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1、专业好文档更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ 客服热线：010-基于基于 CNGICNGI 的空间数据库分布式管理探讨的空间数据库分布式管理探讨孙贵梅 王亮 王松（中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州,；中国测绘科学研究院,北京,；徐州市勘察测绘研究院江苏 徐州 ） 摘摘 要要 本文阐述了 CNGI 技术的发展和特点，针对 GIS 分布式数据管理系统的发展现状和存在问题，重点分析基于CNGI 的 GIS 数据分布式管理的实现，最后给出了系统的应用分析的内容、评价指标及测试评价方法。关键词： CNGI(中国下一代互联网)；分布式数据管理系统；
2、GISThe discuss on the distributed management of spatial data based on CNGISUN Gui-mei , WANG Liang , Wang Song(College of Environment and Spatial Informatics of CUMT, Xuzhou Chinese Academy of Surveying and Mapping ,Beijing Xuzhou Geotechnical Investigation & Survey Research Institute ，Xuzhou )Abstr
3、act: This paper introduces the development and characteristic of CNGI(China next generation internet ). Thinking about existing problems of the GIS DDMS(distributed data management system), we mainly discuss the advantage, and implementing of GIS DDMS based on CNGI .At last we give out application a
4、nalysis of the system, the judge standard and the methods.Keywords：CNGI；DDMS ；The geography information system1.1. 引言引言GIS（地理信息系统）是利用基础地理数据信息为各行各业提供空间信息服务的技术。地理信息数据是由矢量、栅格以及航空影像、遥感影像、等各种地图数据以及属性数据构成。通常情况下，GIS 基础数据量巨大、数据类型多样化，包括气象、国土资源、电力信息等社会经济生活的各个方面的信息，而且一般都在本地自行维护，具有分布的特性。这样的情况下，对地理信息数据实行集中式的管理是存
5、在很多的弊端的，脱离了数据的生产和维护部门具有地理分布的现实，不利于数据的及时更新和维护，因此实行地理信息数据分布式协同管理的需求日趋突出，传统的集中式的数据库管理模式也逐渐被分布式数据管理模式所代替，在大范围上使用1。GIS 数据分布式管理是以分布式计算理论和计算机网络技术为基础, 在计算机网络环境下实现地理数据采集、存储、管理、分析、表现等功能。具体是将若干异地的数据库通过网络连接起来，在逻辑上形成同一个系统，物理上却分散在计算机网络的若干站点上，并且要求网络的每个站点具有自治的处理能力，能执行本地的应用每个站点的计算机还至少参与一个全局应用的执行所谓全局应用，要求使用通讯子系统来在几个站
6、点存取数据其关键技术有数据复制技术、持久缓存、延迟更新和同步技术等。实践证明，数据的分布式管理大大提高了 GIS 系统的性能，但随着 GIS 技术的深入发展，更高层次的需求的提出，现在的分布式系统也逐渐地暴露出种种问题：（1） 数据传输速度不够理想，这也是目前分布式数据管理系统存在的主要问题，节点之间数据传输的速度远低于存储设备存取的速度，存在较高的延时问题，处理数据传输和传输信息的代价是昂贵的。（2） 数据安全性、健壮性尚有欠缺，尤其当局部系统出现故障时，数据阻塞、丢失等现象时常发生。专业好文档更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ 客服热线
7、：010-（3） 系统大量数据冗余问题，进而导致系统数据一致性问题的出现，目前一般采取延迟更新等技术改进，大大提高了分布式系统的灵活性，但是还不能从根本上解决问题。在这种形式下，我们需要寻找新的方法来解决现存问题，提高空间数据分布式管理系统的整体性能。2.2. 基于基于 CNGICNGI 的空间数据分布式管理的空间数据分布式管理随着网络技术的不断发展，已经由基于 IPV4 的现有网络发展到基于 IPv6 的下一代互联网，现有网络在地址、带宽、传输速度、安全性等方面都存在着严重不足，其中带宽问题成为测绘信息化发展的一大瓶颈，针对上述问题，世界各国均开展了下一代互联网的研究，中国也于 2003 年
8、，启动了 CNGI（ China Next Generation Internet）建设工程，即中国下一代互联网示范工程，现已建成了覆盖全国的 IPv6网。CNGI 技术来源于高性能计算和通信倡议，主要解决了网络数据的传输速度问题，传输速率为2.5G10G bit/s，是目前互连网主干网传输速度的十几倍，这就打破了原有的瓶颈，为地理信息实行分布式协同管理提供了有利的基础设施。大大促进了地理信息的网络化和成果的共享性。2.12.1 CNGICNGI 的发展的发展从 1998 年起，中国教育和科研计算机网 CERNET 开始了在 IPv6 等下一代互联网方面的研究工作。建立了国内第一个 IPv6
9、试验床，2000 年开始了下一代互联网试验网络 NSFCNET 的建设，实现了与国外下一代互联网 Internet2 的互联。到 2004 年, 下一代互联网主干网 CERNET2 (第二代中国教育和科研计算机网)试验网正式开通，在全国范围内部署了带宽为 1G 的 IPv6 网络，绵延 6000 公里，以 2.5G10G 比特/秒的传输速率连接了全国 200 余所高校,是目前世界上所知规模最大的采用纯 IPv6 技术的下一代互联网主干网络2,3。CERNET2 是 CNGI 中最大的一个骨干网，也是唯一的学术性主干网。CNGI 的核心网络布设如图 1 所示。图 1 中国 CNGI 核心网络的布
10、设随着 CERNET2 的开通，CNGI 在教育、环境、地震，电信、交通等应用领域的应用研究工作已经开始, 目前已有包括华南理工大学、人民大学、北京理工大学等众多的高校都在开展 IPv4/IPv6 校园网络的建设，另外移动电话、信息家电、资源信息采集系统、智能家庭网络，地震传感器网络、城市智能交通系统等应用研究也在进行。2.22.2 CNGICNGI 的特点的特点CNGI 与现有网络相比较，除了具有高带宽、高速率的优点以外，在地址容量、安全性、网络管理、移动性及服务质量等方面也有明显的改进4,5。专业好文档更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/
11、 客服热线：010-（1） 足够的地址空间基于 IPv6 协议的 128 位地址长度形成了一个巨大的地址空间。在可预见的很长时期内,它能够为所有可以想象出的网络设备提供一个全球唯一的地址。（2） 内置的安全机制内置的安全性 IPSec ( IP 安全)，CNGI 支持 IPSec,并且已经标准化,这就为网络安全性提供了一种基于标准的解决方案。（3） 移动性增强了移动终端的移动特性、安全特性、路由特性，降低了网络部署的难度和投资，用户可以使用同一地址而无需随着地域的变动更换，并提供无缝漫游，非常适合未来的无线上网。（4） 自动配置地址地址的自动配置完成了“即插即用”功能,减少了网络管理的复杂性。
12、（5） 支持 Qos通过在 IPv6 的基本报头中引入流标记域，为更详细地区分服务质量提供支持，有利于语音、视频等实时业务的开展。总之，采用 IPv6 协议的下一代互联网比现在的互联网具有更好的扩展性,并且更安全、更容易为用户提供高质量服务、更灵活地支持地理信息服务。2.32.3 系统的实现架构系统的实现架构现有的分布式 GIS 系统主要有两种形式：客户机/服务器模式（Client/Server ,简称 C/S）和 Web浏览器/服务器模式（Browser/Server,简称 B/S），在这两种模式中，客户端通常是由和最终用户交互的应用软件系统或浏览器构成，而服务器软件系统为客户端提供服务。随
13、着 Web 技术和 GIS 技术的结合，形成基于 B/S 模式的 WebGIS 技术，逐渐成为分布式 GIS 的一个主要应用方向。基于 CNGI 的 GIS 数据分布式管理系统良好的网络环境更适合 B/S 模式结构。它和现有的分布式系统两者根本的不同在于网络环境的改变，进而带来数据传输机制和数据管理关键技术方面的变化，但系统的整体布局和结构在系统架构上可以和现有的分布式系统的架构基本保持一致，物理结构为：在不同地域的不同计算机分别控制本地数据库及各终端用户；每台计算机及其本地数据库组成了全局数据库的一个站点，各站点通过 CNGI 网连接起来6，如下图所示， 图 2 分布式地理信息系统的结构专业
14、好文档更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ 客服热线：010-系统的逻辑结构如下图所示：其中，DDBMS 是分布式数据库管理系统，用来支持分布式数据库的建立和维护LDBMS 是局部数据库管理系统，也就是通常的集中式数据库管理系统，用来管理本站的数据图 3 GIS 数据分布式管理系统的逻辑结构分布式 GIS 管理系统一般是通过原来集中式平台的基础上进行开发的，空间数据分布式管理的开发平台应该具有以下特点：易于开发；可以独立分发运行；数据库数据安全方便的符号制作与管理工具；提供强大的二次开发功能7。常用的 GIS 开发平台主要有：ArcGIS、M
15、apInfo、SuperMap 等，也可以基于自主开发的平台实现分布式管理。3.3. 系统的应用分析系统的应用分析3.13.1 分析内容分析内容在 CNGI 上进行地理信息系统的应用，为了验证 CNGI 的技术优势，需对应用系统的稳定性，运行效率、安全性、兼容性等方面进行测试和分析，旨在提出新的测试指标，找出在 CNGI 环境下，实现 GIS 数据分布式管理的优势和系统功能的瓶颈，对总体应用情况进行分析。（1）主要的评价指标：对于 GIS 应用系统的测试指标主要有：操作响应时间、最大负载、最大数据量、最大数据传输量、不同操作系统的兼容性、系统安全性稳定性等。（2）主要测试内容有：网络测试：网络带宽、网络连接容量、吞吐量、精确度、下载时间以及永远在线的测试。性能瓶颈检测：通过负载检测、监控统计和日志文件等手段，找出 GIS 运行的主要性能瓶颈，包括 CPU、网络、内存、硬盘空间、线程(服务器对象可用性)等方面的检测。 分析影响 GIS 运行性能的因素：包括网络传输时间、数据库产品性能、服务器性能、系统整体架构、软件平台以及硬件配置等等，在整个请求过程中，影响各个指标的因素有很多，要分析归纳出主要的因素。 分析各个性能指标之间的相互影响关系。（3）测试整理与分析在系统完成测试之后，参考 IPv4 环境下 GIS 应用系统的性能指标，对 CNGI 环境下运行的应用系统的
