基于云計(jì)算的土地資源服務(wù)高效處理平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)探索與研究.pdf

1、本研究以云計(jì)算(Cloud Computing)的關(guān)鍵技術(shù)理論為出發(fā)點(diǎn)，提出了土地資源信息化管理研究中基于云計(jì)算的服務(wù)高效處理建模理論框架，解決了空間數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)策略、空間云服務(wù)索引創(chuàng)建與操作、空間數(shù)據(jù)高效并行操作等關(guān)鍵問題，并通過計(jì)算機(jī)編程構(gòu)建了土地資源云平臺(tái)(Cloud Service Platform of LandResource，LRCSP)。最后，基于本文的理論框架和建模平臺(tái)，對(duì)土地資源服務(wù)的高效處理做了4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究，并展

2、開了深入分析與討論。
　　 具體來說，文本的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　　 1、總結(jié)云計(jì)算的基本理論及應(yīng)用成果。重點(diǎn)討論了云計(jì)算的基本體系結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵技術(shù)理論和4個(gè)成功的商業(yè)云計(jì)算平臺(tái)參考架構(gòu)。從三個(gè)學(xué)科的視角出發(fā)，總結(jié)了云GIS的內(nèi)涵。以上述兩點(diǎn)研究為基礎(chǔ)提出一種云GIS的六層體系構(gòu)架：物理層、虛擬層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)組件層、服務(wù)層和應(yīng)用層。著重研究了該架構(gòu)中的云計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)部署策略；并針對(duì)平臺(tái)的前臺(tái)透明服務(wù)需求，

3、從GIS服務(wù)的特點(diǎn)出發(fā)，提出云GIS服務(wù)模型，尤其設(shè)計(jì)了云GIS服務(wù)目錄和可供用戶進(jìn)行簡(jiǎn)單編程的服務(wù)接口。針對(duì)平臺(tái)的后臺(tái)處理需求，提出云GIS平臺(tái)的高性能并行處理數(shù)學(xué)模型：參照OGC服務(wù)鏈聚合模式，以原子服務(wù)和組合服務(wù)的角度分析了功能分解性；同時(shí)從矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析了兩者的數(shù)據(jù)可分解性。最后，以上述研究為基礎(chǔ)，從面向云計(jì)算的土地資源服務(wù)特點(diǎn)出發(fā)，提出面向云計(jì)算的土地資源云平臺(tái)模型(LRCSP)。
　　 2、分

4、析了云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)，并以此為基礎(chǔ)提出對(duì)應(yīng)的云GIS平臺(tái)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)：空間數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)策略、虛擬計(jì)算節(jié)點(diǎn)任務(wù)分配模型、基于瓦片的動(dòng)態(tài)地圖發(fā)布策略以及并行數(shù)據(jù)庫(kù)與MapReduce相結(jié)合的高效處理模型。在空間數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)策略研究中，除了提出基于格網(wǎng)預(yù)處理的STRTree的矢量數(shù)據(jù)并行劃分的分布式存儲(chǔ)策略和基于四叉樹索引的柵格數(shù)據(jù)的并行劃分的分布式存儲(chǔ)策略之外，還創(chuàng)新性的提出了基于數(shù)據(jù)劃分的最佳并行策略數(shù)學(xué)模型。在虛擬計(jì)算節(jié)點(diǎn)

5、任務(wù)分配模型研究中，詳細(xì)描述了任務(wù)分配算法，并在遷移決策階段提出了計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算力模型?；谕咂膭?dòng)態(tài)地圖發(fā)布策略即解決了一份空間數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)劃分并分布存儲(chǔ)之后的地圖可視化問題，也解決了由于土地?cái)?shù)據(jù)變更頻繁引起的可編輯地圖動(dòng)態(tài)更新的問題。在并行數(shù)據(jù)庫(kù)與MapReduce相結(jié)合的高效處理模型研究中，研究?jī)烧邇?yōu)勢(shì)互補(bǔ)的高效處理模型，并以分地類地物個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)為例設(shè)計(jì)了利用MapReduce進(jìn)行并行統(tǒng)計(jì)的算法，為其他類似的并行計(jì)算功能提供了借鑒。

6、
　　 3、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了原型平臺(tái)并進(jìn)行4組對(duì)比測(cè)試實(shí)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)并展示了土地資源云平臺(tái)的3個(gè)功能模塊：云資源管理模塊、土地業(yè)務(wù)集成子系統(tǒng)和通用客戶端。選取大數(shù)據(jù)量的矢量和柵格數(shù)據(jù)對(duì)土地資源云平臺(tái)的4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行測(cè)試。它們是：云存儲(chǔ)性能測(cè)試中進(jìn)行柵格數(shù)據(jù)并行剖分效率對(duì)比測(cè)試和矢量數(shù)據(jù)剖分效果對(duì)比測(cè)試；地圖服務(wù)瀏覽性能測(cè)試中通過多次加載多計(jì)算節(jié)點(diǎn)的海量數(shù)據(jù)對(duì)效率進(jìn)行測(cè)試；高效處理性能測(cè)試中對(duì)多節(jié)點(diǎn)的土地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，用以確定MapR

7、educe的編程模式下的服務(wù)效率；虛擬化負(fù)載均衡對(duì)比測(cè)試中將運(yùn)行虛擬節(jié)點(diǎn)上的LRCSP與只安裝一個(gè)操作系統(tǒng)的普通PC組成的集群系統(tǒng)進(jìn)行容錯(cuò)、耗能和運(yùn)行效率的對(duì)比測(cè)試。
　　 研究結(jié)果表明，本文選取云計(jì)算的基本理論、方法和技術(shù)解決土地資源管理問題的路徑正確；提出的面向云計(jì)算的土地資源服務(wù)平臺(tái)模型展現(xiàn)出高效性、靈活性及擴(kuò)展性，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。作者在土地資源云平臺(tái)的理論研究及實(shí)踐作為云GIS應(yīng)用的一個(gè)補(bǔ)充，為后續(xù)研究與工作提供了良好的基