空间大数据
地理信息技术专业中的空间大数据处理方法介绍
地理信息技术专业中的空间大数据处理方法介绍地理信息技术（Geographic Information Technology，简称GIT）是一门以地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）为核心的学科，通过搜集、存储、处理、分析和展示地理数据，以支持地理空间分析和决策。
近年来，随着大数据时代的到来，地理信息技术专业中的空间大数据处理方法也得到了极大的发展。
本文将介绍几种常见的空间大数据处理方法。
1. 空间数据采集与处理在地理信息技术专业中，空间数据采集是最基础的环节。
传统的采集方法包括GPS测量、航空航天遥感和人工调查等。
而在大数据时代，采集方法也得到了很大的拓展，如无人机遥感、行车轨迹数据和社交媒体数据等。
采集到的数据需要进行预处理，如去噪、纠偏和投影等，以提高数据的质量。
2. 空间数据存储与管理空间大数据处理中，数据的存储和管理非常重要。
传统的存储方法主要依赖于关系型数据库，如Oracle Spatial和PostGIS等。
而在面对大规模的空间数据时，传统的存储方式已经无法满足需求。
因此，出现了一些新的存储和管理技术，如分布式存储系统Hadoop和数据库技术Spark等，它们能够高效地存储和管理大规模的空间数据。
3. 空间数据分析与挖掘空间数据的分析和挖掘是地理信息技术中的核心任务之一。
常见的空间数据分析方法包括空间查询、空间模式分析和空间建模等。
传统的分析方法主要基于几何和拓扑关系，如缓冲区分析和栅格分析等。
而在大数据时代，随着机器学习和深度学习的兴起，空间数据的分析和挖掘得到了更多的方法和技术支持。
4. 空间数据可视化与展示空间大数据的可视化和展示是地理信息技术中的重要环节，它能够将庞大的数据转化为直观的图形和图像，以便人们理解和分析。
常见的可视化方法包括地图绘制、热力图和动态图像等。
在大数据时代，可视化技术也得到了很大的发展，如虚拟现实（VR）和增强现实（AR）等，它们能够将空间数据以更直观和沉浸的方式展示给用户。
空间大数据的处理与应用分析
空间大数据的处理与应用分析一、简述空间大数据空间大数据是指在地理空间上进行采集、存储、分析和展示的海量数据资源，其包含了地理位置信息、地形地貌信息、环境因素信息等多种要素。
随着卫星遥感技术、地理信息系统等技术的不断发展，空间大数据的规模越来越大，应用领域也越来越广泛。
二、空间大数据的处理1.数据采集数据采集是空间大数据处理的第一步，其中常用的方法包括卫星遥感、GPS定位、自然地物观测等。
采集的数据包含了地理位置、地形地貌、气象环境等各种信息，这些信息需要经过后续处理才能进行有效的分析和应用。
2.数据存储空间大数据具有数据量大、数据类型多、数据结构复杂等特点，因此需要一种高效的数据存储方式。
传统的文件系统、数据库等无法满足高速数据读写的需求，因此需要使用分布式数据库、云存储等技术，以实现高效的数据存储和管理。
3.数据处理空间大数据处理的主要目标是从数据中提取有用的信息和知识，通常采用数据挖掘、机器学习、深度学习等技术。
数据处理的结果可以帮助用户进行智能决策，优化生产流程，提升竞争力和效率。
三、空间大数据的应用1.城市规划城市规划需要对城市内部的空间信息进行分析和管理。
空间大数据可以提供大量的城市数据资源，包括城市交通、建筑布局、公共设施分布等信息，以帮助城市规划师进行决策。
2.气象灾害预警空间大数据可以提供高分辨率的气象数据，包括风速、降雨、气温等信息。
这些信息可以用来建立气象灾害预警系统，帮助人们及时做出应对措施。
3.智慧交通智慧交通是一种基于空间大数据的交通模式，能够自动监测交通流量和路况，并分析出交通拥堵的原因，从而能够优化交通路线，提高交通效率。
4.自然资源管理空间大数据可以提供自然资源的多样化信息，包括森林覆盖率、土壤类型、植被指数等。
这些信息可以用来进行自然资源管理，从而保护和改善生态环境。
四、结论空间大数据是一种新型的数据资源，在大数据时代中具有广阔的应用前景。
它不仅能够为城市规划、气象灾害预警、智慧交通、自然资源管理等领域提供数据支撑，还能够为科学研究、商业开发提供新的思路和手段。
空间大数据分析与处理技术的研究
空间大数据分析与处理技术的研究随着互联网和数字技术的高度发展，空间大数据逐渐成为一个新的研究领域。
空间大数据包含着数量巨大、真实性强、时空分布广的数据资源。
在人类社会中，空间大数据已经被广泛用于各个领域，如地球科学、城市规划、环境保护、灾害防治等。
在以经济为主导的社会中，随着城市化和工业化的加速推进，空间大数据成为了人类生产生活的必要工具。
为了更好地利用空间大数据，人们不断地进行各种探索与尝试，其中最重要的一项就是空间大数据的分析与处理技术。
一、空间大数据空间大数据是指跨越时空的、非结构化的、海量的数据资源。
空间大数据来源于各种各样的数据源，如遥感数据、传感器数据、统计数据等。
这些数据资源涵盖了人类生活的方方面面，例如地理环境、社会经济、人口分布等。
地球科学家们通过对空间大数据的研究，可以更好地理解地球自然环境和人类社会状态，同时为人类的生产生活提供有益的信息。
二、空间大数据的分析与处理技术空间大数据的分析与处理技术是指采用科学技术手段对空间大数据进行处理和分析的方法。
空间大数据的分析与处理技术具有多样性和复杂性，并且需要综合运用空间信息获取和管理、大数据分析、数据库技术等多种技术手段。
其中最基本的技术手段包括：1、数据采集技术数据采集技术是指针对不同类型的数据资源采用不同的获取技术手段进行数据获取。
例如，在遥感技术中，不同的传感器对同一目标的感知效果不同，所获取的数据也不同。
在数据采集方面，需要依据数据获取目标、数据来源、数据内容等多个因素来选择合适的数据获取技术。
2、数据预处理技术由于空间大数据的数据类型多样，数据来源也不同，数据中可能存在噪声、遗漏和错误等问题。
因此，为了提高数据的质量和分析效果，数据在使用之前需要经过一定的预处理，包括数据清洗、数据标准化、数据补全和数据转换等。
3、数据管理技术空间大数据的数量巨大，存储和管理也是一个重要的问题。
为了高效地对数据进行管理，需要建立一套科学的数据管理系统，包括数据库管理和数据仓库建设。
空间大数据分析技术研究与应用分析
空间大数据分析技术研究与应用分析一、引言随着互联网的发展和计算机技术的飞速进步，大数据分析技术已经被广泛应用于各行各业。
在这个发展的大潮中，空间大数据分析技术逐渐受到了人们的关注和重视。
空间大数据分析技术是将空间数据与大数据相结合，采用各种统计学、计算机科学、地理信息系统等技术手段，对大规模的空间数据进行处理和分析，以揭示其内在规律和特征。
本文将探讨空间大数据分析技术的研究现状和应用分析。
二、空间大数据分析技术的研究现状空间大数据分析技术经过了多年的发展，取得了一系列重要的研究成果。
以下是一些主要的研究成果：1、空间数据挖掘技术空间数据挖掘技术是一种大数据分析技术，它是将空间数据与数据挖掘相结合，通过各种算法对空间数据进行分析和挖掘，以发现数据中的隐藏规律和关联关系。
例如，通过对交通流量数据进行聚类分析，可以将城市中的交通拥堵点进行识别和预测。
2、空间数据可视化技术空间数据可视化技术是将空间数据以可视化的形式呈现，帮助用户更好地理解和分析空间数据。
例如，通过地图软件将房价数据以热力图的形式展示出来，可以直观地看出不同地区的房价分布情况。
3、空间数据流分析技术空间数据流分析技术是一种实时处理空间数据的技术，它可以对空间数据进行实时分析和处理，以满足实时决策的需要。
例如，在城市交通领域应用空间数据流分析技术，可以实时监测和优化城市路网的交通情况。
三、空间大数据分析技术的应用分析空间大数据分析技术已经在众多领域得到了广泛应用，以下是一些主要的应用场景：1、城市交通随着城市化程度的不断提高，城市交通问题变得越来越突出。
在这种情况下，利用空间大数据分析技术可以优化城市交通系统，提高路网计算能力和减少交通拥堵。
例如，美国芝加哥交通管理局采用空间大数据分析技术对城市交通进行实时监测和分析，以优化交通状况，提高交通效率。
2、生态环保空间大数据分析技术在生态环保领域的应用也非常广泛。
以地表覆盖分析为例，可以通过分析卫星图像、无人机图像和地形数据等空间数据，建立地表覆盖分类模型，进行水土保持、森林保护和生态修复等工作。
空间大数据概述(共 34张PPT)
四、空间大数据的存储
精确查询
>db.xqpoint.find({"geom.coordinates":[122.53233,52.968872]})
邻域查询
>db.xqpoint.find({"geom.coordinates":{$near:[122,52]}})
>db.xqpoint.find({"geom.coordinates":{$near:[122,52]}}).limit(5)
空间大数据
目录
一、大数据的涵义与研究意义 二、与空间信息和位置相关的大数据 三、空间大数据的应用 四、空间大数据的存储
五、总结
一、大数据的涵义与研究意义
大数据：大型复杂数据集的聚合，这些数据集的 规模和复杂程度常超出目前数据库管理软件和传统 数据处理技术在可接受时间下的获取、管理、检索、 分析、挖掘和可视化能力。
研究大数据的意义：社会变革
2009至今美国政府全面开放了40万联邦政府原始数据集。大数
社会
据已成为美国国家创新战略、国家安全战略、国家IT产业发展战略以 及国家信息网络战略的交叉领域、核心领域。
21世纪数据的价值有可能等同于20世纪的石油，大数据研究使 价值 得人们降低了对因果关系的渴求，而关注相关关系。只需要知道是什 么，而不需知道为什么。这将使得理解现实和做决定的基础也将受到 根本性挑战。
二、与空间信息和位置相关的大数据
轨迹数据
内容：个人轨迹数据、群体轨迹数据、车辆轨迹数据等
特点：数据体量大、信息碎片化、准确性较低、半结构化
出租车轨迹数据示例
二、与空间信息和位置相关的大数据
空间媒体数据
空间大数据的处理与应用
空间大数据的处理与应用随着云计算、物联网、大数据等技术的快速发展，空间大数据已经成为社会发展和科技创新的重要动力和基础资源。
空间大数据的处理与应用已经成为一个研究热点和关键问题。
本文将从空间大数据的来源、处理方法、应用场景等方面进行分析和探讨，以期增加读者对空间大数据的认知。
一、空间大数据的来源空间大数据是指从遥感、卫星、无人机等多源多维数据中提取出的具有时空参照的地理信息数据和非地理信息数据。
其中遥感数据是最主要的数据来源，它通过对地球表面进行周期性、连续性和普遍性的采样和记录，从地球表面获取大量的高精度、高分辨率、高质量的地图和影像数据。
二、空间大数据的处理方法空间大数据的处理方法与普通数据不同，主要体现在以下几个方面：1.数据预处理：空间大数据存在着地形、气象、植被等自然和人为的影响因素，因此需要进行去噪、光学纠正、大气校正、地形校正等预处理操作，以提高数据的正确性和可信度。
2.数据分类与识别：空间大数据中往往存在着海量的分类信息，如地形类型、土地资源、气象要素等，需要采用数据挖掘、机器学习等技术对其进行分类和识别。
3.数据拟合与建模：空间大数据通常呈现出复杂的时空关系和地形特征，需要通过数据拟合和建模来提取其内在规律和趋势，为后续分析和应用提供依据。
三、空间大数据的应用场景1.城市规划与管理：空间大数据可以帮助城市规划和管理部门收集和分析城市交通、能源、水资源等方面的数据，预测城市发展趋势和瓶颈点，制定科学合理的城市规划和治理方案。
2.农业生产与粮食安全：空间大数据可以监测土地利用、作物生长、气象条件等信息，为农业生产提供科学决策支持和技术手段，提高农业生产效率和粮食安全水平。
3.灾害预警与救援：空间大数据可以监测自然灾害的发生和演变情况，为救援队伍提供实时、准确的信息支持，促进灾后重建和灾害防范工作的开展。
4.旅游开发与管理：空间大数据可以帮助旅游企业收集和分析旅游资源、历史文化遗迹、自然景观等信息，做好旅游景区的开发和管理工作。
地理空间大数据建设面临的问题与对策
地理空间大数据建设面临的问题与对策地理空间大数据建设是指通过收集、整理和分析地理信息，构建大规模的地理空间数据集合。
这种数据应用涉及到许多领域，包括城市规划、交通管理、环境保护等。
然而，在地理空间大数据建设的过程中，我们也面临着一些问题。
本文将探讨这些问题，并提出相应的对策。
一、数据质量问题在地理空间大数据建设中，数据质量是一个非常重要的问题。
由于地理空间数据的复杂性和多样性，数据收集和整理的过程中可能会存在各种问题，如数据不完整、数据错误、数据精度不高等。
这些问题会直接影响到后续数据分析和应用的准确性和可靠性。
解决这一问题的对策之一是建立完善的数据质量控制机制。
这包括对数据收集环节进行有效的监控和审核，确保数据的准确性和完整性。
此外，还需要建立数据质量评估体系，对已有数据进行定期的检查和修复。
另外，技术手段也可以用于提升数据质量，例如利用机器学习和人工智能技术来自动检测和修复数据中的错误。
二、数据安全和隐私问题地理空间大数据中可能包含大量的敏感信息，如个人隐私、商业机密等。
若这些数据被未经授权的人员访问或滥用，将带来严重的安全和隐私问题。
因此，地理空间大数据建设必须确保数据的安全和隐私。
解决数据安全和隐私问题的对策之一是加强数据的安全保护措施。
这包括数据加密、访问控制、身份认证等技术手段的应用。
另外，建立相应的法律法规和政策，明确数据的合法使用范围和责任，将对违法使用地理空间大数据的行为进行严惩。
三、数据标准和互操作性问题地理空间数据的标准化和互操作性是实现不同系统之间数据交换和共享的关键。
然而，在地理空间大数据建设中，由于各个部门和组织之间的数据格式和标准不一致，数据互操作性仍然存在一定的问题。
解决这一问题的对策之一是制定统一的数据标准和规范，以确保数据的互操作性。
同时，建立数据集成和转换平台，通过数据集成和转换技术，实现不同数据格式之间的转换和共享。
此外，加强不同部门和组织之间的合作与沟通，推动数据标准化的进程。
空间大数据的处理与分析技术研究
空间大数据的处理与分析技术研究1. 引言空间大数据是指由卫星遥感、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)等技术所产生的大规模、高维度的地理空间数据。
在现代社会中，空间大数据越来越受到重视，因为它可以应用于城市规划、环境保护、农业发展等各种领域。
然而，由于空间大数据的庞大规模和复杂性，处理和分析这些数据是一项巨大的挑战。
因此，本文将介绍一些常用的处理和分析空间大数据的技术，并探讨未来的研究方向。
2. 空间大数据的处理技术2.1 数据获取和存储空间大数据的获取包括卫星遥感、地面测量、GPS轨迹等多种方式。
处理之前，需要将这些数据进行存储。
传统的关系型数据库在处理空间大数据方面存在局限性，因此，新的存储技术如分布式文件系统、NoSQL数据库等被广泛应用。
2.2 数据处理数据处理包括数据清洗、数据预处理、数据融合等步骤。
数据清洗是指对采集到的原始数据进行去噪、纠错等操作，以提高数据质量。
数据预处理是对数据进行转换、降维等操作，以便后续的分析。
数据融合是将多源数据进行整合，以获得更全面和准确的信息。
这些处理操作可以通过并行计算、机器学习等技术来实现。
2.3 数据可视化数据可视化是将处理后的数据以图形化的形式呈现，使得用户可以更直观地理解和分析数据。
常用的可视化技术包括地图可视化、图表可视化、三维可视化等。
这些技术可以帮助用户快速发现数据中的规律和趋势。
3. 空间大数据的分析技术3.1 空间数据挖掘空间数据挖掘是从空间大数据中挖掘隐含的知识和规律。
常用的空间数据挖掘技术包括聚类、分类、关联规则等。
通过这些技术，可以识别出空间数据中的热点区域、异常事件等，从而为决策提供支持。
3.2 空间模型与模拟空间模型与模拟是模拟现实世界中的空间过程，并对其进行预测和优化。
常用的空间模型包括地理加权回归模型、变分自回归模型等。
这些模型可以用来预测城市人口增长、土地利用变化等，提供决策依据。
3.3 空间数据集成与共享空间大数据通常来自于不同的数据源，因此，对不同数据源的集成和共享是必要的。
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空间大数据
四、空间大数据的存储
分类
Examples 典型应用场景 举例
数据模型
优点
缺点
键值（keyvalue）
Tokyo Cabinet/Tyr ant, Redis, Voldemort, Oracle BDB
内容缓存，主 要用于处理大 量数据的高访 问负载，也用 于一些日志系
统等等。
Key 指向 Value 的键值 对，通常用 hash table来
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空间大数据
一、大数据的涵义与研究意义
大数据的特点：
１）Volume（体量大）：大量TB级以上已有的数据等待处理； ２）Velocity（速度快）：需要响应以s甚至ms计的流数据不断产生； ３）Variety（模态多样）：数据来源和类型繁多文本、图片、视频等结 构化和非结构化数据并存； ４）Veracity（真伪难辨）：由于数据的噪音、缺失、不一致性、歧义等 引起的数据不确定性； ５）Value（价值）：大数据使得人们以前所未有的维度量化和理解世界， 蕴含了巨大的价值，大数据的终极目标在于从数据中挖掘价值。
不过，由于涉及国内职能部门的数据保护问 题，国内手机用户还未能够体验这款App。
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三、空间大数据的应用
2.空间大数迁徙 情况。
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2015年最近一周南京夫子庙景区热 力图
空间大数据
三、空间大数据的应用
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2020/11/24
空间大数据
目录
一、大数据的涵义与研究意义 二、与空间信息和位置相关的大数据 三、空间大数据的应用 四、空间大数据的存储 五、总结
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空间大数据
一、大数据的涵义与研究意义
大数据：大型复杂数据集的聚合，这些数据集的 规模和复杂程度常超出目前数据库管理软件和传统 数据处理技术在可接受时间下的获取、管理、检索、 分析、挖掘和可视化能力。
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空间大数据
四、空间大数据的存储
精确查询
>db.xqpoint.find({"geom.coordinates":[122.53233,52.968872]})
邻域查询
>db.xqpoint.find({"geom.coordinates":{$near:[122,52]}}) >db.xqpoint.find({"geom.coordinates":{$near:[122,52]}}).limit(5) >db.xqpoint.find({"geom.coordinates":{$near:[122,52],$maxDistance:5}}) .limit(5)
特点：数据来源混杂、数据异构性大、数据价值 密度低，实时性强
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二、与空间信息和位置相关的大数据
位置大数据的作用
城市规划、疾病控制、智能交通、 节能减排、环境保护、应急响应
社会交流、个性化信息推送、 驾驶安全、智能驾驶
为城市运行服务 为个人生活服务
企业调度、门店选址、广告推送、 位置营销
大数据研究带来的挑战
多源数据的 分析和挖掘
结合地理计算的 可视分析
可扩展的动态 海量数据管理
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/24
空间大数据
> polygon1 = [[75,35],[80,35],[80,45],[60,40]] > db.xqpoint.find({"geom.coordinates":{$within:{$polygon:polygon1}}})
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空间大数据
五、总结
空间大数据 的位置安全
新的数据共享机制 需要建立
非关系型的
分布式的
不保证遵循 ACID原则
PPTOSQL
空间大数据
四、位置大数据的存储
一致性 可用性
分区容 错性
BASE
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两者权衡
必须保证
空间大数据
四、空间大数据的存储
NoSQL数据库的特点
易扩展
高性能
灵活
高可用性
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空间大数据
四、空间大数据的存储
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空间大数据
四、空间大数据的存储
范围查询
> box = [[80,40],[100,50]] > db.xqpoint.find({"geom.coordinates":{$within:{$box:box}}})
> center = [80,44] > radius =5 > db.xqpoint.find({"geom.coordinates":{$within:{$center:[center,radius]}}})
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空间大数据
一、大数据的涵义与研究意义
研究大数据的意义：经济增长
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二、与空间信息和位置相关的大数据
位置大数据的分类
地理数据 指直接或间接关联 着相对于地球的某 个地点的数据， 包括自然地理数据 和社会经济数据。
轨迹数据
指通过GNSS等测 量手段以及网络签 到等方法获得的用 户活动数据，可以 被用来反映用户的 位置和用户的社会 偏好。
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空间大数据
一、大数据的涵义与研究意义
研究大数据的意义：社会变革
社会
2009至今美国政府全面开放了40万联邦政府原始数据集。大数 据已成为美国国家创新战略、国家安全战略、国家IT产业发展战略以 及国家信息网络战略的交叉领域、核心领域。
价值
21世纪数据的价值有可能等同于20世纪的石油，大数据研究使 得人们降低了对因果关系的渴求，而关注相关关系。只需要知道是什 么，而不需知道为什么。这将使得理解现实和做决定的基础也将受到 根本性挑战。
利用大数据预判未来交通信息和路况是核心
2012年英国伦敦奥运会利用INRIX软件和在线服务确保交通顺畅;在 美国有超过25个州的交通部门使用INRIX数据辅助交通管理。
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三、空间大数据的应用
2015年2月11日，国内智能交通行业领军企 业北京千方科技股份有限公司与INRIX签署战 略合作协议。
图谱
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图结构
利用图结构相 很多时候需要
关算法。比如 对整个图做计
最短路径寻址， 算才能得出需
N度关系查找 要的信息，而
等
且这种结构不
太好做分布式
空间大数据的集群方案。
四、空间大数据的存储
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空间大数据
四、空间大数据的存储
这便是一个document，使用 JSON格式，一目了然。其中的 "geom"即为Geometry类型的数据， 即地理空间数据，也是采用JSON 格式存储，这样后续的空间索引与 空间查询将十分方便。
空间媒体数据
包含位置的数字化 的文字、图形、图 像、视频影像等媒 体数据，主要来源 于移动社交网络、 微博等新型互联网 应用
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二、与空间信息和位置相关的大数据
地理数据
内容：土地覆盖类型数据、地貌数据、土壤数据、水文数 据、植被数据、居民地数据、河流数据、行政境界及社会 经济方面的数据等。
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四、空间大数据的存储
文档型数据库
文档
它包含多个键/值对 文档中的键/值对是
有序的
集合
集合就是一组文档。 集合是无模式的。
数据库
多个文档组成集合 多个集合数据库。
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四、空间大数据的存储
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空间大数据
四、空间大数据的存储
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实现
查找速度快
数据无结构化， 通常只被当作 字符串或者二
进制数据
列存储数据库
Cassandra, HBase, Riak
分布式的文件 系统
以列簇式存储， 将同一列数据
存在一起
查找速度快， 可扩展性强， 更容易进行分
布式扩展
功能相对局限
文档型数据库
CouchDB, MongoDb
Web应用（与 Key-Value类 似，Value是 结构化的，不 同的是数据库
能够了解 Value的内容）
Key-Value对 应的键值对， Value为结构
化数据
数据结构要求 不严格，表结 构可变，不需 要像关系型数 据库一样需要 预先定义表结
构
查询性能不高， 而且缺乏统一 的查询语法。
图形(Graph)数 据库
Neo4J, InfoGrid, Infinite
Graph
社交网络，推 荐系统等。专 注于构建关系
特点：数据体量大、较为规则化、变化较慢。
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空间大数据
二、与空间信息和位置相关的大数据
轨迹数据
内容：个人轨迹数据、群体轨迹数据、车辆轨迹数据等 特点：数据体量大、信息碎片化、准确性较低、半结构化
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出租车轨迹数据示例
空间大数据
二、与空间信息和位置相关的大数据
空间媒体数据
内容：互联网图像视频数据、社交网络数据 在线电子商务数据、城市监控摄像头数据
Key-value型
文档型