数字城市数据存储技术：4D数据库的关键

数字城市获取的数据是海量的，有遥感的非遥感的如遥测与其他方法获取的数据，据统计美国航天局每天就产生1000G字节的数据，信息量还在不断增长，显然数据存储技术是关键技术之一。

（一）卫星遥感数据的智能化存取技术

为解决遥感海量数据的快速存取与检验需要的技术，包括4个方面：①包括不同区域、不同时间、不同空间分辨率、不同光谱分辨率的遥感数据的存储模型、数据库及其管理模型等，包括数据按地理坐标进行组织与管理，以及各种数据的集成与融合等；②建立四维数据的存取模型，4维即空间加时间（时相），将静态数据库研究转为动态数据库及其管理技术的研究；③基于高速互联网的多机分布处理系统，实现用户的海量数据联机处理，存储介质与拓扑关系规划是关键性技术；④高分辨率的4维数据的快速高精度的表达技术。在4维数据库实现对其连续动态的表达是智能化技术的重要方面。

（二）多媒体海量数据压缩与复原技术

“数字城市”涉及的数据巨大而浩瀚，它不仅有空间数据，而且有非空间数据，这些数据来源广泛、种类繁多、形式各异、结构复杂并且数量十分庞大，其数据量至少要以Tb级来计算，因此，人们把如此大量的数据比喻作海量数据。对海量数据进行快速、高效地存取、运算和传输的技术，它是实现“数字城市”的重要基础，也是支撑“数字城市”的关键技术之一。直接针对海量数据处理的技术解决方案有两种：一种是硬件的解决方案，它是采用高性能的并行计算机，通过多个CPU的并行计算来提高数据处理的速度；另一种是软件的解决方案，通过对数据的高效压缩与解压来提高数据处理的效能。这要求有高压缩比、高压缩效率、高复原质量，以达到编码、解码时间满足数字城市应用的需求以及数据压缩的无损性。主要有分形编码与解码技术、基于小波变换的编码压缩技术。目前，针对海量数据处理的技术解决方案也有两种：一种是数据组织的解决方案，它是采用分布式存储管理，通过将集中式数据存取化为分散式数据存取来提高数据存取的效率；另一种是通信网络的解决方案，它是采用超高速光纤网，通过大幅度增加通信信道的带宽来提高数据传输的速率。

（三）空间数据仓库

1.数据仓库的概念

数据仓库是20世纪90年代发展起来的数据存储、管理和处理的技术。是数据库的集合，是网络数据库的管理系统及其应用系统。主要研究有空间数据结构、多源数据的集成、多源数据的管理、空间数据挖掘等。

2.数据仓库的特征数据仓库的功能特征

（1）面向主题。主题是在较高层次上归类数据，具有是知识性与综合性，每一个主题都对应着一个分析领域，如土地部门数据仓库的主题可以是土地利用变化趋势。传统的数据库是面向应用的，只能回答较专业的、片面的问题。如土地部门数据库可进行地籍管理和适宜性评价，但不能进行预测与决策，这就要数据仓库技术。

（2）集成性。以各种面向应用的数据库为基础，通过元数据刻画的抽取和聚集规则将其集成起来，从中得到各种有用的数据。

（3）数据变换。数据仓库的数据来源于不同的数据库，由于数据的冗余和标准和格式的差异，不能把这些数据库原封不动地搬入数据仓库，需要对数据进行抽取、清理和变换。如语义映射、集运算、坐标的统一、比例尺的变换、数据结构与格式的转换等。

（4）时间序列的历史数据。自然界的实体是随时间变化的，因此描述其他的数据是随着时间的变化的，数据是具有时间标志的。数据仓库的每一个数据具有时间概念。(www.xing528.com)

（5）空间序列的方位数据。实体有自己的存在空间（位置与形态），彼此间存在着空间关系，因此是具有空间标志。一般数据仓库没有空间数据，空间数据仓库具有空间数据、能做空间分析与模拟预测空间变化。

3.数据仓库的组成

数据仓库主要由数据源、数据仓库数据库、元数据、数据仓库管理和操作工具五大部分组成。

（1）数据源是数据仓库的数据来源，它由通过网络链接的外部分布式数据库构成，并由它向数据仓库提供原始数据。

（2）数据仓库数据库是数据仓库的基本组成部分，它是数据仓库的内部数据库，用来存放对多个异构的数据源经过结构上重组的数据处理结果。

（3）元数据是数据仓库的重要组成部分，它是关于数据仓库的数据，用于描述数据仓库中原始数据的内容、质量、特征及转换规则等。

（4）数据仓库管理是数据仓库的核心组成部分，负责数据仓库的用户与安全管理、数据存储与更新管理以及数据归档、备份和恢复等维护管理。

（5）操作工具是实现数据仓库其数据集成与分析功能的系列应用软件，它一般包括数据抽取工具、查询检索工具、报表工具、统计分析工具、数据挖掘工具及其他应用工具。

4.数据仓库的任务

数据仓库的主要任务是：将分布在不同地点、不同单位的数据库中的内容不同、类型不同、结构不同、格式不同的原始数据，首先进行标准化、过滤与匹配、净化、标明时间和确认数据质量的处理；然后根据任务的需要，再对这些数据进行集成与分割、概括与聚集、预测与推导、翻译与格式化、转换与再影像的处理；最后进行数据仓库的建模、数据的概括、数据的聚集、数据的调整与确认、建立结构化查询和创建词汇表。数据仓库对于“数字城市”的建设具有十分重要的支撑作用，因为它是“数字城市”整合信息资源的重要载体，也是“数字城市”实现信息共享的基础平台。

（四）空间数据交换中心

空间数据交换中心是网上的虚拟数据仓库。它不是一个存储数据集的中心仓库，而是连接分布式数据库的网络管理中心。其主要工作是在互联网上搜索地学空间数据。