计算机存储技术对GIS数据管理的应用论文

时间：2023-03-08 01:33:55 计算机我要投稿

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　　摘要：GIS信息数据更新速度较快，形成的数据量极为庞大，怎样对海量数据进行高效化的管理成为当前的首要问题。本研究对多媒体存储技术信息、虚拟化数据管理技术和分布式数据存储技术进行介绍，分析了GIS数据管理中计算机存储技术的应用。

计算机存储技术对GIS数据管理的应用论文

　　关键词：GIS数据管理；计算机存储技术；库存管理；应用

　　在社会不断发展的过程中，GIS（地理信息系统）技术发挥了重要作用，而该技术的关键就在于数据信息，涉及搜集、加工、存储及分析数据等相关工作。因为GIS数据来自各个方便，而且数据的形式也愈发多样化，例如：音视频、照片等，GIS借助多媒体数据可以将地理信息更加生动的展示出来，使用户能够更加便利、清晰的了解到地理信息。当前不同领域均应用到GIS技术，且应用不断朝着复杂、繁琐化的方向发展，由传统桌面级逐步转变为现在公众型及企业级运用，实现了系统同数据共享的有机融合，能够将更加专业和全面的地理信息服务提供给广大用户群体。

　　一、GIS数据管理中应解决的问题及对策

　　在应用存储技术环节，需充分利用GIS数据的基本特点，这样才能提高GIS存储技术运用的精准性，还会降低系统出现安全问题的风险，进一步增强系统的拓展性，此外还需对以下事宜进行重点监测：

　　（一）统一存储相关数据信息

　　当前系统在面临大量数据时无法达到存储要求，因此需要运用GIS系统集中对相关数据进行处理，这是因为GIS系统结构复杂程度较高，并且内置了多种功能。相对于GIS系统，传统服务器对数据的处理效率有所迟滞，面对爆炸式的信息数据增长时，传统意义上的硬件设备无法满足存储需求，所以应对应引入配置磁盘阵列产品，全面提升存储效率。

　　（二）对海量数据的有效访问

　　在ArcSDE的作用下，GIS的矢量数据会被系统直接存储在GIS的矢量数据Oracle数据库里。在这种存储方式下，使用者必须对数据进行多次请求，所以在实际运用时应优先选择FCSAN光纤存储。光纤SAN具有诸多优势，比如存储速度快，并且延迟不显著，全面提升矢量图形数据的调用和访问。在航拍以及卫星影像拍摄的场景下，其往往会产生巨大数据量，就要要求网络所需宽带具有一定稳定性，这样才能降低并发冲突的发生概率，如果出现并发冲突则会直接导致数据延迟，影像系统的正常运转。通常而言，这部分数据会通过文件形式被外界调用和提取，如果瞬时访问量过大会引发中毒风险，所以在使用数据使应优先采取NAS存储方式，这是因为该系统具有支持并发以及不占用服务器空间的明显优势，能够降低数据被外界因素干扰的风险。

　　（三）对数据的有效备份

　　一般而言，数据都处于更新的状态，因此需要及时对相关数据进行备份，对于城市地理信息系统而言，加强对信息数据的归档极具重要意义。传统存储方式主要又增加内部存储空间和硬件容量，但日益无法满足实际备份需求，以磁带机为例，在正常工作模式下对数据备份效率低下，并且占有大量网络资源。当前针对大量数据的备份事宜，往往通过网络备份实现，但由于网络不稳定会造成数据中断，同时由于无法进行断点续传，此类备份形式效率仍然无法满足实际需求，此外如果需要对备份数据进行编辑，甚至修改，容易引发数据不一致的情况。由此可见，针对不同类型数据的备份工作需匹配专业化的数据库和软件，明确备份工作流程，优先采取LANFree备份策略，定期向磁带库以及磁盘阵列推送相关数据。

　　二、多媒体存储技术

　　（一）多媒体属性库存储管理方式

　　在媒体服务器内管理多媒体信息时，需要利用多媒体属性库存管理方法，完成信息的存储操作。作为共享存储设备，媒体服务器能够对多媒体数据进行传送，当多媒体数据文件接收请求被程序所发出后，媒体服务器就能够执行打开操作，并对多媒体内容进行传输。特定媒体服务器能够存储多媒体信息，可以将空间对象属性设定成多媒体数据的资源号，并归为空间数据集属性列，由此能够实现多媒体属性数据、空间数据二者的有效链接[1]。所以基于空间对象属性字段，通过提取多媒体文件资源号的方式，就可以在媒体库内对多媒体文件进行查看。借助流媒体服务，Windows媒体流服务器能够对数据进行传送。应于本地硬盘内下载文件，随后运行文件，但是对于流媒体格式文件却不同，在本地下载少数即可，运行和下载能够同步开展，这种流传输途径具有实时性的优势，更具便利化的特点。当前主要应用顺序、实时两大流传输途径，前者应用的是HTTP服务器，通常后者都会运用到流式传输媒体服务器，若开展实时流式传输，则要借助RTSP实时协议。在媒体服务器中存储多媒体文件，利用流媒体服务，能够有效开展网络传输，为移植系统提供了便利，使多媒体属性信息及GIS空间信息的运用独立性大大增强。

　　（二）多媒体数据库存储管理方式

　　基于数据库系统，利用多媒体数据库存储管理方法，能够有效、统一化的管理多媒体数据。在数据库内可以存储二进制多媒体信息，利用关键字，能够有效关联空间对象。当先众多GIS平台可以运行有关解决方案，包括数据通路（ArcSDE）、SuperMapSDX+支持数据引擎，能够利用关系型数据库对空间数据进行保存，并将多媒体信息存储字段构建于GIS专题属性表内，包括：SQLServer数据库中的image类型数据、在oracle数据库中存储BLOB类型的数据，并于该类型字段内对多媒体信息流化进行保存[2]。空间数据、多媒体数据借助多媒体数据库存储管理方法，能够开展统一化的管理、存储操作。多媒体数据对于数据库而言，能够借助独立属性进行存储，所以对于海量多媒体信息，都能够进行存储。

　　三、虚拟化数据管理技术

　　分布式服务器是云GIS的基本构成单位，需要以并行的方式将服务供应给使用者，还应有效的分析、处理不同的空间数据。基于原有GIS的ExtendedORDBMS及RDBMS+SDE架构体系下，系统的整体系统会因空间数据库管理系统而降低，这就需要加快数据的更新速读，并使随机访问速度得到进一步的改善，从而推动云GIS数据管理技术的发展。在线更新、离线运用两大技术是运用虚拟化技术管理空间数据的主要类型，能够使数据自动同步、迁移于不同层级和系统内[3]。此外，要想协同运行分布式服务器，就要利用云计算系统平台管理技术，借此来开通、部署业务，并及时找到系统存在的问题，使系统能够长期、稳定的运行。系统大规模化的运行还运用到智能及自动化技术，包括开源数据管理模块HBase和BigTable数据管理技术。其中，作为分布式结构化数据存储系统，Bigtable能够对大量的数据信息进行处理，一般在众多服务器内分布着PB级数据，对于多维度排序Map的存储，Bigtable的显著特点是持久性、分布式和稀疏化。子表服务器、主控服务器及客户端程序共同组成了BigTable。借助时间戳、列/行关键字，能够有效的索引Map，其下value均为未解析byte数组。在->string.BigTable下，根据行关键字的字典序，能够对数据项进行排列，这是存储BigTable数据的主要结构形式[4]。在记录板中涵盖了各行，一百个记录板由各节点所管控。64位整数为时间戳，体现出各个版本的数据。针对Tablet位置信息，借助B+树式的三层架构，BigTable可以执行存储操作，基于其存储架构下，RootTablet位置涵盖于第一级Chubbyfile内，METADATATablets位置信息存在于RootTablet中，大量UserTable位置信息存在于各MetaDataT-ablets中。结合客户存储数据，可以在表格内存储分割处理的数据，各表格可以细分为若干字表，并在子表服务器内进行保存。通过元数据表、Chubby系统，BigTable可以对系统管理系统开展维护操作。Root子表处在的子表服务器地址能够通过Chubby下文件体现出来，全部BigTable下服务器所保存的子表信息均可以借助行记载的方式进行展示，元数据同样能够细分为若干字表，于子表服务器内进行保存。Root子表是第一个元数据子表，能够对元数据表的子表位置信息进行记载，其中并不包括Root子表。参考Root子表记录，能够明确具体机器所保存的元数据表下的子表，BigTable程序下表格的子表管理数据信息则被元数据表各行所记录。元数据表中记录行主键即为子表下保存末行主键、各行用户表名，而子表的相关服务器管理信息则保存于记录行数据内。在对用户表特定行记录进行查看时，客户端需要对Chub-by系统下文件进行读取，了解Root子表具体位置信息，参考Root子表，得知元数据表下的子表位置，借助查询记录行主键、待查看用户表相互对标的方式，明确记录所对应的子表服务器。在本地客户端即可缓存数据信息，同子表服务器进行通信操作，就能够对数据信息进行查看。

　　四、分布式数据存储技术

　　多源性、多时空、数量庞大及异构是云GIS空间数据的显著特征，所以系统空间数据通常都为动态化的，相对杂乱，所以需要通过分布式的途径来存储云GIS数据，借助冗余存储的优势，可以使数据可靠程度得到显著的提升。而传输效率高、吞吐率高及分布式是云存储技术的特征，因此能够将该技术对空间数据进行管理、保存。运用多项数据库技术能够对空间数据进行管理，包括NoSQL、HBase和BigTable，在进行访问的过程中就运用到REST接口、空间数据库连接技术。发挥分布式缓存技术的优势，可以使后台服务器的压力得到改善，使响应速度得到显著提升。当下HDFS、非开源GFS是当下关键数据存储技术，其中针对非开源GFS而言，谷歌公司将其视作专用文件系统，能够对大量的搜索数据进行保存，该系统的分布式结构能够对数据进行大规模、高效化的处理，同时其也具备良好的扩展性[5]。GFS的硬件设施相对简单，拥有容错技术，能够将聚合处理功能提供给使用者。多数chunkserver及独立master共同构成了GFS体系。（1）针对基于GFS的chunkserver.，各文件均涵盖了大小明确的chunk，各块拥有对应的chunkhandle标志（64位），其主要是master结合创建时间而构建，一旦形成不再变化。本地磁盘下，借助Linux文件系统，chunkservers能够对chunk进行存储，参考字节范围、chunkhandle，Linux文件系统也可以对chunk数据信息进行读写处理。大量chunkserver可以备份处理chunk，使数据可靠程度明显提升。（2）全部文件系统元数据由master统一进行管理，涵盖了大量信息，例如：当下块位置信息、文件到块映射关系、块命名空间等。master.同样能够对系统活动进行管控，这些活动涉及垃圾收集孤儿块、块迁移和管理块租约等[6]。借助Heart-Beat消息，master能够在特定时间同各chunkserver进行沟通，搜集chunkserver状态，并将指令向其进行传输。（3）文件系统API涵盖于client代码内，同时chunkserv-er、master能够同client进行有效通信，进而支持系统读写数据的操作。仅在元数据处理方面，master、client二者进行交换，致使chunkserver与全部数据都能开展通信活动，但是文件数据不能够在chunkserver、client下进行缓存，主要缘由为数据量极为庞大，而且工作集也相对较大。此外，由于client同chunkserver无需顾及文件数据的缓存一致与否的状况，所以能够使系统得到进一步的简化，客户程序也更加直接、有效。

　　五、结语

　　在网络信息技术日益更新、发展的过程中，计算机存储技术的应用更加广泛，发挥的作用越来越重要。而面对GIS数据管理的需求，充分发挥计算机存储技术的优势，能够使数据管理的安全程度得到显著提升，同时是数据可用性也得到显著改善，加快了GIS技术的进一步发展及实践运用。

　　参考文献

　　[1]刘军,鞠建荣,刘清华.基于GIS的地铁工程勘察数据库管理系统的设计与实现[J].城市勘测,2012(1):167-169.

　　[2]吴蜜.嵌入式GIS的终端软件设计分析[J].计算机光盘软件与应用,2014(22):82-83.

　　[3]孟庆武,孟露,吴健等.基于UML的GIS空间数据管理系统的设计[J].北京测绘,2011,35(3):38-43.

　　[4]王璐.计算机存储系统的管理技术探讨[J].电子技术与软件工程,2014(3):198.

　　[5]侯天凤.巧用非计算机存储信息健壮自己的密码[J].数字通信世界,2017(9):19-21.

　　[6]刘瑜,徐爱锋,张洪艳.GIS数据应用体系框架研究[J].测绘与空间地理信息,2011,34(2):157-158.

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