[論文レビュー] Microsoft TerraServer: A Spatial Data Warehouse

Tom Barclay Jim Gray Don Slutz|ArXiv.org|Jul 9, 1999

Data Management and Algorithms参考文献 2被引用数 11

ひとこと要約

Microsoft TerraServerは、WebベースのSQLデータベースを介して、航空写真、衛星画像、地形図をテラバイト単位で格納・提供するスケーラブルな空間データウェアハウスを提案する。地理空間画像は『インターネット非対応』のものであるが、これを数百万もの『インターネット対応』のタイルに変換することで、標準のWebブラウザからシームレスにアクセス可能となり、1年間で200億回以上のWebヒットと20テラバイトのデータ配信を達成した。これは、関係データベースが大規模な地理空間データ管理に適していることを示している。

ABSTRACT

The TerraServer stores aerial, satellite, and topographic images of the earth in a SQL database available via the Internet. It is the world's largest online atlas, combining five terabytes of image data from the United States Geological Survey (USGS) and SPIN-2. This report describes the system-redesign based on our experience over the last year. It also reports usage and operations results over the last year -- over 2 billion web hits and over 20 Terabytes of imagry served over the Internet. Internet browsers provide intuitive spatial and text interfaces to the data. Users need no special hardware, software, or knowledge to locate and browse imagery. This paper describes how terabytes of "Internet unfriendly" geo-spatial images were scrubbed and edited into hundreds of millions of "Internet friendly" image tiles and loaded into a SQL data warehouse. Microsoft TerraServer demonstrates that general-purpose relational database technology can manage large scale image repositories, and shows that web browsers can be a good geospatial image presentation system.

研究の動機と目的

• 地理空間画像向けの大規模でWebアクセス可能な空間データウェアハウスの設計および展開を目的とする。
• 『インターネット非対応』の大容量地理空間画像を効率的なWeb配信に適した小さなタイルに変換することで、その配信課題を解決することを目的とする。
• 一般用途の関係データベースシステムが、テラバイト規模の画像リポジトリを効率的に管理・配信できることを実証することを目的とする。
• 特別なソフトウェアやハードウェアを必要とせず、標準のWebブラウザのみで高解像度の地球画像に普遍的にアクセス可能であることを実現することを目的とする。
• 実運用環境におけるシステムのパフォーマンス、スケーラビリティ、およびユーザーのアクセスパターンを評価することを目的とする。

提案手法

• USGSおよびSPIN-2の画像をインジェストし、効率的なWeb配信を可能にする階層的タイリング構造に事前処理した。
• 各大きな画像を、Web送信およびプログレッシブローディングに最適化された固定サイズのタイルに分割した。
• メタデータおよびタイルの位置情報を格納するための関係データベーススキーマを設計し、空間的およびテキスト検索のためのSQLクエリを可能にした。
• 画像の配信に標準のWebプロトコル（HTTP）とブラウザベースのインターフェースを使用し、ユーザーに直接画像を提供した。
• Web標準およびクライアント側レンダリングとの互換性を確保するため、画像のスクラビングとフォーマット変換を実施した。
• 負荷分散およびキャッシング戦略を用いて、高並列アクセスをサポートするアーキテクチャとした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般用途の関係データベースシステムは、Web上でテラバイト規模の空間画像リポジトリを効果的に管理・配信できるか？
• RQ2 『インターネット非対応』の大容量地理空間画像を、効率的なWeb配信に適した形式に変換する方法は何か？
• RQ3 実際のユーザーワークロード下で、Webベースの空間データウェアハウスのパフォーマンスおよびスケーラビリティ特性はどのようなものか？
• RQ4 標準のWebブラウザは、インタラクティブな地理空間画像の探索に実用的かつ効果的なインターフェースとして機能できるか？
• RQ5 公開可能で大規模な空間データウェアハウスから、どのような運用および使用パターンが生じるか？

主な発見

• システムは、運用開始後1年間で20テラバイトを超える画像データをインターネット経由で配信した。
• 20億回を超えるWebヒットを達成し、高いユーザー需要とシステムのスケーラビリティを示した。
• 生の地理空間画像をWeb最適化タイルに変換することで、標準のWebブラウザでの効率的でプログレッシブなローディングが可能になった。
• メタデータおよびタイル参照を格納するための標準SQLデータベースの使用は、大規模な空間データの管理およびクエリに有効であることが実証された。
• システムは、特別なソフトウェアを必要とせず、Webブラウザのみで地理空間画像へのアクセスが実用的かつ直感的に行えることを示した。
• 運用結果から、関係データベース技術が大規模かつ高並列な空間データウェアハウスワークロードをサポートできることを確認した。