GIS空间数据库第5节GIS空间时态数据库概述.ppt

一、空间时态数据库概述 TGIS目前基本上还处在实验阶段，国内外均未见成型的TGIS应用系统，其理论主要集中在时空数据模型方面 在国外，Langran和Chrisman最早在1998年就给出了TGIS概念设计的框架，随后又提出了四种基本的时空数据模型：时空立方体模型，快照模型、基态修正模型和时空复合模型 在国内，舒红、陈军等给出了时态对象结构的形式化定义、时态拓扑关系点集拓扑理论描述及逻辑谓词描述并设计了面向对象的时空数据模型，探讨了连续时间变化的空间实体建模理论,第5 节 GIS空间时态数据库概述,二、时空数据库系统的主要研究内容 1.空间时态数据的表达 2.空间时态数据的更新 3.空间时态数据的查询 由上述分析可以看出，时空建模已取得了长足的进步，但是GIS的时态问题远未解决 在时态GIS的发展过程中，人们提出了许多时空数据模型，其中比较成功的有连续快照模型、基态修正模型、时空复合模型、时空立方体模型及近来发展起来的基于事件的方法和面向对象的方法，下面近就前四种作一比较,第5 节 GIS空间时态数据库概述,二、时空数据库系统的主要研究内容 1.连续快照模型 快照模型在快照数据库中仅保留当前数据状态更新后的数据，旧数据的变化值不再保留。 而连续快照模型则是将一系列的时间片段快照保存起来，反映整个空间特征的状态，根据需要对指定的时间片段的现实片段进行播放。 由于快照将未发生变化的特征重复进行存储，会产生大量的数据冗余。对于象地籍信息变化这样频繁且数据量大的情况，采用该模型将极大地降低系统的效率，因此不适合地籍时空数据建模,第5 节 GIS空间时态数据库概述,二、时空数据库系统的主要研究内容 2.基态修正模型（底图叠加模型） 为了避免连续快照模型将每个未发生变化的部分的快照特征重复进行记录存储，基态修正模型按一定的时间间隔采样，只存储某个时间的数据状态（基态）和相对于基态的变化量。 基态修正模型的每个对象只需存储一次，每变化一次只需要较少的数据需要记录；同时，只有在事件发生或对象发生变化时才存入系统中，时态分辨率刻度值与事件发生的时刻完全对应。 它具有少的数据冗余，对它辅以一定的索引机制或其他时空分析办法，它将是一种较理想的时空数据模型。鉴于地籍信息管理的主线宗地变更，具有变化频繁，信息量大且具有特定的时空拓扑关系的特征，可采用该模型作为地籍时空数据库设计的基础。,第5 节 GIS空间时态数据库概述,二、时空数据库系统的主要研究内容 3.时空复合模型 时空复合模型将空间分割成具有相同时空过程的最大的公共时空单元， 每次时空对象的变化都将在整个空间内产生一个新的对象。 对象把在整个空间内的变化部分作为它的空间属性， 变化部分的历史作为它的时态属性。 时空单元中的时空过程可用关系表来表达， 若时空单元分裂时，用新增的元组来反映新增的空间单元， 时空过程每变化一次，采用关系表中新增一列的时间段来表达， 从而达到用静态的属性表达动态的时空变化过程的目的； 这种方法数据冗余少，但在数据项中频繁地修改对象的标识符较复杂，涉及的关系链的层次较多，必须对标识符逐一进行回退修改。,第5 节 GIS空间时态数据库概述,二、时空数据库系统的主要研究内容 4.时空立方体模型 时空立方体模型用二维图形沿时间第三维发展变化的过程表达显示 世界平面位置随时间的演变； 给定一个时间位置值就可从三维立方体中获得相应的截面。 该模型也可扩展表达三维空间沿时间变化的过程。 但该模型方法随着数据量的增大，对立方体的操作将变得越来越 复杂，以至于最终变得无法处理。,第5 节 GIS空间时态数据库概述,四、时空数据库的几个基本概念 1. 存在时间，地理实体在客观世界里存在的时间 2. 有效时间，地理实体具有某种属性的时间 3. 事务时间，地理对象在数据库中存在的时间，又称数据库时间 4. 用户定义时间，等同于一般属性特征项，其具体的含义由用户来定义 5. 当前时间，客观世界中的现状时间 6. 改变时间，当前数据库时间表示为状态改变的时间 7. 起始时间，时间对象的开始时间单元 8. 终止时间，时间对象的结束时间单元 9. 永远时间，代表时间线轴线的结束时间单元 10.历史数据库，记录地理实体在现实世界中存在的历史状况，以有效时间 标记实体状态，这种保存地理实体历史变化的数据库称为历史数据库 11.回滚数据库，记录数据库活动状况以事务时间标记对象状态的数据库称为 12. 双时间数据库，在记录数据的有效时间和事物时间的同时存储数据历史 变化和数据库操作状态的数据库 通常我们简单地将涉及时变数据管理的数据库统称为时态数据库，其时间标记可以是有效时间或事务时间,第5 节 GIS空间时态数据库概述,1.简述空间数据库的概念及其