卫星导航定位系统——读书报告(模版)

前言

研究生学习生活已经一年半时间了，毕业课题方向也已基本确定，在导师的指导下，我选择了空间数据库引擎的设计与实现这一热点的研究方向，并已作了比较详细的课题调研。为了能更广泛地涉猎国内外有关空间数据库引擎的设计与实现的资料，获取最新的研究设计理论和技术，我在这一年半时间里通过浏览专业期刊，上网查阅并下载相关信息，以及借阅博士、硕士毕业论文等途径，阅读了大量的相关文章，下面首先列举所读主要文章及其出处，然后针对这些文章作较为详细的读书报告。

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读书报告

一、GIS的发展趋势和面临的挑战

GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。在经历了三十多年的发展后，它已经渗透到国防、城市规划、交通运输、环境监测等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域，正在形成完整的技术系统并逐渐建立起理论体系，其应用也已形成一个多层次和不同尺度的应用格局，成为信息产业的重要组成部分。

目前，GIS的发展趋势主要呈现出以下特点：

一、面向对象技术的发展改变了GIS软件结构方式。在软件领域中，

面向对象已成为主流技术。与传统的软件技术不同，它不再从解决

问题的算法的计算机实现出发来建立软件系统结构，而是从客观存

在的事物出发，以及根据事物之间的关系来建立软件系统结构。它

的四类抽象语义机制，即分类、聚合、类属和集合以及消息传送机

制，可以使软件的构造过程以更加接近客观现实的方式来进行，设

计出的软件更加可靠、可读，结构更加清晰，维护更加方便，也使

软件的重用问题得到了较好的解决。

长期以来，传统的GIS软件很难将人们积累的对地理要素的研究成果直接在计算机中表达出来，而采用面向对象的数据模型则可以

对地理空间进行多层次的分解，选择更加基本的操作单元，从而更

全面、正确的描述现实世界。在软件结构方面，组建化的GIS基础

软件已经较为成熟，使软件的可配置性、可扩展性和开放性更强，

使用更灵活，二次开发更方便。传统的GIS基础软件全部被组件化

软件所替代只是一个时间问题。

二、全关系GIS技术的发展导致新一代GIS软件的出现。GIS软件管

理两类数据，即空间数据和属性数据。其中，属性数据刻画了空间

对象除空间位置外的性质，这类数据一般是可以结构化的，因此。

可以用传统的RDBMS来管理它们，并实现快速、可靠的检索；而空

间数据则刻画空间对象的空间位置以及对象之间的相互关系，很难

严格地加以结构化，难以用DBMS来管理。因此，目前的GIS软件通

常用商用数据库来管理属性数据，而用文件系统来管理空间数据。

这种数据管理的不一致性，一方面增加了GIS软件开发的复杂性，

另一方面也不容易保证数据管理的可靠性，给使用带来不便。多年

来，GIS软件人员尝试在商用关系数据库上管理空间数据。

三、 GIS从以系统为中心转向以数据为中心。网络技术的发展使数据

的快速共享成为可能，分布式计算技术的发展改变了软件的工作方

式，客户/服务器结构和WEB的出现，方便了用户，也改变了软件的

使用方式。GIS软件必须适应这些新技术的发展。开发分布式的GIS

软件不仅要考虑网络应用层协议的设计，而且还必须考虑元数据标

准的建设。在这种情况下，地学和信息技术的结合将更加密切和深

入。近年来，OpenGIS、WebGIS的出现正是顺应了这种趋势。

二、空间数据库的概念

空间数据库是空间信息系统的基础。空间数据库采用关系数据库来组织管理空间数据和非空间数据，提供对这些数据的有效存储、查询和维护，以支持GIS应用。空间数据库是一个虚拟的数据库，它通过对空间数据服务的抽象，给用户一个支持空间数据的关系数据库概念。空间数据库由于其对象的特性，使其与通用的数据库技术相比有着自身的特点：

（1）数据容量大

空间数据库面向的是地学及其相关对象，而在客观世界中它们所涉及的往往都是地球表面信息、地质信息、大气信息等及其复杂的现象和

信息，所以描述这些信息的数据容量很大，容量通常达到GB级。

（2）可访问性强

空间信息系统要求具有强大的信息检索和分析功能，需要高效访问大量数据，这都是以建立空间数据库为基础的。

（3）空间数据类型多

空间数据库存储的不是单一性质的数据，而是涵盖了几乎所有与地学相关的数据类型，这些数据类型主要可以分为3类：

✧属性数据。与通用数据库基本一致，主要用来描述地学现象的各种

属性，一般包括数字、文本、日期类型。

✧图形图像数据。与通用数据库不同，空间数据库系统中大量的数据

借助于图形图像来描述。

✧空间拓扑数据。存储拓扑关系的数据，通常与图形数据是合二为一

的。

三、空间数据库引擎的概念

存储和管理空间及非空间数据是GIS系统的基础，面对复杂的GIS数据，用空间数据库来组织管理是一条行之有效的方法。空间数据库是相互联系的GIS 数据组织单元，在逻辑上，空间数据库以类似关系数据库那样的表格来组织数据，用户可以用类似SQL语言的GSQL来表达对空间数据库的访问。

在应用中，往往需要同时操作若干个空间数据库，特别是在涉及到全局或综合的问题决策时的空间分析。而且，空间数据的共享满足了人们对分布信息的需求，但同时它也给数据的安全性带来了问题，非授权的用户可能通过网络访问敏感数据。为了支持空间数据的有效共享，管理用户和管理空间数据库的问题就提

出了。

空间数据库的用户可以访问远程数据，可以透明地访问空间数据，而不必关心它的实际位置和存储模式，进而操作其中必要数据，为空间数据访问提供服务。因此。空间数据库引擎需要登记空间数据库所连接的数据库，记录相关信息，维护空间数据库。

空间关系运算和空间分析作为GIS系统的主要功能之一，其重要性已经不言自明，GIS的应用价值也就体现在这里。实现用空间数据库管理空间数据同时，也需要将空间关系运算和空间分析功能嵌入到其中。在空间数据库中，空间关系运算和空间分析对几何数据的计算，最终还是要转化为对数据库的访问。由于数据库并不直接支持对几何数据的运算，这就需要空间数据库引擎对空间数据加以处理，提供必要的空间关系运算和空间分析功能。

可见，在客户机/服务器的环境下，空间数据库引擎的功能需要加以完善，为了建立GIS应用支撑环境，空间数据引擎必须具备以下的基本功能：第一、GSQL语句的解释执行

对用户提交的GSQL语句进行语义分析，根据GSQL语句的语义，对数据库中的数据进行必要的操作，构造执行结果。其中包括对空间关系运算和空间运算的实现。

第二、多用户管理

实现多用户共享空间数据库引擎的服务，提供对用户的多线程执行，支持多用户对数据库的并发访问，维护用户的信息，确保用户对空间数据库的合法访问。

第三、多空间数据库管理

为用户建立多空间数据库管理，维护空间数据库相关信息，方便用户对不同空间数据库的操作。

上述各项基本功能中，GSQL语句的解释执行是空间数据库引擎的核心功能，其他各个功能都是为了保证该功能的可用性、围绕着GSQL语句的解释、执行而服务的。

引入空间数据库引擎，建立了真正意义上的面向分布式的空间数据库的概念，促使它更加易于组件化和在Internet上应用，顺应GIS发展的趋势。

在数据库引擎的后端，各种数据库通过引擎为前端用户提供数据，这种底层数据的开放性是在Internet范围内数据共享的基本要求。分布于不同主机上的数据因为引擎后端的开放性，才得以和引擎建立连接，为引擎提供几何数据存储服务，进而让其他主机通过引擎访问其数据。Internet上的主机是各种各样的，造成数据格式的不同。因此，数据源的开放性也包括了数据格式的标准化，以保证在各种数据格式的Internet环境下数据的开放性。

在空间数据库引擎的前端，可能有不同类型的客户端需要与引擎连接，以满足不同应用对空间数据的需求。为此，空间数据库引擎定义了两层互操作协议：表示层和会话层协议，从而建立了引擎与客户交互模式。不同的客户只要遵循这两层协议，便可以建立引擎与客户交互模式，共享空间数据库引擎的服务。

Internet环境为信息提供更大范围的共享，同时也要求对信息访问提供管理。因此，基于Internet的应用都需要具备用户管理的功能，保证授权的用户对信息的合法访问。为空间信息在Internet上的共享提供了一层管理和支持。

总之，空间数据库引擎的建立，为面向组件化和Internet的GIS应用提供了新的功能模型。具有上述特点的空间数据库引擎，具有很好的可移植性，很容易