【摘要】：自上個(gè)世紀(jì)70年代以來,各種對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的陸續(xù)開展已經(jīng)累積了長(zhǎng)期的歷史遙感信息,隨著近年來高時(shí)空譜對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的快速進(jìn)展,以及相關(guān)遙感衛(wèi)星的接連發(fā)射,遙感數(shù)據(jù)量得到爆發(fā)式增長(zhǎng),已經(jīng)成為GlS(Geographic Information System)的主要信息源,無論是遙感信息本身還是其處理分析都呈現(xiàn)出“大數(shù)據(jù)”特點(diǎn)：Volume(體量大)、Variety(維度多)、Velocity(速度快)。另一方面,SOLAP(Spatial OLAP)基于空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù),以時(shí)空數(shù)據(jù)立方體模型為載體,將商業(yè)智能中的OLAP(Online Analytical Processing)技術(shù)成功擴(kuò)展至GIS數(shù)據(jù),為多維度、多主題、多重粒度、多級(jí)層次的時(shí)空數(shù)據(jù)交互式發(fā)掘提供了一種快捷通道。如何將呈現(xiàn)“大數(shù)據(jù)”特點(diǎn)的遙感信息融入到SOLAP立方體模型中,是當(dāng)前利用SOLAP進(jìn)行遙感信息多維分析所亟待解決的問題。本文針對(duì)當(dāng)前SOLAP研究現(xiàn)狀及存在問題,以高性能遙感信息SOLAP立方體為研究目標(biāo),展開了以下理論與方法研究： (1)以SOLAP概念、方法與體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),提出了基于地理格網(wǎng)的分布式遙感信息SOLAP立方體模型(TileCube)。首先,從邏輯層引入基于多級(jí)地理格網(wǎng)的空間度量,并對(duì)傳統(tǒng)SOLAP立方體進(jìn)行擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)的分布式組織與構(gòu)建,并通過對(duì)空間維度與非空間維度的構(gòu)建、以及度量與數(shù)據(jù)方體的定義,有效地表征了遙感信息的多維特性。同時(shí)引入多維地圖代數(shù),靈活地描述了維層次間以及方體間聚集運(yùn)算的多維特性。最后,基于邏輯模型中Key-Value數(shù)據(jù)方體的松散耦合設(shè)計(jì),從物理層上研究TileCube在云存儲(chǔ)環(huán)境BigTable中的可擴(kuò)展存儲(chǔ)機(jī)制與查詢方法,并實(shí)現(xiàn)了TileCube方體從物理層到邏輯層的無縫映射。 (2)針對(duì)SOLAP集成遙感信息后面臨的海量數(shù)據(jù)多維分析性能問題,通過引入Map-Reduce計(jì)算模式研究TileCube方體構(gòu)建及分析所涉及的高性能聚集計(jì)算方法。首先,為加速遙感數(shù)據(jù)方體的ETL引擎,探討了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理環(huán)境下的Tile立方體格網(wǎng)化方法及其優(yōu)化機(jī)制；然后提出基于Map-Reduce的并行多維地圖代數(shù)方法,將大規(guī)模遙感聚集計(jì)算解構(gòu)為基于Tile的并行地圖代數(shù)任務(wù),實(shí)現(xiàn)Roll-Up、Drill-Across等SOLAP在線分析操作；最后結(jié)合SOLAP引擎的工作及優(yōu)化機(jī)制闡述,為SOLAP在線分析提供了有力的驅(qū)動(dòng)管理支撐。 (3)為驗(yàn)證本文所提的TileCube模型理論及其高性能聚集計(jì)算方法的可行性與高效性,以SOLAP的視角建立了旱情監(jiān)測(cè)與分析原型系統(tǒng),將長(zhǎng)時(shí)序MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及其他基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一納入到TileCube中。原型實(shí)現(xiàn)了遙感旱情監(jiān)測(cè)相關(guān)信息的時(shí)空快速聚集,并通過多種旱情時(shí)空在線查詢實(shí)例充分展示了TileCube的交互式信息多維分析能力。 本文研究成果體現(xiàn)三方面的創(chuàng)新性：(1)提出了集成遙感信息的分布式SOLAP立方體模型,解決了海量遙感信息的多維特征表達(dá)與擴(kuò)展問題。(2)發(fā)展基于Map-Reduce計(jì)算模式的并行多維地圖代數(shù),實(shí)現(xiàn)SOLAP立方體模型中的大規(guī)模遙感信息快速時(shí)空聚集與在線分析。(3)提出針對(duì)實(shí)時(shí)遙感數(shù)據(jù)流的立方體格網(wǎng)化優(yōu)化方法,加速SOLAP立方體的ETL過程。 全文沿著“基礎(chǔ)理論——立方體模型——計(jì)算與分析——應(yīng)用實(shí)證”的主線,對(duì)遙感信息SOLAP相關(guān)理論、方法及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了一體化探討與研究,解決了現(xiàn)有SOLAP對(duì)遙感數(shù)據(jù)的“多維”特征支持不足和“大數(shù)據(jù)”分析能力有限的問題。有助于推動(dòng)遙感信息多維分析方法的創(chuàng)新與拓展,有助于SOLAP在GIS領(lǐng)域的進(jìn)一步研究與發(fā)展。同時(shí),作為一種新型的空間信息分析工具與架構(gòu),該成果將為高性能空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供有力的方法與技術(shù)支撐。
[Abstract]:Since the 70 's of last century, the long-term historical and historical information has been accumulated in various geo-observation technologies. With the rapid progress of high-space time-space spectrum to earth observation technology in recent years, and the successive emission of relevant remote sensing satellites, the data volume of remote sensing gets explosive growth. It has become the main information source of GlS (Geographic Information System), both of which have 鈥淏ig Data鈥，

本文編號(hào)：2291499