[发明专利]一种网格计算环境下的分布式空间数据查询优化方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种网格计算环境下的分布式空间数据查询优化方法，属于信息技术领域，主要是综合了网格计算技术，网络分布式数据查询优化技术和空间数据查询优化技术，解决了在网格计算环境下多个网格节点间空间数据连接的查询优化问题。

背景技术：

通过实施科学数据共享平台建设项目和电子政务项目，当前通过Web网络共享的空间数据资源越来越丰富，这促进了网络分布式异构空间数据无缝集成的应用需求。但受传统Web体系的限制，在分布式空间数据无缝集成技术中，跨网络分布式空间数据联合查询往往会成为性能瓶颈，制约着空间数据集成的实际应用。网格计算平台这一新型web体系结构，通过良好的资源管理设施和丰富的计算资源，为研发高效率的分布式空间数据联合查询技术提供了新的平台。

从1998年网格提出至今，网格的概念及其相关技术得到了国内外的高度重视，并在欧美掀起研究的热潮。网格的理解已经不局限于科学计算，已经扩展到数据网格、服务网格、仪器网格、虚拟现实网格、信息网格、知识网格等方方面面。网格计算平台也快速的应用到大气模拟，资源环境信息管理等诸多应用领域。网格平台同空间信息的结合，得到了GIS领域的关注和重视，一些研究分析了空间分析同网格计算结合的可行性，在运用网格平台上的计算资源来提高空间分析效率方面进行了一些探索性研究，并在遥感信息和网格计算结合方面取得了一些进展。在应用空间信息，国际上出现了一些网格计算技术为基础的空间信息共享和应用平台，如Earth System Grid。通过网格连接的空间信息资源越来越丰富，这也推动了网格平台上空间数据集成的应用需求。

网格平台上的信息集成问题一直是网格计算领域一个关键问题，与此相关的研究，如网格平台上数据资源的访问、网格平台上数据的分布式查询、数据缓存的运用、网格资源在数据集成中的运用等方面研究大量涌现。在网格平台上的数据访问已有GGF(Global GridForum)下设了专门的技术组进行标准化，并已形成了OGSA-DAI数据访问网格服务标准。网格信息集成中的分布式数据查询受到了特别的关注，如建立在OGSA-DAI基础上的OGSA-DQP就以网格服务的方式实现了分布式的数据查询，另外针对网格资源动态变化的特点，出现了一些结合网格特点的分布式数据查询优化算法，但这些优化算法没有考虑空间数据的特点，不能直接应用到分布式空间数据查询优化中。

当前在网格计算平台上进行空间信息集成方面的研究比较少，已有的研究是将传统的基于包装器/中介器信息集成系统结构引用到网格平台中，主要研究信息集成过程中的语义集成问题等，关于结合网格平台特点进行分布式空间数据查询优化方面目前研究还不深入，基本上是直接沿用了传统的查询优化方法，不能很好的适应网格计算平台动态变化，也不能发挥网格计算资源丰富的特点。

分布式空间信息集成一直是GIS领域研究的热点问题，先后有三种体系结构的空间信息集成体系结构，包括空间数据仓库、联邦空间数据库和基于包装器/中介器的分布式空间数据集成系统。而在空间数据集成系统中，分布式的空间数据查询优化一直是其中的核心技术问题之一，而分布式空间数据的空间连接操作则是查询优化的关键环节。针对不同的系统结构，目前已提出了多种分布式空间数据查询优化算法，这些查询优化优化方法一般都是运行在稳定、封闭的网络环境中，不能直接应用到网格计算环境中。

发明内容：

本发明所解决的技术问题是：提供一种高效率网格计算环境下的分布式空间数据查询优化方法，该方法能适应开放式网格计算环境动态变化的特点，也能够充分利用可用网格计算资源，并结合网格资源的现状，合理的制定并行化策略来提高网格计算资源的利用率，从而提高网格计算环境下分布式空间数据查询的效率。

本发明所采用的技术解决方案是：在标准的网格计算体系下，通过设置不同类型的网格服务来实现分布式空间数据的查询，并通过优化算法来提高分布式空间数据查询的效率，该优化算法包括如下步骤：

第一步，解析用户查询，形成两个或两个以上的空间数据网格服务之间的空间连接操作图；

第二步，根据第一步中形成的空间连接操作图，生成空间数据网格服务间可能存在的空间连接操作的估算代价矩阵；

第三步，采用渐进式的查询优化方法，依次更新第二步中的估算代价矩阵，并按照逐步形成空间连接操作平衡树的规则，根据估算代价矩阵选择较优的空间连接操作；