間對象屬性字段,通過提取多媒體文件資源號的方式,就可以在媒體庫內(nèi)對多媒體文件進行查看。借助流媒體服務,Windows媒體流服務器能夠?qū)?shù)據(jù)進行傳送。應于本地硬盤內(nèi)下載文件,隨后運行文件,但是對于流媒體格式文件卻不同,在本地下載少數(shù)即可,運行和下載能夠同步開展,這種流傳輸途徑具有實時性的優(yōu)勢,更具便利化的特點。當前主要應用順序、實時兩大流傳輸途徑,前者應用的是HTTP服務器,通常后者都會運用到流式傳輸媒體服務器,若開展實時流式傳輸,則要借助RTSP實時協(xié)議。在媒體服務器中存儲多媒體文件,利用流媒體服務,能夠有效開展網(wǎng)絡傳輸,為移植系統(tǒng)提供了便利,使多媒體屬性信息及GIS空間信息的運用獨立性大大增強。

 。ǘ┒嗝襟w數(shù)據(jù)庫存儲管理方式

  基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),利用多媒體數(shù)據(jù)庫存儲管理方法,能夠有效、統(tǒng)一化的管理多媒體數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫內(nèi)可以存儲二進制多媒體信息,利用關鍵字,能夠有效關聯(lián)空間對象。當先眾多GIS平臺可以運行有關解決方案,包括數(shù)據(jù)通路(ArcSDE)、SuperMapSDX+支持數(shù)據(jù)引擎,能夠利用關系型數(shù)據(jù)庫對空間數(shù)據(jù)進行保存,并將多媒體信息存儲字段構建于GIS專題屬性表內(nèi),包括:SQLServer數(shù)據(jù)庫中的image類型數(shù)據(jù)、在oracle數(shù)據(jù)庫中存儲BLOB類型的數(shù)據(jù),并于該類型字段內(nèi)對多媒體信息流化進行保存[2]?臻g數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)借助多媒體數(shù)據(jù)庫存儲管理方法,能夠開展統(tǒng)一化的管理、存儲操作。多媒體數(shù)據(jù)對于數(shù)據(jù)庫而言,能夠借助獨立屬性進行存儲,所以對于海量多媒體信息,都能夠進行存儲。

  三、虛擬化數(shù)據(jù)管理技術

  分布式服務器是云GIS的基本構成單位,需要以并行的方式將服務供應給使用者,還應有效的分析、處理不同的空間數(shù)據(jù);谠蠫IS的ExtendedORDBMS及RDBMS+SDE架構體系下,系統(tǒng)的整體系統(tǒng)會因空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)而降低,這就需要加快數(shù)據(jù)的更新速讀,并使隨機訪問速度得到進一步的改善,從而推動云GIS數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展。在線更新、離線運用兩大技術是運用虛擬化技術管理空間數(shù)據(jù)的主要類型,能夠使數(shù)據(jù)自動同步、遷移于不同層級和系統(tǒng)內(nèi)[3]。此外,要想?yún)f(xié)同運行分布式服務器,就要利用云計算系統(tǒng)平臺管理技術,借此來開通、部署業(yè)務,并及時找到系統(tǒng)存在的問題,使系統(tǒng)能夠長期、穩(wěn)定的運行。系統(tǒng)大規(guī);倪\行還運用到智能及自動化技術,包括開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase和BigTable數(shù)據(jù)管理技術。其中,作為分布式結構化數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng),Bigtable能夠?qū)Υ罅康臄?shù)據(jù)信息進行處理,一般在眾多服務器內(nèi)分布著PB級數(shù)據(jù),對于多維度排序Map的存儲,Bigtable的顯著特點是持久性、分布式和稀疏化。子表服務器、主控服務器及客戶端程序共同組成了BigTable。借助時間戳、列/行關鍵字,能夠有效的索引Map,其下value均為未解析byte數(shù)組。在->string.BigTable下,根據(jù)行關鍵字的字典序,能夠?qū)?shù)據(jù)項進行排列,這是存儲BigTable數(shù)據(jù)的主要結構形式[4]。在記錄板中涵蓋了各行,一百個記錄板由各節(jié)點所管控。64位整數(shù)為時間戳,體現(xiàn)出各個版本的數(shù)據(jù)。針對Tablet位置信息,借助B+樹式的三層架構,BigTable可以執(zhí)行存儲操作,基于其存儲架構下,RootTablet位置涵蓋于第一級Chubbyfile內(nèi),METADATATablets位置信息存在于RootTablet中,大量UserTable位置信息存在于各MetaDataT-ablets中。結合客戶存儲數(shù)據(jù),可以在表格內(nèi)存儲分割處理的數(shù)據(jù),各表格可以細分為若干字表,并在子表服務器內(nèi)進行保存。通過元數(shù)據(jù)表、Chubby系統(tǒng),BigTable可以對系統(tǒng)管理系統(tǒng)開展維護操作。Root子表處在的子表服務器地址能夠通過Chubby下文件體現(xiàn)出來,全部BigTable下服務器所保存的子表信息均可以借助行記載的方式進行展示,元數(shù)據(jù)同樣能夠細分為若干字表,于子表服務器內(nèi)進行保存。Root子表是第一個元數(shù)據(jù)子表,能夠?qū)υ獢?shù)據(jù)表的子表位置信息進行記載,其中并不包括Root子表。參考Root子表記錄,能夠明確具體機器所保存的元數(shù)據(jù)表下的子表,BigTable程序下表格的子表管理數(shù)據(jù)信息則被元數(shù)據(jù)表各行所記錄。元數(shù)據(jù)表中記錄行主鍵即為子表下保存末行主鍵、各行用戶表名,而子表的相關服務器管理信息則保存于記錄行數(shù)據(jù)內(nèi)。在對用戶表特定行記錄進行查看時,客戶端需要對Chub-by系統(tǒng)下文件進行讀取,了解Root子表具體位置信息,參考Root子表,得知元數(shù)據(jù)表下的子表位置,借助查詢記錄行主鍵、待查看用戶表相互對標的方式,明確記錄所對應的子表服務器。在本地客戶端即可緩存數(shù)據(jù)信息,同子表服務器進行通信操作,就能夠?qū)?shù)據(jù)信息進行查看。

  四、分布式數(shù)據(jù)存儲技術

  多源性、多時空、數(shù)量龐大及異構是云GIS空間數(shù)據(jù)的顯著特征,所以系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)通常都為動態(tài)化的,相對雜亂,所以需要通過分布式的途徑來存儲云GIS數(shù)據(jù),借助冗余存儲的優(yōu)勢,可以使數(shù)據(jù)可靠程度得到顯著的提升。而傳輸效率高、吞吐率高及分布式是云存儲技術的特征,因此能夠?qū)⒃摷夹g對空間數(shù)據(jù)進行管理、保存。運用多項數(shù)據(jù)庫技術能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進行管理,包括NoSQL、HBase和BigTable,在進行訪問的過程中就運用到REST接口、空間數(shù)據(jù)庫連接技術。發(fā)揮分布式緩存技術的優(yōu)勢,可以使后臺服務器的壓力得到改善,使響應速度得到顯著提升。當下HDFS、非開源GFS是當下關鍵數(shù)據(jù)存儲技術,其中針對非開源GFS而言,谷歌公司將其視作專用文件系統(tǒng),能夠?qū)Υ罅康乃阉鲾?shù)據(jù)進行保存,該系統(tǒng)的分布式結構能夠?qū)?shù)據(jù)進行大規(guī)模、高效化的處理,同時其也具備良好的擴展性[5]。GFS的硬件設施相對簡單,擁有容錯技術,能夠?qū)⒕酆咸幚砉δ芴峁┙o使用者。多數(shù)chunkserver及獨立master共同構成了GFS體系。(1)針對基于GFS的chunkserver.,各文件均涵蓋了大小明確的chunk,各塊擁有對應的chunkhandle標志(64位),其主要是master結合創(chuàng)建時間而構建,一旦形成不再變化。本地磁盤下,借助Linux文件系統(tǒng),chunkservers能夠?qū)hunk進行存儲,參考字節(jié)范圍、chunkhandle,Linux文件系統(tǒng)也可以對chunk數(shù)據(jù)信息進行讀寫處理。大量chunkserver可以備份處理chunk,使數(shù)據(jù)可靠程度明顯提升。(2)全部文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)由master統(tǒng)一進行管理,涵蓋了大量信息,例如:當下塊位置信息、文件到塊映射關系、塊命名空間等。master.同樣能夠?qū)ο到y(tǒng)活動進行管控,這些活動涉及垃圾收集孤兒塊、塊遷移和管理塊租約等[6]。借助Heart-Beat消息,master能夠在特定時間同各chunkserver進行溝通,搜集chunkserver狀態(tài),并將指令向其進行傳輸。(3)文件系統(tǒng)API涵蓋于client代碼內(nèi),同時chunkserv-er、master能夠同client進行有效通信,進而支持系統(tǒng)讀寫數(shù)據(jù)的操作。僅在元數(shù)據(jù)處理方面,master、client二者進行交換,致使chunkserver與全部數(shù)據(jù)都能開展通信活動,但是文件數(shù)據(jù)不能夠在chunkserver、client下進行緩存,主要緣由為數(shù)據(jù)量極為龐大,而且工作集也相對較大。此外,由于client同chunkserver無需顧及文件數(shù)據(jù)的緩存一致與否的狀況,所以能夠使系統(tǒng)得到進一步的簡化,客戶程序也更加直接、有效。

  五、結語

  在網(wǎng)絡信息技術日益更新、發(fā)展的過程中,計算機存儲技術的應用更加廣泛,發(fā)揮的作用越來越重要。而面對GIS數(shù)據(jù)管理的需求,充分發(fā)揮計算機存儲技術的優(yōu)勢,能夠使數(shù)據(jù)管理的安全程度得到顯著提升,同時是數(shù)據(jù)可用性也得到顯著改善,加快了GIS技術的進一步發(fā)展及實踐運用。

  參考文獻

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  [3]孟慶武,孟露,吳健等.基于UML的GIS空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設計[J].北京測繪,2011,35(3):38-43.

  [4]王璐.計算機存儲系統(tǒng)的管理技術探討[J].電子技術與軟件工程,2014(3):198.

  [5]侯天鳳.巧用非計算機存儲信息健壯自己的密碼[J].數(shù)字通信世界,2017(9):19-21.

  [6]劉瑜,徐愛鋒,張洪艷.GIS數(shù)據(jù)應用體系框架研究[J].測繪與空間地理信息,2011,34(2):157-158.

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