[发明专利]一种数据库空间栅格对象存取方法

说明书

技术领域

本发明属数据库与地理信息系统交叉的信息领域，特别涉及一种在数据库管理系统内核中实现的空间栅格对象存取方法。

背景技术

近年来，采用数据库方式存储和管理空间数据获得了快速发展。“关系型数据库+空间数据引擎”和“扩展对象关系型数据库”是当前工业界所采用的两种主流技术。前者是经典GIS领域所采用的技术体系，其核心是利用高效的空间数据引擎(中间件)来组织空间数据在关系型数据库中的存储和调用(以下简称“寄存模式”)；后者是IT数据库厂商所采用的技术体系，其核心是在数据库管理系统(DBMS)内核增加空间数据类型、空间索引及空间SQL语言(以下简称“内置模式”)，从而形成空间数据库管理系统(spatial DBMS，SDBMS)。

内置模式由于将空间数据的管理与通用数据库系统融为一体，空间数据按对象存取，可在数据库内核中实现空间操作和处理，并提供统一的SQL接口，已成为当前的发展方向。但由于内置模式直接与数据库内核捆绑，实现难度较大，加之起步较晚，相比已较为成熟的寄存模式，内置模式在不同空间数据的种类支持、海量空间数据的访问和操作性能等诸多方面咎待提高。

空间栅格数据作为空间数据的一个重要组成部分，目前尚未以一种原生数据类型得到数据库平台厂商的普遍支持。其中的重要原因之一是空间栅格数据采用文件还是数据库方式管理尚存在争议。文件方式的优势在于：

栅格应用以只读访问居多，而栅格基于数据库方式的访问效率要低于文件方式；

栅格数据与身俱来具有数据结构简单但数据量大的特点，其很多数据写入操作(如镶嵌、金字塔创建等)往往由于更新数据量大无法在单个事务中完成，因此事务模型并不能充分保证数据的ACID特性；

某些栅格文件格式可以内置金字塔和高效压缩算法，同样可以支持大数据量的存储和访问。

但数据库方式管理也存在其优势，这主要体现在：

可支持更大规模数据量的栅格对象进行统一管理；

对不同空间数据的访问、操作和分析都归结于统一的SQL接口；

有利于矢量、栅格等不同空间数据类型在数据库环境下实现一体化空间检索、分析和操作；

数据的更高安全性。

以上，栅格数据基于数据库方式存储存在访问效率上的不足仍是问题的焦点。常规SDBMS系统一般采用将空间栅格对象的像元值矩阵划分为多个栅格分块(block)，每个栅格分块存储为分块数据表中的一行，并采用普通字段记录栅格分块的序号和金字塔级别，并采用二进制大对象类型(BOLB)存储栅格分块像元值的方法来存储和管理空间栅格对象。我们称这种将栅格分块存储于表，并按行组织和访问的方式为栅格数据的行内(inline)存取模式。与之对应，将栅格分块存储于行外文件系统，并通过在行内存储文件系统的定位标识的方式称为行外(outline)存取模式。由于基于行内模式的栅格分块存取涉及分块数据表查询计划的执行、数据库页面调度和并发事务管理等，其访问效率降低成为必然。

如何针对栅格数据的自身特点，扩展SDBMS所常规采用的行内分块存取模式，实现数据库环境下基于表和基于文件的一体化管理，融合文件方式只读访问的高效性和数据库方式集成一体化管理、高安全等优点，是本发明提出的初衷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对空间栅格数据采用数据库方式存储访问效率不佳的事实，提出了一种支持行内和行外两种存储模式的数据库空间栅格对象存取方法，通过在数据库环境下引入一种内置的栅格文件系统，实现栅格数据只读访问效率的优化，并通过构建行内基于表和行外基于文件的对等存取框架，实现上层SQL函数的透明化访问。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一种向数据库存入空间栅格对象的方法，包含如下步骤：

(1)创建栅格空间表方案，包含具有栅格列的用户主表和支持行内与行外两种存储模式的栅格分块附属结构，其中行内模式采用数据库表的方式存储栅格分块，行外模式则采用数据库文件系统的方式存储栅格分块，且两者具有对等结构，即均可存储来自用户主表中的0～n个空间栅格对象的不同栅格分块；

以上所创建的栅格空间表方案中，用户主表的栅格列以数据库原生的栅格类型字段进行定义，其每一行记录一个空间栅格对象，保存空间栅格对象的元数据信息，而栅格分块附属结构保存空间栅格对象的像元信息，两者通过定位标识关联。