6-時態(tài)分析及時空一體化

時態(tài)分析及時空一體化目錄什么是時態(tài)GIS時態(tài)GIS中的數(shù)據(jù)模型時態(tài)GIS數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式時態(tài)數(shù)據(jù)在ArcGIS中的應(yīng)用什么是時態(tài)GIS時間在地理學中應(yīng)用的起源歷史地貌學演化地貌學動力地貌學重構(gòu)過去演示時間軌跡解釋開展過程題外話：時空之爭一切與時間相關(guān)的，都歸于歷史一切與空間相關(guān)的，都歸于地理時態(tài)GIS的概念時間、空間和屬性是地理實體和地理現(xiàn)象本身固有的三個根本特征，是反映地理實體的狀態(tài)和演變過程的重要組成局部。能在時間和空間兩方面同時且全面的處理地理信息的系統(tǒng)，即時態(tài)GIS。

時間空間時間空間時空一體水火不容相互滲透不分彼此開展歷程時間在地理學中的開展Time=1Time=2Time=3多個時態(tài)的數(shù)據(jù)添加第4維多維數(shù)據(jù)時態(tài)GIS的特點不僅包含傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的空間特性，而且涵蓋時間特性。僅反映事物和現(xiàn)象的存在狀態(tài)，而且表達其開展變化過程及規(guī)律。時態(tài)GIS的操作對象是時空信息在系統(tǒng)中增加對時間維的分析表達能力，提供歷史分析與趨勢分析的功能。時態(tài)GIS的關(guān)鍵問題重建歷史狀態(tài)、跟蹤變化、預(yù)測未來更有效地組織、管理和完善時態(tài)地理數(shù)據(jù)、屬性、空間和時間語義建立適宜的時間和空間聯(lián)合的數(shù)據(jù)模型——時空數(shù)據(jù)模型時態(tài)GIS中的數(shù)據(jù)模型時空數(shù)據(jù)模型的起源1992年美國的GailLangran發(fā)表的其博士論文《地理信息系統(tǒng)中的時間》〔Timeingeographicinformationsystems〕,正式標志著GIS時空數(shù)據(jù)建模的開始。時空數(shù)據(jù)模型空間時間立方體模型序列快照模型基態(tài)修正模型空間時間組合模型面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型……空間時間立體模型(Space-timeCube)空間和時間表述為一個三維立方體，這個三維立方體是由空間兩個維度和一個時間維組成的，它描述了2維空間沿著第三個時間維演變的過程。任何一個空間實體的演變歷史都是這個立方體中的一個實體。空間時間立體模型的優(yōu)點和缺點優(yōu)點：形象直觀地運用了時間維的幾何特性,表現(xiàn)了空間實體是一個時空體的概念，對地理變化的描述簡單明了、易于接受。缺點：具體實現(xiàn)的困難在于3維立方體的表達。序列快照模型〔SequentSnapshots〕快照模型分為矢量和柵格兩種快照模型。它是將一系列時間片段的快照保存起來,各個切片分別對應(yīng)不同時刻的狀態(tài)圖層，以此來反映地理現(xiàn)象的時空演化過程，根據(jù)需要對指定時間片段進行播放序列快照模型的優(yōu)點和缺點優(yōu)點：

1、可以直接在當前的地理信息系統(tǒng)軟件中實現(xiàn)；

2、當前的數(shù)據(jù)庫總是處于有效狀態(tài)。缺點：

由于快照將未發(fā)生變化的特征重復(fù)進行存儲，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余。

當應(yīng)用模型變化頻繁，且數(shù)據(jù)量較大時，系統(tǒng)效率會急劇下降，較難處理時空對象間的時空關(guān)系?；鶓B(tài)修正模型〔BaseStatewithAmendments〕這種模型是為了防止快照模型將每次未發(fā)生變化的局部特征重復(fù)進行記錄而產(chǎn)生的。該模型按事先設(shè)定的時間間隔進行采樣,它只存儲某個時間數(shù)據(jù)狀態(tài)(基態(tài))和相對于基態(tài)的變化量。基態(tài)修正模型的優(yōu)點和缺點優(yōu)點： 基態(tài)修正模型的每個對象只需存儲一次，每變化一次只需要較少的數(shù)據(jù)需要記錄。 它具有少的數(shù)據(jù)冗余，對它輔以一定的索引機制或其他時空分析方法，它將是一種較理想的時空數(shù)據(jù)模型。缺點： 因為是通過疊加來表示狀態(tài)的變化，這對于矢量數(shù)據(jù)來講效率較低，而對柵格數(shù)據(jù)比較適宜。空間時間組合模型〔Space-timeComposite〕該模型將空間分隔成具有相同時空過程的最大的公共時空單元，每個時空對象的變化都將在產(chǎn)生一個新的對象。對象把在整個空間內(nèi)的變化局部作為它的空間屬性，變化局部的歷史作為它的時態(tài)屬性，時空單元的時空過程可用關(guān)系表來表達。假設(shè)時空單元分裂時，用新增的元組來反映新增的空間單元。空間時間組合模型的優(yōu)點和缺點優(yōu)點： 1、時空過程每變化一次，采用關(guān)系表中新增一列的時間段來表達，從而到達用靜態(tài)的屬性表達動態(tài)的時空變化過程的目的； 2、數(shù)據(jù)冗余少缺點： 1、數(shù)據(jù)項中頻繁地修改對象的標識符較復(fù)雜，涉及的關(guān)系鏈的層次較多，必須對標識符逐一進行回退修改。 2、多邊形碎化和對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的過分依賴。

面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型〔Object-oriented〕面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型是基于上述幾種模型提出來的并取得了很好的效果。該模型的核心是以面向?qū)ο蟮母舅枷虢M織地理時空。其中對象是獨立封裝的具有惟一標識的概念實體。每個地理時空對象中封裝了對象的時態(tài)性、空間特性、屬性特性和相關(guān)的行為操作及與其他對象的關(guān)系。面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點和缺點優(yōu)點：

面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型打破了關(guān)系模型范式的限制，支持對象的嵌套和變長記錄，以更自然的方式對復(fù)雜的時空信息模型化，成為支撐空間復(fù)雜對象建模的有效手段。缺點： 1、技術(shù)還不成熟。 2、面向?qū)ο蠹夹g(shù)需要一定的訓練時間：人們還需要學習一套新的開發(fā)方法使之與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合。 3、理論還需完善時態(tài)GIS數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式

時態(tài)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)時態(tài)數(shù)據(jù)存儲的時間序列內(nèi)的值可以用相關(guān)或不相關(guān)時間間隔內(nèi)某一個取樣時間點來代表。時態(tài)數(shù)據(jù)存儲的時間序列內(nèi)的值也可以用一個時間段來代表。在這種情況下，一個事件發(fā)生于一段時間內(nèi)，時間序列值將存儲在兩個字段內(nèi)。一個代表起始時間值，一個代表終止時間值。當前組織時空數(shù)據(jù)庫的兩種方式在空間數(shù)據(jù)庫中參加時間屬性在時間數(shù)據(jù)庫中參加空間屬性ArcGIS10.0支持的時態(tài)空間數(shù)據(jù)存儲方式〔1〕屬性值隨時間序列變化〔相同的shape，不同的時間序列值〕ArcGIS10.0支持的時態(tài)空間數(shù)據(jù)存儲方式〔2〕空間位置大小隨時間序列變化〔不同shape，不同時間序列值〕時態(tài)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式這些時間序列值將以date，string或numeric字段保存。

SupportedstringfieldformatsSupportednumericfieldformatsYYYYYYYYMMYYYY/MMYYYYMMDDYYYY/MM/DDYYYY-MM-DDYYYYMMDDhhmmssYYYY/MM/DDhh:mm:ssYYYY-MM-DDhhmmssYYYYMMDDhhmmss.sYYYY/MM/DDhh:mm:ss.sYYYYYYYYMMYYYYMMDDYYYYMMDDhhmmss柵格數(shù)據(jù)的時態(tài)ArcGIS10.0新增加了Mosaicdatasets數(shù)據(jù)類型來存儲和管理柵格數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)模型很適合用來分發(fā)數(shù)據(jù)。就像FeatureLayer一樣，在Mosaicdatasetslayer里面你也需要在其屬性表中的時間字段。Mos