學(xué)習(xí)時(shí)空數(shù)據(jù)庫

1、學(xué)習(xí)時(shí)空數(shù)據(jù)庫時(shí)空數(shù)據(jù)庫地信1402 第6小組 目錄目錄靜態(tài)GIS與時(shí)態(tài)GIS1時(shí)空數(shù)據(jù)庫的基本概念2時(shí)空數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)3時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型4時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)5靜態(tài)GIS： 現(xiàn)有的GIS大多不具備有處理數(shù)據(jù)的時(shí)間動態(tài)性，只是描述時(shí)間的瞬時(shí)狀態(tài)。數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，新數(shù)據(jù)將代替舊數(shù)據(jù)，即成了另一個(gè)瞬時(shí)狀態(tài)，舊數(shù)據(jù)將會消失，無法對數(shù)據(jù)的更新變化進(jìn)行分析，更不能預(yù)測未來的趨勢。時(shí)態(tài)GIS: 通過建立合適的時(shí)間與空間聯(lián)合的數(shù)據(jù)模型，將空間要素隨時(shí)間的變化建模，將地理事物和現(xiàn)象的時(shí)間、空間和屬性特征有機(jī)結(jié)合，豐富了地理事物和現(xiàn)象的表達(dá)內(nèi)容。時(shí)空數(shù)據(jù)庫的基本概念快照數(shù)據(jù)庫：是指使用刪除、替換對數(shù)據(jù)庫狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)更

2、新的一系列系統(tǒng)活動，它導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫的過去狀態(tài)丟失并忘記，僅反映現(xiàn)實(shí)中的一個(gè)片斷。 回滾數(shù)據(jù)庫：事務(wù)時(shí)間內(nèi)在系統(tǒng)中保存對象的所有過去歷史，及庫中數(shù)據(jù)的更新操作。 歷史數(shù)據(jù)庫：有效時(shí)間內(nèi)在系統(tǒng)中保存對象的所有過去歷史，及庫中數(shù)據(jù)的更新操作。 時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫：根據(jù)有效時(shí)間和事務(wù)時(shí)間在系統(tǒng)中分別保存對象歷史和數(shù)據(jù)庫狀態(tài)。時(shí)空數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)一.動態(tài)性 在時(shí)空數(shù)據(jù)庫中，過往的數(shù)據(jù)不再從數(shù)據(jù)庫中刪除，對歷史數(shù)據(jù)也可以進(jìn)行更新，它能將線路走向變更的整個(gè)過程都保存下來，使系統(tǒng)和現(xiàn)實(shí)世界一直保持著全方位的動態(tài)交換。 二.全面性 時(shí)空數(shù)據(jù)庫是所有數(shù)據(jù)的集合體，可以提供任何時(shí)刻和時(shí)間段的數(shù)據(jù)。時(shí)空數(shù)據(jù)庫模時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型型時(shí)空

3、立方體模型時(shí)空立方體模型1連續(xù)快照模型連續(xù)快照模型2基態(tài)修正?；鶓B(tài)修正模型型3時(shí)空立方體模型 時(shí)空立方體模型用二維圖形沿時(shí)間第三維發(fā)展變化的過程表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界平面位置隨時(shí)間的演變。給定一個(gè)時(shí)間位置值，就可以從三維立方體中獲得相應(yīng)界面、立方體的狀態(tài)。也可以擴(kuò)展表達(dá)三維空間沿著時(shí)間變化的過程。連續(xù)快照模型 連續(xù)快照模型是將一系列事件片段快照保存起來，反映整個(gè)空間特征的狀態(tài)，根據(jù)需要對指定時(shí)間片斷的現(xiàn)實(shí)片斷進(jìn)行播放。但是由于快照將為發(fā)生變化的所有特征重復(fù)進(jìn)行存貯，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余，當(dāng)應(yīng)用模型變化頻繁且數(shù)據(jù)量較大時(shí)，系統(tǒng)效率急劇下降?；鶓B(tài)修正模型 基態(tài)修正模型按事先設(shè)定的時(shí)間間隔采樣，只存貯某個(gè)時(shí)間

4、的數(shù)據(jù)狀態(tài)（基態(tài)）和相對于基態(tài)的變化量。每個(gè)對象只存貯一次，每變化一次，只有很小的數(shù)據(jù)量需要記錄。但是基維修正模型較難處理給定時(shí)刻的時(shí)空對象間的空間關(guān)系，管理索引變化很困難。時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)一.時(shí)空數(shù)據(jù)的組成： 時(shí)空數(shù)據(jù)庫的存儲管理必須能對時(shí)空數(shù)據(jù)模型提供有效支持。時(shí)空數(shù)據(jù)庫主要存儲兩類型的數(shù)據(jù)：時(shí)間序列數(shù)據(jù)、實(shí)體數(shù)據(jù)。時(shí)間序列數(shù)據(jù)實(shí)體數(shù)據(jù)實(shí)體屬性數(shù)據(jù)實(shí)體空間數(shù)據(jù)時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)二.時(shí)空數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu) 時(shí)空數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)，需要數(shù)據(jù)存儲管理功能的參與、數(shù)據(jù)的存儲、轉(zhuǎn)移和備份。用過建立必要的空間索引、時(shí)間序列索引、屬性索引加快時(shí)空數(shù)據(jù)的運(yùn)算。建立時(shí)空數(shù)據(jù)視圖，能根據(jù)時(shí)間序列變換或者實(shí)體數(shù)據(jù)的指定，

5、查詢出需要的時(shí)空數(shù)據(jù)。時(shí)空數(shù)據(jù)庫視圖時(shí)間事件數(shù)據(jù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)空間與屬性關(guān)系空間索引空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性索引現(xiàn)時(shí)數(shù)據(jù)過程數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)三三.時(shí)空數(shù)據(jù)庫建模中存在的問題時(shí)空數(shù)據(jù)庫建模中存在的問題1.現(xiàn)有的模型大多是獨(dú)立地模擬地學(xué)現(xiàn)象的空間和時(shí)間特征，二者沒有緊密結(jié)合?，F(xiàn)有的模型大多是獨(dú)立地模擬地學(xué)現(xiàn)象的空間和時(shí)間特征，二者沒有緊密結(jié)合。 空間模型強(qiáng)調(diào)對象的幾何特征，而時(shí)態(tài)模型側(cè)重于對象特征的改變。然而在很多情況下，對象的空間屬性和時(shí)態(tài)屬性是密切相關(guān)的，如資源管理、環(huán)境監(jiān)測等系統(tǒng)。缺少時(shí)空過程模型集成表達(dá)機(jī)制是當(dāng)前GIS發(fā)展的一個(gè)主要缺點(diǎn)。時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)2.無法表達(dá)地學(xué)現(xiàn)象的連續(xù)

6、變化，如風(fēng)無法表達(dá)地學(xué)現(xiàn)象的連續(xù)變化，如風(fēng)暴、降雨。暴、降雨。 現(xiàn)有模型一般對離散變化處理的比較好，有的模型采用微小時(shí)間間隔的方法來模擬連續(xù)的變化。另外計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身也是用離散的方式來表達(dá)數(shù)據(jù)的。3.在地學(xué)對象認(rèn)識和表達(dá)過程中存在著在地學(xué)對象認(rèn)識和表達(dá)過程中存在著概念差異。概念差異。 領(lǐng)域?qū)＜?、?shù)據(jù)收集者和GIS技術(shù)人員對對象抽象方式、模型定義、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和組織方式上存在著爭議。時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)4.時(shí)空數(shù)據(jù)庫通用性低。時(shí)空數(shù)據(jù)庫通用性低。 目前的時(shí)態(tài)GIS主要有以下三種實(shí)現(xiàn)方式：基于商業(yè)GIS系統(tǒng)的時(shí)態(tài)擴(kuò)展，用于科學(xué)研究的原型系統(tǒng)，針對特殊應(yīng)用的時(shí)空查詢工具。然而這些系統(tǒng)大多是針對特殊的應(yīng)用而

7、設(shè)計(jì)的只能使用特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通用性非常低。5.沒有充分考慮數(shù)據(jù)移植問題。沒有充分考慮數(shù)據(jù)移植問題。如何讓在科學(xué)研究或是生產(chǎn)實(shí)踐中積累的時(shí)空數(shù)據(jù)適應(yīng)新的模型并將其移植到新的時(shí)態(tài)GIS系統(tǒng)中是一個(gè)難題。一種可能的方法是建立數(shù)據(jù)接口，將原有的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，然而這種數(shù)據(jù)移植風(fēng)險(xiǎn)是值得關(guān)注的。時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)1.理想的時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型應(yīng)該能夠集成空間、專題、時(shí)間三方面特征，綜合離散、連續(xù)的表達(dá)方式，符合人類認(rèn)知的邏輯思維。2.集中精力研究現(xiàn)有模型的整合與歸并，并重點(diǎn)研究模型的邏輯設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，不再生造沒有實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新特點(diǎn)的模型，為時(shí)空GIS系統(tǒng)的研制提供支持。3.時(shí)空數(shù)據(jù)庫模型的研究應(yīng)該優(yōu)先考慮地學(xué)