基于MySQL的空间数据库关键技术研究

摘要

空间数据库采用关系型数据库来组织管理地理数据和属性数据,提供对这些数据的有效存储、查询和分析,以支持各种空间地理数据的应用。当前,已实现的空间数据库大多采用了两种模式：一种是关系型数据库+空间数据引擎的寄生模式,另一种是关系型数据库+空间数据扩展的融合模式。寄生模式采用了中间件技术,而融合模式采用的是数据库技术。 本文研究的基于MySQL的空间数据库属于后者,它也是一种关系型数据库+空间数据扩展的融合模式。
　　MySQL是一个开源的小型关系型数据库管理系统,从4.0版本开始加入了Spatial模块,实现了OpenGIS规定的几何数据类型,以及简单的空间数据运算。但是,MySQL Spatial并没有得到持续地更新和加强,MySQL所支持的空间扩展功能仍然较弱。当前,有关空间数据分析和运算的算法繁多,因此,在已有的MySQL Spatial基础上,将一些高效的空间数据分析和运算加入到MySQL中,从而加强和和改进MySQL Spatial的功能,将是一件很有意义的事。
　　论文首先介绍了有关空间数据库,MySQL,MySQL Spatial的基础知识,并阐述了当前已有的各种空间分析和运算。然后,以Vatti的多边形叠加算法为例,在借鉴了Alan Murta的GPC库的前提下,详细阐述了该算法的思想和实现,并对其进行了一定的改进,编写了一个MFC程序对改进后的GPC库进行了相应的测试和验证,证明改进后的GPC库能够正确运行多边形的叠加运算。接着,研究了如何对MySQL源码进行编译,探索和实现了三种在MySQL中增加SQL函数的方法,并对三种方法各自的优缺点进行了比较,选择MySQL本地函数的方法为MySQL Spatial扩展新的空间运算。最后,从源代码的角度,深入研究了MySQL作为空间数据库的设计和实现,主要分析了MySQL Spatial中空间数据是如何进行存储、查询和运算的。并在此基础之上,研究将多边形叠加运算加入到MySQL Spatial中,并使用MySQL客户端对其进行测试。结果显示MySQL服务器已成功支持该空间运算,证明了采用MySQL本地函数的方法来为MySQL Spatial扩展新的空间运算功能是切实可行的。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究现状及发展趋势

1.3 研究目的和路线

1.4 论文安排

第二章 背景知识介绍

2.1 MySQL

2.2 GIS空间分析和运算

2.3 本章小结

第三章 多边形叠加算法研究

3.1 算法的思想和实现

3.2 算法的改进和测试

3.3 本章小结

第四章 空间运算SQL函数方法研究

4.1 MySQL源码编译

4.2 MySQL中SQL函数研究

4.3 空间运算SQL函数的选择

4.4 本章小结

第五章 空间运算在MySQL中的实现

5.1 MySQL Spatial研究和分析

5.2 多边形叠加运算在MySQL中的实现

5.3 本章小结

第六章 结束语

6.1 课题研究总结

6.2 进一步研究方向

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢