基于BitTorrent协议的GIS多源通信系统的建立与实现

刘 湘，余 晔

（重庆市勘测院 重庆401121）

基于BitTorrent协议的GIS多源通信系统的建立与实现

刘 湘，余 晔

（重庆市勘测院 重庆401121）

基于目前地理信息系统和管理信息系统的异构系统当中存在的数据孤岛问题一直没有有效的解决方式，而在GIS平台的基础上采用比特流（BieTorrent）和多源通信技术能够在各个应用软件当中完成数据的共享，可以有效解决数据孤岛这一问题。本文采用了BitTorrent协议实现GIS多源通信系统，实现了地理信息系统和管理信息系统的应用接口模型的简历，通过在构筑的XML交换平台上的试验，解决了跨平台的异构数据交换问题[1]。

GIS；比特流；多源数据；XML

地理信息系统（GIS）作为一种综合GPS技术、地理信息计技术以及管理技术，是能够实现通信部门信息管理的系统。文中采用比特流技术在GIS平台架构上实现对设备管理设施的查询分析空间、管理、进行专业分析等功能[2]。GIS和BitTorrent技术的应用能够使信息管理部门的工作更加的方便快捷，对于提高企业的运作效率以及进行科学的决策具有重要的意义。

1 多源数据特征

多源数据库是基于异构系统的数据库的集合，可以通过特定的业务关系将这些相对而言比较独立的数据库平台进行有机汇总，从而实现数据挖掘和分析业务[3]。多源数据分为下面两类：1）基于不同数据库平台上的多源数据；2）基于相同的数据库平台[4]。

GIS通信信息系统采用了业务属性和空间数据相对独立的管理方式，这种管理模式能够有效的减少数据的冗余的程度，但GIS通信信息系统的数据库信息过于庞大，给数据库的维护工作带来了很大的不便。通过将BitTorrent协议引入到通信信息系统的建设当中，能够快速的下载和访问数据库当中的内容，运用相关的数据，采用该协议关联数据库之间的关键字、外键等模式，能够实现多源数据的通信和共享[5]。

2 基于BitTorrent协议的GIS多源系统的数据通信技术分析

2.1 BitTorrent协议

比特流（BitTorrent）采用高效的软件分发系统和点对点技术共享大体积文件，并使每个用户像网络重新分配结点那样提供上传服务。BitTorrent的工作原理为：分配器或文件的持有者将文件发送给其中一名用户，再由这名用户转发给其它用户，用户之间相互转发自己拥有的文件，直到下载完成。

2.2 多源系统数据通信需求分析

项目一般是从需求分析开始，也就是将项目的想法演变成使得项目顺利进行的结构化的一个评估的过程。需求分析是建设方希望达到目标的思想的体现，主要涵盖以下几个方面：

1）通过BieTorrent协议解决多个通信系统软件因为物理隔离从而造成的数据隔离，能够实现跨多个分级的调度机构、应用职能部门的共享数据。

2）在异构系统之间建立统一的数据标准。

3）在多种系统平台模式下，需要尽量的进行数据的类型、数据模型的统一以及多设备的命名[6]。

2.3 多源数据系统实现通信目标

1）通过多源数据通信的研究实现GIS通信和BitTorrent协议在不同数据库当中的数据通信问题，在不同的应用平台上进行数据的共享。

2）信息资源整合，提高数据的利用效率。

3）减少数据库间冗余，提高数据库之间的关联程度[7]。

2.4 多源数据通信系统结构分析

GIS多源数据通信在地理平台的基础上和其他的管理信息系统（MIS）进行业务数据的共享，使得MIS当中的数据能够动态的反映到GIS系统当中去[8]。多源信息系统通信的实现过程如图1所示。

图1 多源通信系统实现结构

在整个的通信过程当中系统可以分为下面4个层次，其中信息系统和数据库之间的数据访问采用BitTorrent协议的方式[9]：

1）GIS和数据库之间的通信：本层次用来解决GIS系统和数据库之间的访问问题。

2）访问接口层：该层次实现GIS系统和多源数据业务逻辑层的查询，具体操作包含了对GIS数据库的访问[10]。

3）业务逻辑层：该层次实现了对多源数据的需求的定义，MIS和GIS之间进行数据的交换等。

4）MIS和数据库之间的通信：该层次主要用来MIS系统和数据库之间的访问[11]。

3 基于BitTorrent协议的GIS多源数据通信技术模型的构建

3.1 通信接口模型设计

GIS系统和MIS应用接口信息模型是用来描述GIS系统和应用系统之间数据的统一、通信的模型，本文以GIS系统和MIS系统之间的应用实例来说明如何完成数据的读取和统计的功能[12]。

M1={读取方法，读取系统数据集合，分析数据采集时间段｝

其中，M为接口模型、M1为需求模型、S为读取信息描述集。读取的方法为加权平均、总数计算等。通过构建不同的采样信息描述集能够对于不同的采样数据库系统[13]。

3.2 应用接口技术原理和路线

信息接口算法的基本思想是利用BitTorrent协议，该协议是一种文件分发协议，每个系统的使用者在访问数据库系统当中的数据的时候同时在不断的向协议内的其他软件使用者上传自己已经下载的数据，这就提高了系统使用者之间的交互效率。利用这种协议进行接口模型之间的信息的读取、解释数据的存储和组织接口，对需求模型当中实例设计的信息读取，能够大大的减少对数据库之间访问操作，数据库之间信息的共享也可以通过该协议进行，系统使用者不用每次单独的进行数据库的访问，可以通过BitTorrent协议在一定的权限内同时对别人正在访问的内容进行访问，大大提高了数据库之间的互联[14]。

3.3 基于BitTorrent的多源数据通信数据的衰减分析

在多源数据通信传输过程中，数据传输率P伴随物理距离z的衰减可以用以下公式表示：

在上述公式中，α表示衰减系数，单位为dB/km，若Pin为物理距离为L的数据输入端的输入功率，那么输出端的数据可以用下面的公式表示：

那么衰减系数可以由下式获得：

在光信号传输过程中存在数据丢失、失真，引发衰减现象。信息数据传输的非线性效应指的在多源数据通信过程中，使用多源数据叠加引发的非线性效应。多源数据传输伴随BitTorrent协议栈中数据的多维性的强度变化而变化，而数据的非线性程度遵循数据簇非线性效应。

4 基于BitTorrent协议的GIS多源数据通信技术模型实现

采用BieTorrent协议的GIS多源数据通信技术能够很好的解决GIS数据和其他业务管理系统数据库之间的隔离的问题，做到GIS和业务管理系统之间数据的融合，同时BieTorrent协议的使用又能够实现系统多个数据库之间无缝链接。本节将会将这些数据的融合为电网的一些高级的应用提供数据来源，将该通信系统模型用到电网专题图分析当中[15]。

4.1 系统支撑平台

系统的支撑平台包括系统的软硬件方面，在硬件方面选择稳定经济的产品，同时也要兼顾系统的开放和可扩充性，硬件设备包括服务器、网络设备、绘图仪等设备，硬件的配置要满足通信信息系统的使用的需求，并且充分考虑到系统运行和升级的需要。

图2 GIS多源通信系统业务层

软件方面，目前国内已经开发出了很多成熟的GIS软件平台，在软件的选择上面要即注重实现功能，也要注重性价比。本文选用的软件平台是国内的MapGIS软件，该软件能够完成资源管理、网络分析、资源配置、土地信息系统等功能。如图2所示，在具体的GIS多源通信系统的实现过程中，操作者仅需关系GIS服务接口、GIS服务组件以及GIS服务提供者3个模块，即可实现功能，而不需要关系管理、安全、缓存、集群、日志等方面。

4.2 多源数据通信技术模型具体实现

电网GIS专题图分析是完全基于多源数据模式的应用，专题图分析将会综合多种数据，并且以不同的参数指标在GIS平台当中分门别类的显示出来，这些参数指标分别来自不同的平台架构当中。

如图3反映的是一个地区单位面积的用电情况。在图例当中部分的数据是基于GIS基础上的，比如地区面积、地形、地理信息等，另外一部分则是通过其他的软件系统获得。这些软件平台为专题图的生成提供了最为直接的数据来源。如图3所示，图中颜色明亮表示辖区内各个地方的变压器符合的分布，这就用专题图的方式明显放映出来。这个专题图通过每个月统一的数据产生，用以表明GIS数据的分布情况。

图3 电网GIS专题测试图

在电网 GIS专题图生成阶段，由于采用了BitTorrent协议，尽管网络的节点较多，但是网络传输的速度还是很快，效率也很高，这种GIS多源通信系统完全能够实现数据之间的共享，并且CPU的占有率未超过12%，内存也并没有超过20%，生成的GIS专题图也能够反映真实的效果。

5 结 论

文中分析了多源通信系统的特点，以及信息应用当中的技术原理和路线，把BitTorrent协议和GIS技术应用到多源通信系统的建立当中，解决了跨业务系统的数据的查询以及异构环境下数据兼容和融合的问题，最用通过电网GIS专题图设计实例来说明了BitTorrent和GIS技术建立的通信系统的模型的可行性，GIS专题图当中不同信息获取来自于GIS和不同的应用平台，实现多种通信源之间数据库的访问操作。

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The establishment and implementation of GIS multi source communication system based on BitTorrent protocol

LIU Xiang，YU Ye
（Chongqing Survey Institute，Chongqing 401121，China）

Geographic information system and management information system of heterogeneous systems existing in the data island has no consistent effective solutions.The bit stream （BieTorrent）and multisource data communication technology using in GIS platformcan can share in various application software.In this paper， the application interface model of geographic information system and management information system is designed to solve the problem of heterogeneous data exchange between the cross platform and the XML platform.

GIS；BitTorrent；multi-source data；XML

TN911

：A

：1674-6236（2017）08-0139-04

2016-06-06稿件编号：201606043

刘 湘（1985—），男，四川南部人，硕士，工程师。研究方向：地理信息系统。