分布式空间数据库集成访问技术
摘 要：提出了采用网格中间件技术解决面向分布式空间数据库的查询问题，设计并实现了一个网格中间件系统OGSA-SDQP。给出了该系统的设计思想，重点研究了其中的空间数据类型转换、空间数据集成、空间操作函数扩展、空间数据查询流程等关键技术，给出了系统实现及查询性能测试。实验结果表明,OGSA-SDQP能够高效处理网格环境下的分布式空间数据查询。
关键词：网格；分布式；空间数据查询；OGSA-SDQP
空间数据库用于存储空间和属性数据，其数据模型和查询语言能支持空间数据类型和空间索引，并且提供空间查询和其他空间分析的方法。现实环境中，由于GIS隶属单位地域差异及异构GIS数据库的存在，空间数据库系统不仅地域分散，而且数据具有异构性[1]，因而空间数据共享一直是GIS研究领域的一个很有挑战性的问题。
实现不同空间数据库的信息共享和集成，必须解决不同的通信协议、不同的系统结构、不同的操作系统、不同的数据库和其他应用服务带来的异构性[2]。网格是在网络之上运行的以实现资源共享和协作为目标的软件基础设施，提供了一种集成的资源和服务环境。网格技术具有高性能计算、资源共享、互操作性、服务管理、高可靠性、安全性等特性[3]，它的迅猛发展为实现分布式空间信息的访问和操作提供了新的思路。开放网格服务框架OGSA(Open Grid Service Architecture)是以服务为中心的框架结构，在网格体系结构中有广泛的影响力。开放网格服务框架下的分布式查询处理器OGSA-DQP(Open Grid Service Architecture-Distributed Query Processor)符合OGSA框架，解决了一般数据的分布式异构的问题，但是它不能有效地集成空间数据，因为空间数据种类繁多，数据格式各异，获取时段各不相同，存在多种比例尺、多种空间参考系和多种投影类型[4]。为此，针对网格环境下的分布式空间数据集成问题，以OGSA-DQP为基础研究并开发了一个中间件系统，开放网格服务框架下的分布式空间查询处理器OGSA-SDQP(Spatial DQP)，能够高效地处理分布式空间数据查询。
1 OGSA-SDQP设计思想
空间数据具有分布式异构的特点，OGSA-SDQP首先屏蔽了其异构性，然后在此基础上集成了不同的空间数据源。OGSA-SDQP支持并扩展了空间操作函数。
数据库之间具有异构性，为了有效集成来自不同数据库的数据，需要有统一的数据类型。OGSA-SDQP用Java语言实现，需要将SQL数据类型转换成统一的Java数据类型[5]。对于常规的数据类型，不同数据库产品之间的语义差别不大，例如：SQL数据类型中的VARCHAR、CHAR、LONGVARCHAR对应Java数据类型中的java.lang.String和char[]；SQL数据类型中的INTEGER对应Java数据类型中的int。但是空间数据具有存储格式多样性的特点,各个数据库的空间数据类型不相同,Java中也没有表示空间数据的类型。在OGSA-SDQP中，空间数据被转换成一致的数据类型，实现了数据类型的统一。
在面向分布式空间数据源的SDQP查询中，组合查询被解析为针对不同数据源的子查询，子查询通过数据服务获取查询结果，在SDQP中将不同数据源返回的结果转换成一致的数据类型后进行组装，并返回给请求用户。
OGSA-SDQP支持空间操作函数。单数据源查询过程中，提交到数据服务的查询串被完整地推送到后端数据库执行查询，后端数据库支持的查询函数都可以嵌入在查询语句中提交给数据服务并获得查询结果。对于数据表中包含的空间信息，查询语句可以根据嵌入的查询函数经后端数据库处理后返回计算结果。而对于多源数据的分布式查询，需要在查询语句推送前对应不同数据源拆分为相应的查询子句。在查询子句返回数据结果之后，根据嵌入在OGSA-SDQP内部的基于标量函数拓展的空间分析函数，对结果进行处理、合并，返回给服务请求客户端。
2 OGSA-SDQP关键技术
2.1空间数据类型转换
