基于云計算的空間數據庫

彭妮燕 王潔茹

摘要：隨著科學技術的不斷發展和科技水平的不斷提高，信息技術和智能科技的發展也日新月異。同時，云計算技術的高速發展極大地加速催化了大數據時代的到來。云計算技術的運用將計算機數據處理帶入了一個全新的時代，給計算機數據處理帶來了極大的便利。為此，本文基于云計算的空間數據庫展開討論與研究。

關鍵詞：云計算;空間數據庫;策略

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）04-0076-02

現代信息技術和智能科技的不斷發展與進步為云計算技術的發展起到了積極的推動作用，云計算的運用，不僅為計算機數據處理提供了極大的便利，同時還對于計算機技術的未來研究方向提供了新的道路。因此，需要加大對云計算技術的發展和深度研發的重視程度，以及云計算在其他領域中的應用發展，合理利用相關資源，繼續推動云計算技術的發展。

1 云計算技術的發展

云計算技術的發展和進步為大數據時代的誕生起到了推動作用。云計算的主要特征在于超大規模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴展性、按需服務以及低成本。其超大規模的特點主要是網絡規模大、覆蓋率高，運用云計算技術進行數據處理可以有成千上萬臺服務器;虛擬化主要是指云計算技術是基于互聯網技術的，支持用戶在任意地點使用各種終端進行服務，可以通過網絡服務實現需要的一切;高可靠性主要在于，其降低了傳統計算機數據處理是數據易丟失、破損的風險所在，使數據保存多個副本并且進行容錯操作，來使服務更加具有保障性。

云計算經歷了電廠模式階段、效用計算階段、網格計算階段和云計算階段四個階段才發展到如今較為成熟的地步。第一階段——電廠模式，就借鑒利用電廠的規模效應，降低用戶自身花費，使用戶使用舒適便捷;第二階段——效用計算，效用計算以電廠模式為基礎做出了相應的改變和提升，其核心借鑒了電廠模式的原理，將分散在各地的服務器、存儲系統、應用程序等整合在一起共享給多個用戶，再根據各個用戶對服務器的使用量來進行收費;第三階段——網格計算主要研究如何將一些比較大的問題細分化解為若干個比較小的問題，然后再將已劃分的小問題分配到下屬計算機中分別進行處理解決，最后再由總計算機將各個計算機的計算結果再進行匯總，如此攻克大問題，但限于技術能力，無法確保其安全性，也難以適應商業模式;最后階段——云計算的核心與二、三階段非常相似，但其不同于前期效果不佳的優勢在于用戶需求達到了一定規模，并且技術也逐步成熟。

2 空間數據庫

空間數據庫是指地理信息系統在計算機物理存儲介質上存儲的與應用相關的地理空間數據的總和，一般是以一系列特定結構的文件的形式組織在存儲介質之上的。20世紀70年代開始，為了利用衛星遙感傳回和掌握的資源，高效迅速的進行地圖繪制，空間數據庫開始在地圖制圖和遙感圖像處理領域展開研究和應用。傳統的數據庫的數據存儲和檢索、管理方式都比較簡單，無法滿足空間數據的存儲、表示、檢索和管理等方面的要求，存在著極大的缺陷，因此為了針對空間數據，展開了對空間數據庫這一專業領域的研究。在傳統的數據庫系統中，只能局限于針對簡單對象，然而對于復雜對象，比如圖形和圖像就無法進行有效支持。空間數據庫代表在某一制定區域內關于其空間要素特征的數據的一個集合，是GIS在物理介質上存儲的與應用相關的空間數據總和。

2.1 空間數據庫的特點

空間數據庫的特點主要在于其可以儲存的數據量非常龐大，其主要面向地理學及其相關對象，因此涵蓋的信息內容往往都是地表信息、地質信息、大氣信息等容量達到GB級別的復雜信息。并且還具有極高的可訪問性，為了可以對大量冗長的數據高效地完成訪問，需要對空間數據庫信息系統的檢索功能和數據分析能力提出更高的要求。空間數據模型結構復雜，空間數據儲存的數據并不是性質單一的數據，其涵蓋了大部分的數據類型包括屬性數據、圖形圖像數據和空間關系數據。屬性數據和傳統數據庫內的數據表示方法相同，通常包括數字、文本和日期，用來描述地理學現象的屬性;圖形圖像數據和空間關系數據與傳統數據庫存在著極大的差異，需要借助圖形圖像和存儲拓撲關系來描述。除此之外，空間數據庫中屬性數據和空間數據是需要進行聯合管理的，兩者關系彌補可煩;空間實體的屬性數據和空間數據，實時動態更新，可以跟隨時間的改變而作出相應的變化;空間數據庫還具有應用范圍廣泛的特點。

2.2 空間數據庫的設計

由于對不同的數據庫存在有不同的要求，因此會出現一些不同的組織形式。在進行空間數據庫進行設計的過程中，同時也需要對用戶需求進行充分考慮，結合數據庫的應用目的在客觀應用環境中找出最優值，包括數據模型、處理模式、存貯結構、存取方法等方面。設計空間數據庫與傳統的數據庫設計步驟基本相同，需要在傳統的數據庫管理系統的基礎上，建立空間數據庫，進行需求分析、結構設計和數據層書籍三個步驟。

3 基于云計算的空間數據庫的發展策略

3.1 保障技術安全

隨著社會的發展與進步，人們的綜合素質水平在不斷提高，安全意識和隱私保護意識也隨之提高。因此，在建立空間數據庫時，對數據處理的過程都需要進行完整的網絡保護和數據保密。隨著科學技術的不斷發展和科學水平的不斷提升，在對科技進行研發的同時，學者和專家們都開始更加注重對于技術安全的保障，因此在對基于云計算技術的空間數據庫的研發和建立的同時也應當研發加密技術。使計算機在進行數據處理過程中的數據傳輸和存儲操作都嚴格做到防止數據泄露。除此之外，一旦發現基于云計算技術的空間數據庫存在漏洞和安全隱患時，必須立刻進行解決，并且對數據庫信息系統進行全面的維護，將問題嚴格記錄，以便后續工作的開展和未來技術的完善。

3.2 研發混合云計算技術和移動云計算技術基礎下的空間數據庫

將共有云計算技術和私有云計算技術兩者相結合產生了混合云計算技術。混合云計算技術的優點在于優化了企業與個人的硬件價值，完善了數據資源自動化的缺陷，大大降低其運營成本。

而移動云計算技術擴充能力強大，使用戶隨時可以利用各種移動設備傳遞數據信息，因此在研發過程中的首要問題也是安全性，保證數據傳輸和存儲過程中的絕對安全。同時在登錄時設置多元化登錄方法，降低數據泄露的風險。除此之外，還要保證服務器的運行通常，給予用戶最方便快捷的服務。

3.3 物聯網安全問題

物聯網的標準主要分為三個層次：應用層、網絡層、感知層。其中應用層表示用于對數據進行接收、分析處理的數據庫服務器等計算機終端;網絡層主要包括利用網絡技術實現的通信傳遞，與人類神經系統相似;感知層主要指一些傳感器設備，類似于人類的感覺器官。各個層次之間相對獨立但又互相依存，因此必須保證每一個層次的安全才能對物聯網的安全作出保障。

3.4 數據加密，定期備份

對空間數據庫中的數據傳輸進行加密也可以為基于云計算的空間數據庫的安全提供有效的保障。對數據進行加密提高了黑客對于信息密碼和數據的破譯難度，利用有效可靠的安全防御技術實現數據庫的訪問權限設計，對數據庫內的數據信息和內容進行有效保護。除此之外，還應當對數據庫內更新的內容和更改的數據進行定期的數據備份，防止因為其他不可抗的因素而引發的突然數據丟失的問題，比如惡劣天氣、自然災害或斷電等突發情況，因此定期將電腦中的重要文件進行備份尤為重要。在數據備份的情況下，既是計算機系統遭到惡意攻擊或破壞，也不用擔心數據丟失，只需要將備份的數據重新恢復到電腦中即可。因此，定期進行數據備份是數據庫安全防護的有效途徑之一。

4 結語

綜上所述，基于云計算技術的空間數據庫處于初步發展階段，存在著很大的發展空間。由于空間數據與傳統數據相比，具有更大的復雜性以及應用專業性，因此在構建空間數據庫時，需要充分掌握空間數據庫的理論知識和應用。相信在云計算技術的發展下，我國基于云計算的空間數據庫的建設將會得到極大的進展。

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