6-時(shí)態(tài)分析及時(shí)空一體化

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

時(shí)間空間時(shí)間空間時(shí)空一體水火不容相互滲透不分彼此開展歷程時(shí)間在地理學(xué)中的開展Time=1Time=2Time=3多個(gè)時(shí)態(tài)的數(shù)據(jù)添加第4維多維數(shù)據(jù)時(shí)態(tài)GIS的特點(diǎn)不僅包含傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的空間特性，而且涵蓋時(shí)間特性。僅反映事物和現(xiàn)象的存在狀態(tài)，而且表達(dá)其開展變化過程及規(guī)律。時(shí)態(tài)GIS的操作對(duì)象是時(shí)空信息在系統(tǒng)中增加對(duì)時(shí)間維的分析表達(dá)能力，提供歷史分析與趨勢分析的功能。時(shí)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(shí)態(tài)地理數(shù)據(jù)、屬性、空間和時(shí)間語義建立適宜的時(shí)間和空間聯(lián)合的數(shù)據(jù)模型——時(shí)空數(shù)據(jù)模型時(shí)態(tài)GIS中的數(shù)據(jù)模型時(shí)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(shí)間》〔Timeingeographicinformationsystems〕,正式標(biāo)志著GIS時(shí)空數(shù)據(jù)建模的開始。時(shí)空數(shù)據(jù)模型空間時(shí)間立方體模型序列快照模型基態(tài)修正模型空間時(shí)間組合模型面向?qū)ο蟮臅r(shí)空數(shù)據(jù)模型……空間時(shí)間立體模型(Space-timeCube)空間和時(shí)間表述為一個(gè)三維立方體，這個(gè)三維立方體是由空間兩個(gè)維度和一個(gè)時(shí)間維組成的，它描述了2維空間沿著第三個(gè)時(shí)間維演變的過程。任何一個(gè)空間實(shí)體的演變歷史都是這個(gè)立方體中的一個(gè)實(shí)體?？臻g時(shí)間立體模型的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：形象直觀地運(yùn)用了時(shí)間維的幾何特性,表現(xiàn)了空間實(shí)體是一個(gè)時(shí)空體的概念，對(duì)地理變化的描述簡單明了、易于接受。缺點(diǎn)：具體實(shí)現(xiàn)的困難在于3維立方體的表達(dá)。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(shí)間片段的快照保存起來,各個(gè)切片分別對(duì)應(yīng)不同時(shí)刻的狀態(tài)圖層，以此來反映地理現(xiàn)象的時(shí)空演化過程，根據(jù)需要對(duì)指定時(shí)間片段進(jìn)行播放序列快照模型的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1、可以直接在當(dāng)前的地理信息系統(tǒng)軟件中實(shí)現(xiàn)；

2、當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫總是處于有效狀態(tài)。缺點(diǎn)：

由于快照將未發(fā)生變化的特征重復(fù)進(jìn)行存儲(chǔ)，會(huì)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)效率會(huì)急劇下降，較難處理時(shí)空對(duì)象間的時(shí)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(jìn)行記錄而產(chǎn)生的。該模型按事先設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣,它只存儲(chǔ)某個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)狀態(tài)(基態(tài))和相對(duì)于基態(tài)的變化量?；鶓B(tài)修正模型的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 基態(tài)修正模型的每個(gè)對(duì)象只需存儲(chǔ)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(duì)它輔以一定的索引機(jī)制或其他時(shí)空分析方法，它將是一種較理想的時(shí)空數(shù)據(jù)模型。缺點(diǎn)： 因?yàn)槭峭ㄟ^疊加來表示狀態(tài)的變化，這對(duì)于矢量數(shù)據(jù)來講效率較低，而對(duì)柵格數(shù)據(jù)比較適宜?？臻g時(shí)間組合模型〔Space-timeComposite〕該模型將空間分隔成具有相同時(shí)空過程的最大的公共時(shí)空單元，每個(gè)時(shí)空對(duì)象的變化都將在產(chǎn)生一個(gè)新的對(duì)象。對(duì)象把在整個(gè)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(shí)態(tài)屬性，時(shí)空單元的時(shí)空過程可用關(guān)系表來表達(dá)。假設(shè)時(shí)空單元分裂時(shí)，用新增的元組來反映新增的空間單元?？臻g時(shí)間組合模型的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 1、時(shí)空過程每變化一次，采用關(guān)系表中新增一列的時(shí)間段來表達(dá)，從而到達(dá)用靜態(tài)的屬性表達(dá)動(dòng)態(tài)的時(shí)空變化過程的目的； 2、數(shù)據(jù)冗余少缺點(diǎn)： 1、數(shù)據(jù)項(xiàng)中頻繁地修改對(duì)象的標(biāo)識(shí)符較復(fù)雜，涉及的關(guān)系鏈的層次較多，必須對(duì)標(biāo)識(shí)符逐一進(jìn)行回退修改。 2、多邊形碎化和對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的過分依賴。

面向?qū)ο蟮臅r(shí)空數(shù)據(jù)模型〔Object-oriented〕面向?qū)ο蟮臅r(shí)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(shí)空。其中對(duì)象是獨(dú)立封裝的具有惟一標(biāo)識(shí)的概念實(shí)體。每個(gè)地理時(shí)空對(duì)象中封裝了對(duì)象的時(shí)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(duì)象的關(guān)系。面向?qū)ο蟮臅r(shí)空數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

面向?qū)ο蟮臅r(shí)空數(shù)據(jù)模型打破了關(guān)系模型范式的限制，支持對(duì)象的嵌套和變長記錄，以更自然的方式對(duì)復(fù)雜的時(shí)空信息模型化，成為支撐空間復(fù)雜對(duì)象建模的有效手段。缺點(diǎn)： 1、技術(shù)還不成熟。 2、面向?qū)ο蠹夹g(shù)需要一定的訓(xùn)練時(shí)間：人們還需要學(xué)習(xí)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(shí)態(tài)GIS數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式

時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間序列內(nèi)的值可以用相關(guān)或不相關(guān)時(shí)間間隔內(nèi)某一個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)來代表。時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間序列內(nèi)的值也可以用一個(gè)時(shí)間段來代表。在這種情況下，一個(gè)事件發(fā)生于一段時(shí)間內(nèi)，時(shí)間序列值將存儲(chǔ)在兩個(gè)字段內(nèi)。一個(gè)代表起始時(shí)間值，一個(gè)代表終止時(shí)間值。當(dāng)前組織時(shí)空數(shù)據(jù)庫的兩種方式在空間數(shù)據(jù)庫中參加時(shí)間屬性在時(shí)間數(shù)據(jù)庫中參加空間屬性ArcGIS10.0支持的時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式〔1〕屬性值隨時(shí)間序列變化〔相同的shape，不同的時(shí)間序列值〕ArcGIS10.0支持的時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式〔2〕空間位置大小隨時(shí)間序列變化〔不同shape，不同時(shí)間序列值〕時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式這些時(shí)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(shí)態(tài)ArcGIS10.0新增加了Mosaicdatasets數(shù)據(jù)類型來存儲(chǔ)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(shí)間字段。Mos