水上位置大數(shù)據(jù)索引方法的研究.pdf

1、信息技術(shù)的發(fā)展，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了各種定位技術(shù)的普及。隨著時(shí)間的推移，各種設(shè)備位置數(shù)據(jù)的種類和數(shù)量都呈爆炸性的增長。在航運(yùn)系統(tǒng)中，以傳統(tǒng)電子海圖為基礎(chǔ)的航運(yùn)平臺(tái)難以滿足新應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理需求。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，為處理和分析這些海量和復(fù)雜的信息提供新的思路和方法?？臻g數(shù)據(jù)索引可以為海量的水上位置數(shù)據(jù)提供高速的存儲(chǔ)、查詢和檢索的方法。本文將水上位置數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)和空間數(shù)據(jù)的索引技術(shù)相結(jié)合，研究水上位置大數(shù)據(jù)的高速索引方法。
　　

2、本文結(jié)合水上位置數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提出了線索四叉樹的概念，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的索引算法，應(yīng)用到水上位置數(shù)據(jù)檢索原型系統(tǒng)中。線索四叉樹為每個(gè)四叉樹節(jié)點(diǎn)增加一個(gè)線索鏈，指向其所有子節(jié)點(diǎn)的對象。根據(jù)四叉樹的性質(zhì)，查詢時(shí)若發(fā)現(xiàn)查詢范圍能夠完全覆蓋某個(gè)節(jié)點(diǎn)，則直接從線索鏈中取出對象，不需要進(jìn)一步對其遞歸檢索。具體做法是對空間區(qū)域的比較操作進(jìn)行細(xì)化，將比較操作的計(jì)算結(jié)果分為分離、包含和相交。這種處理方式能有效地減少四叉樹查詢數(shù)據(jù)的代價(jià)（比較次數(shù)和迭代次數(shù)），提

3、高了查詢效率。在具體的應(yīng)用系統(tǒng)中，可以通過對節(jié)點(diǎn)添加一個(gè)返回所有子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的功能（而不必建立實(shí)際對象線索鏈），來減少線索四叉樹的空間代價(jià)。
　　提出了一個(gè)四叉樹編碼算法，并將算法應(yīng)用于水上位置數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)中，提高了位置數(shù)據(jù)的查詢效率。四叉樹編碼算法是基于空間分割的思想，將水上位置數(shù)據(jù)整體空間范圍按照四叉樹的方法四等分，分成四個(gè)子空間，每個(gè)子空間按照同樣方法四等分，從而形成了一系列層次分割的子空間，這些子空間按照特定的順序進(jìn)行編碼。

4、利用四叉樹的運(yùn)算規(guī)律，建立一個(gè)快速計(jì)算子空間所屬節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)或子節(jié)點(diǎn)的算法。在查詢數(shù)據(jù)時(shí)，使用這個(gè)編碼算法能夠快速找到相應(yīng)的四叉樹節(jié)點(diǎn)，不需要對四叉樹進(jìn)行遞歸遍歷。對于每個(gè)查詢操作，都可以使用快速算法直接找到相應(yīng)的四叉樹節(jié)點(diǎn)。算法的時(shí)間代價(jià)是相對固定的，不會(huì)隨數(shù)據(jù)規(guī)模的增大而顯著增大。
　　提出了緩沖四叉樹的數(shù)據(jù)索引結(jié)構(gòu)，這種索引既可以用于水上位置信息服務(wù)系統(tǒng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)終端上，也能用于水上位置大數(shù)據(jù)的機(jī)群處理系統(tǒng)中。在應(yīng)用端建立一

5、個(gè)服務(wù)器端節(jié)點(diǎn)的緩沖鏡像，用戶執(zhí)行查詢操作時(shí)，應(yīng)用端首先在緩沖鏡像查詢數(shù)據(jù)。通過特定的算法，找出緩沖區(qū)中符合條件的數(shù)據(jù)，同時(shí)也計(jì)算出緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)的空白區(qū)域，將這些空白區(qū)域發(fā)送給服務(wù)器，再由服務(wù)器在完整的數(shù)據(jù)集上執(zhí)行查詢操作。一般情況下，這些空白區(qū)域要小于原始查詢區(qū)域。緩沖四叉樹給服務(wù)器和應(yīng)用終端上的四叉樹索引節(jié)點(diǎn)建立統(tǒng)一的節(jié)點(diǎn)編碼，這種編碼可實(shí)現(xiàn)四叉樹節(jié)點(diǎn)的快速定位，服務(wù)器和應(yīng)用終端之間利用這個(gè)快速定位方法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和操作的快速同步