基于数据汇总技术的分布式空间数据查询与处理

Spatial data is a kind of location-related data, which plays an important role in many aspects of national economy and people's lives. The processing and analysis of spatial data has been a hot topic in the field of databases and geographic information systems for decades. With the rapid development of computer software and hardware technologies, the sharp increase in the amount of data and new applications makes the traditional processing methods and systems for spatial data face serious challenges. This project proposes to study summarizing and processing methods for massive spatial data. As the state-of-the-art study of summarizing and the related distributed indexing and querying techniques are very limit, our work includes two aspects: (1) flexible summaries for spatial data; (2) distributed hybrid indexing and querying for different kinds of data. Our preliminary research work shows that the above two aspects involve many interesting and challenging issues in both theory and systems aspects. In this project, we will solve these challenges and finally propose the flexible summarizing methods and efficient distributed indexing and querying algorithms.

空间数据是一类和位置相关的数据，它在国民经济和人们生活中广泛存在，起着重要的作用。对它的处理和分析一直是数据库和地理信息系统领域的研究热点。随着计算机软硬件技术的发展，数据量的剧增和新应用的层出不穷使得传统空间数据处理方法面临严峻的挑战。本项目将面向大规模空间数据，研究高效的汇总方法和处理方法。目前在空间数据上的汇总技术研究还很初步；基于分布式架构的数据汇总及相应的索引和查询研究更是刚刚开始。因此，我们的研究内容包括两个方面：(1)灵活的空间数据汇总方法; (2)多种类数据的分布式混合索引和查询方法; 我们的预研工作表明，上述两个研究内容包含许多挑战。本项目将致力于解决这些挑战，最终提出灵活的数据汇总方法与与高效的分布式索引查询算法。

空间数据的查询处理和分析一直是数据库和地理信息系统领域的重要研究分支。随着计算机软硬件技术的发展、空间数据的剧增和新应用的层出不穷，传统的空间数据和与空间结合的多模态数据处理方法正在面临着严峻的挑战。本项目中，我们为大规模空间数据提出了多种灵活高效的汇总和处理方法，设计了多模态数据索引和面对复杂查询需求的高效算法。我们进行了分布式数据库系统的相关研究，并在空间大数据引擎Simba的基础上研发了空间文本大数据引擎Skia和时序数据处理引擎ITISS。申请人在项目期间完成了多项成果，共发表学术论文24篇，申请国家发明专利10项，培养9名博士研究生和9名硕士研究生。在大规模分布式数据查询分析系统方面的重要研究成果获得了2019年国家技术发明二等奖；在空间和多模态数据查询与分析方面的研究成果作为数据驱动的智慧城市服务协同关键技术，获得了2021年上海市计算机学会技术发明一等奖；基于系列研究形成的创新成果“面向多云协同的智能数据平台关键技术与应用”已通过2022年上海技术发明奖一等奖复评。在项目成果转化与应用中，申请人团队基于项目成果搭建了面向多云协同的智能数据平台，并广泛应用于电子政务、市民服务和医疗健康等行业。相关成果已推广至华为、阿里巴巴、腾讯等云平台，为行业用户创造了巨大的社会经济效益。