發(fā)布時間：2017-12-09 14:25

  本文關(guān)鍵詞：水上位置大數(shù)據(jù)索引方法的研究

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【摘要】：信息技術(shù)的發(fā)展,特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展促進了各種定位技術(shù)的普及。隨著時間的推移,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。在航運系統(tǒng)中,以傳統(tǒng)電子海圖為基礎(chǔ)的航運平臺難以滿足新應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理需求。大數(shù)據(jù)時代的到來,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。空間數(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、查詢和檢索的方法。本文將水上位置數(shù)據(jù)服務(wù)平臺和空間數(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。本文結(jié)合水上位置數(shù)據(jù)的特點,提出了線索四叉樹的概念,并設(shè)計出相應(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。線索四叉樹為每個四叉樹節(jié)點增加一個線索鏈,指向其所有子節(jié)點的對象。根據(jù)四叉樹的性質(zhì),查詢時若發(fā)現(xiàn)查詢范圍能夠完全覆蓋某個節(jié)點,則直接從線索鏈中取出對象,不需要進一步對其遞歸檢索。具體做法是對空間區(qū)域的比較操作進行細化,將比較操作的計算結(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(比較次數(shù)和迭代次數(shù)),提高了查詢效率。在具體的應(yīng)用系統(tǒng)中,可以通過對節(jié)點添加一個返回所有子節(jié)點數(shù)據(jù)的功能(而不必建立實際對象線索鏈),來減少線索四叉樹的空間代價。提出了一個四叉樹編碼算法,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,分成四個子空間,每個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行編碼。利用四叉樹的運算規(guī)律,建立一個快速計算子空間所屬節(jié)點的父.節(jié)點或子節(jié)點的算法。在查詢數(shù)據(jù)時,使用這個編碼算法能夠快速找到相應(yīng)的四叉樹節(jié)點,不需要對四叉樹進行遞歸遍歷。對于每個查詢操作,都可以使用快速算法直接找到相應(yīng)的四叉樹節(jié)點。算法的時間代價是相對固定的,不會隨數(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)的移動數(shù)據(jù)終端上,也能用于水上位置大數(shù)據(jù)的機群處理系統(tǒng)中。在應(yīng)用端建立一個服務(wù)器端節(jié)點的緩沖鏡像,用戶執(zhí)行查詢操作時,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),同時也計算出緩沖區(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)點建立統(tǒng)一的節(jié)點編碼,這種編碼可實現(xiàn)四叉樹節(jié)點的快速定位,服務(wù)器和應(yīng)用終端之間利用這個快速定位方法可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和操作的快速同步。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U675.79

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本文編號：1270729