PostGIS开启开源空间数据库未来

PostGIS开启开源空间数据库未来

2017-11-04 作者: bukun 浏览: 839 次

摘要: 1986年,加州大学伯克利分校的Michael Stonebraker教授领导了Postgres的项目,它是PostgreSQL的前身。随后出现了PostGIS,PostGIS是对象-关系型数据库系统PostgreSQL的一个扩展,它的出现让人们开始重视基于数....

1986年,加州大学伯克利分校的Michael Stonebraker教授领导了Postgres的项目,它是PostgreSQL的前身。随后出现了PostGIS,PostGIS是对象-关系型数据库系统PostgreSQL的一个扩展,它的出现让人们开始重视基于数据库管理系统的空间扩展方式,而且使PostGIS有望成为今后管理空间数据的主流技术。

由于空间数据具有空间位置、非结构化、空间关系、分类编码、海量数据等特征,一般的商用数据库管理系统难以满足要求。

为了提高数据库管理系统(DBMS)对空间数据的管理能力,国内外先后出现过:文件与关系数据库混合管理系统、全关系型空间数据库管理系统、关系型数据库+空间数据引擎、扩展对象关系型数据库管理系统,以及面向对象空间数据库管理系统等多种解决方案。目前,国内外较为流行的主要集中在“关系型数据库+空间数据引擎”、“扩展对象关系型数据库”两方面。

“关系型数据库+空间数据引擎”通常是近年来由GIS厂商研发的一种中间件解决方案。用户将自己的空间数据交给独立与数据库之外的空间数据引擎,有空间数据引擎来组织空间数据在关系型数据库种的存储;当用户需要访问数据的时候,再通知空间数据引擎,有引擎从关系型数据库中取出数据,并转化为客户可以使用的方式。

因此,关系型数据库仅仅是存放空间数据的容器,而空间数据引擎则是空间数据进出该容器的转换通道。这类系统的典型代表有ESRI的ArcSDE和MapInfo的SpatialWare。其优点是,访问速度快,支持通用的关系数据库管理系统,空间数据按BLOB存取,可跨数据库平台,与特定GIS平台结合紧密,应用灵活。其缺点主要表现为,空间操作和处理无法在数据库内核中实现,数据模型较为复杂,扩展SQL比较困难,不易实现数据共享与互操作。

扩展对象关系型数据库管理系统是由数据库厂商研发的管理空间数据一种解决方案。由于关系型数据库难以管理非结构化数据(也包括空间数据),数据库厂商借鉴面向对象技术,发展了对象关系型数据库管理系统。

此系统支持抽象的数据类型(ADT)及其相关操作的定义: 用户利用这种能力可以增加空间数据类型及相关函数,从而将空间数据类型与函数就从中间件(空间数据引擎)转移到了数据库管理系统中,客户也不必采用空间数据引擎的专用接口进行编程,而是使用增加了的空间数据类型和函数的标准扩展型SQL语言来操作空间数据。

这类支持空间扩展的产品有Oracle的Oracle Spatial, IBM的DB2 Spatial Extender, Informix 的Spatial DataBlade。其优点是,空间数据的管理与通用数据库系统融为一体,空间数据按对象存取,可在数据库内核中实现空间操作和处理,扩展SQL比较方便,较易实现数据共享与互操作。其缺点主要表现为,实现难度大,压缩数据比较困难,目前的功能和性能与第一类系统尚存在差距。

目前开源空间信息软件领域最性能优秀的数据库软件当属PostgreSQL数据库,而构建在其上的空间对象扩展模块PostGIS则使得其成为一个真正的大型空间数据库。

缘起PostgrSQL

1986年,加州大学伯克利分校的Michael Stonebraker教授领导了Postgres的项目,它是PostgreSQL的前身。这个项目的成果非常显著,在现代数据库的许多方面都作出了大量的贡献,如在面向对象的数据库、部分索引技术、规则、过程和数据库扩展方面都取得了显著的成果。同时,Stonebraker将PostgreSQL纳入到BSD版权体系中,使得PostgreSQL在各种科研机构和一些公共服务组织得到了广泛的应用。

在PostgreSQL中已经定义了一些基本的集合实体类型,这些类型包括:点(POINT)、线(LINE)、线段(LSEG)、方形(BOX)、多边形(POLYGON)和圆(CIRCLE)等;另外,PostgreSQL定义了一系列的函数和操作符来实现几何类型的操作和运算;同时,PostgreSQL引入空间数据索引R-tree。

尽管在PostgreSQL提供了上述几项支持空间数据的特性,但其提供的空间特性很难达到GIS的要求,主要表现在:缺乏复杂的空间类型;没有提供空间分析;没有提供投影变换功能。为了使得PostgreSQL更好的提供空间信息服务,PostGIS应运而生。

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