基于复合金字塔模型的分布式多时相地理信息服务聚合

论文摘要

本论文综合分析和应用地理信息服务的理论和概念基础,针对天地图建设中地理信息服务具有天然的分布式、多源、多尺度、多时相、异构等特点,面向地理信息服务聚合、分建共享的服务模式、高性能、高并发等实际应用需求,基于0GC服务标准,提出基于复合金字塔模型的分布式多时相地理信息服务聚合方法,为超大规模地理信息公共服务的建设和实施提供技术支撑。本文的主要研究成果有：(1)提出了复合金字塔模型。该模型采用XML格式统一描述,通过嵌套若干金字塔模型的基本元信息的形式实现描述复合金字塔结构,并通过复合金字塔结构容纳不同的金字塔方案,使得一种金字塔结构可以适应多比例尺多源瓦片数据集的生成。(2)提出分布式多时相地理信息服务聚合的方法。对于多个分布式的网络地图瓦片服务,将所有能够被聚合的服务逻辑上组织成一种聚合的网络地图瓦片服务(AWMTS),使得客户端程序可以通过访问AWMTS快速找到和访问请求的服务,有利于实现一站式服务。通过设计多时相瓦片数据集,统一了瓦片数据集模型,有利于用户浏览任意时间、任意范围的瓦片数据集,并可以将多时相的瓦片数据集叠加显示,以便于比较分析不同时相的瓦片数据集的变化情况。(3)上述复合金字塔模型和服务聚合方法在大型地理信息服务平台中得到了具体实现。(4)采用上述关键技术,在国家测绘地理信息局组织的国家地理信息公共服务平台天地图建设中开展了应用试验,取得良好的应用效果。本文的工作体现了以下创新点：(1)在瓦片金字塔结构的基础上,提出了复合金字塔模型,设计了基于该模型的组件接口以及瓦片地图服务。复合金字塔模型能够针对多比例尺多源地理数据在制作瓦片数据集时使用统一的金字塔模型描述,解决了传统的针对不同的比例尺数据最佳地应采用不同的金字塔模型所导致的在大规模数据情况下不同单位或系统无法使用一致的金字塔模型描述的问题；同时也有利于在地理数据更新(包括增加新类型的数据)时不需要设计额外的金字塔模型,只需要在统一的复合金字塔模型中更新对应的参数即可。(2)提出了分布式多时相地理信息服务聚合的方法,并在GeoGlobe软件中实现了原型系统。该方法采用服务代理模型,用户访问不同的地理信息服务时,首先访问服务代理,然后由服务代理根据用户需求查找到最佳的服务返回给用户调用。服务聚合支持多时相数据服务的聚合,与传统的以时间为节点,采用不同历史阶段的多个数据集来描述多时相数据的方法不同,本文提出用一个数据集描述多时相数据的方法,不同历史阶段的数据只是该数据集中内嵌的一个子集。当有数据更新时,只是在该数据集中相应地增加一个子集,较好地解决了数据更新时,数据服务变化频繁的问题,提升了地理信息服务更新的效率。本文的研究成果为超大规模多级分层地理信息服务提供了一个可行的技术途径。

论文目录

• 论文创新点
• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1. 研究背景
• 1.2. 地理信息服务的现状
• 1.2.1. 地理信息处理面临的问题
• 1.2.2. 地理信息系统向地理信息服务的转变
• 1.2.3. 地理信息服务有关的研究现状
• 1.2.4. 地理信息公共服务及地理信息服务软件
• 1.3. 地理信息服务中的关键科学技术问题
• 1.3.1. 统一大规模多比例尺多源瓦片数据集金字塔模型描述
• 1.3.2. 分布式地理信息服务聚合
• 1.3.3. 多时相地理信息服务更新
• 1.4. 研究目标和内容
• 1.4.1. 研究目标
• 1.4.2. 研究内容
• 1.5. 论文的组织
• 2. 地理信息服务模型与架构
• 2.1. 地理信息服务的基本概念
• 2.1.1. 地理信息服务的定义
• 2.1.2. 地理信息服务的模式
• 2.1.3. 地理信息服务的技术体系
• 2.2. 地理信息服务模型
• 2.2.1. 地理空间数据获取与分布式管理
• 2.2.2. 多源地理空间数据集成
• 2.2.3. 地理空间数据网络服务
• 2.2.4. 地理信息移动服务终端
• 2.2.5. 移动目标位置服务平台
• 2.3. 地理信息服务体系架构
• 2.3.1. Web Service的内容和特征
• 2.3.2. REST服务与资源Mashup
• 2.3.3. 结构化标识语言XML
• 2.3.4. 轻量级数据编码格式JSON
• 2.3.5. 面向服务的分布式地理信息服务体系结构
• 2.4. 本章小结
• 3. 复合瓦片数据模型及组织
• 3.1. 面向在线服务的地理信息组织
• 3.2. 复合瓦片金字塔模型
• 3.2.1. 复合金字塔概念的提出
• 3.2.2. 复合金字塔模型的表示
• 3.2.3. 组件接口设计
• 3.3. 瓦片地图服务（WMTS）
• 3.4. 本章小结
• 4. 多时相地理信息数据服务聚合
• 4.1. 地理信息数据服务的多样性
• 4.1.1. 地理信息服务的多源性
• 4.1.2. 地理信息服务的分布性
• 4.1.3. 地理信息服务的异构性
• 4.2. 地理信息数据服务聚合的原理与方法
• 4.2.1. 聚合总体构成与处理流程
• 4.2.2. 聚合服务设计
• 4.2.3. 服务聚合的关键技术
• 4.3. 多时相地理信息服务聚合设计
• 4.3.1. 地理信息服务实时更新
• 4.3.2. 多时相地理信息服务实时更新的原理
• 4.4. 相关技术在GeoGlobe软件中的实现
• 4.4.1. 空间数据库更新系统
• 4.4.2. 瓦片生产管理工具
• 4.4.3. 多时相瓦片服务
• 4.4.4. 创建聚合服务
• 4.5. 本章小结
• 5. 在国家地理信息公共服务平台中的应用
• 5.1. 国家主节点建设
• 5.2. 省市互联互通建设
• 5.2.1. 黑龙江省地理信息公共服务平台
• 5.2.2. 山西公共地理信息服务平台
• 5.2.3. 莆田市地理信息公共服务平台
• 5.3. 国家地理信息公共服务平台中地理信息数据服务聚合的效果分析
• 5.4. 本章小结
• 6. 总结与展望
• 6.1. 本研究的主要工作总结
• 6.2. 本研究的主要结论
• 6.3. 本研究的主要局限性
• 6.4. 下一步研究方向
• 参考文献
• 攻读博士学位期间论文与科研情况
• 致谢