時空數(shù)據(jù)庫PPT課件

1、目錄靜態(tài)GIS與時態(tài)GIS1時空數(shù)據(jù)庫的基本概念2時空數(shù)據(jù)庫的特點3時空數(shù)據(jù)庫模型4時空數(shù)據(jù)庫模型設計5第1頁/共15頁靜 態(tài)靜 態(tài) G I SG I S ： 現(xiàn) 有 的現(xiàn) 有 的 G I SG I S 大 多 不 具 備大 多 不 具 備有 處 理 數(shù) 據(jù) 的 時 間 動 態(tài) 性 ，有 處 理 數(shù) 據(jù) 的 時 間 動 態(tài) 性 ，只 是 描 述 時 間 的 瞬 時 狀 態(tài) 。只 是 描 述 時 間 的 瞬 時 狀 態(tài) 。數(shù) 據(jù) 發(fā) 生 變 化 時 ， 新 數(shù) 據(jù) 將數(shù) 據(jù) 發(fā) 生 變 化 時 ， 新 數(shù) 據(jù) 將代 替 舊 數(shù) 據(jù) ， 即 成 了 另 一 個代 替 舊 數(shù) 據(jù) ， 即 成 了 另

2、 一 個瞬 時 狀 態(tài) ， 舊 數(shù) 據(jù) 將 會 消 失 ，瞬 時 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 行無 法 對 數(shù) 據(jù) 的 更 新 變 化 進 行分 析 ， 更 不 能 預 測 未 來 的 趨分 析 ， 更 不 能 預 測 未 來 的 趨勢 。勢 。 時態(tài)GIS: 通過建立合適的時間與空間聯(lián)合的數(shù)據(jù)模型，將空間要素隨時間的變化建模，將地理事物和現(xiàn)象的時間、空間和屬性特征有機結合，豐富了地理事物和現(xiàn)象的表達內(nèi)容。第2頁/共15頁時空數(shù)據(jù)庫的基本概念時空數(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)進行數(shù)據(jù)更新的一系列系統(tǒng)活動，它

3、導致數(shù)據(jù)庫的過去狀態(tài)丟失并忘記，僅反映現(xiàn)實中的一個片斷。 回滾數(shù)據(jù)庫：事務時間內(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。 時態(tài)數(shù)據(jù)庫：根據(jù)有效時間和事務時間在系統(tǒng)中分別保存對象歷史和數(shù)據(jù)庫狀態(tài)。第3頁/共15頁時空數(shù)據(jù)庫的特點 一.動態(tài)性 在時空數(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)也可以進行更新，它能將線路走向變更的整個過程都保存下來，使系統(tǒng)和現(xiàn)實世界一直保持著全方位的動態(tài)交換。 二.全面性 時空數(shù)據(jù)庫是所有數(shù)據(jù)的集合體，可以提供任何時刻和時間段的數(shù)據(jù)。第4頁/共15頁時空數(shù)據(jù)庫模型時空立

4、方體模型1連續(xù)快照模型2基態(tài)修正模型3第5頁/共15頁時空立方體模型 時空立方體模型用二維圖形沿時間第三維發(fā)展變化的過程表達現(xiàn)實世界平面位置隨時間的演變。給定一個時間位置值，就可以從三維立方體中獲得相應界面、立方體的狀態(tài)。也可以擴展表達三維空間沿著時間變化的過程。第6頁/共15頁連續(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，反映整個空間特征的狀態(tài)，根據(jù)需要對指定時間片斷的現(xiàn)實片斷進行播放。但是由于快照將為發(fā)生變化的所有特征重復進行存貯，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余，當應用模型變化頻繁且數(shù)據(jù)量較大時，系統(tǒng)效率急劇下降。第7頁/共15頁基態(tài)修正模型 基態(tài)修正模型按事先設定的時間間隔采樣，只存貯

5、某個時間的數(shù)據(jù)狀態(tài)（基態(tài)）和相對于基態(tài)的變化量。每個對象只存貯一次，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刻的時空對象間的空間關系，管理索引變化很困難。第8頁/共15頁時空數(shù)據(jù)庫模型設計時空數(shù)據(jù)庫模型設計一.時空數(shù)據(jù)的組成： 時空數(shù)據(jù)庫的存儲管理必須能對時空數(shù)據(jù)模型提供有效支持。時空數(shù)據(jù)庫主要存儲兩類型的數(shù)據(jù)：時間序列數(shù)據(jù)、實體數(shù)據(jù)。時間序列數(shù)據(jù)實體數(shù)據(jù)實體屬性數(shù)據(jù)實體空間數(shù)據(jù)第9頁/共15頁時空數(shù)據(jù)庫模型設計時空數(shù)據(jù)庫模型設計二.時空數(shù)據(jù)存儲結構 時空數(shù)據(jù)庫的實現(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、時間序列索引、屬性索引

6、加快時空數(shù)據(jù)的運算。建立時空數(shù)據(jù)視圖，能根據(jù)時間序列變換或者實體數(shù)據(jù)的指定，查詢出需要的時空數(shù)據(jù)。時空數(shù)據(jù)庫視圖時間事件數(shù)據(jù)時間序列數(shù)據(jù)空間與屬性關系空間索引空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性索引現(xiàn)時數(shù)據(jù)過程數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)第10頁/共15頁時空數(shù)據(jù)庫模型設計時空數(shù)據(jù)庫模型設計 三.時空數(shù)據(jù)庫建模中存在的問題 1.現(xiàn)有的模型大多是獨立地模擬地學現(xiàn)象的空間和時間特征，二者沒有緊密結合。 空間模型強調(diào)對象的幾何特征，而時態(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態(tài)屬性是密切相關的，如資源管理、環(huán)境監(jiān)測等系統(tǒng)。缺少時空過程模型集成表達機制是當前GIS發(fā)展的一個主要缺點。第11頁/共15頁時空數(shù)據(jù)

7、庫模型設計2.無法表達地學現(xiàn)象的連續(xù)變化，如風暴、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間間隔的方法來模擬連續(xù)的變化。另外計算機系統(tǒng)本身也是用離散的方式來表達數(shù)據(jù)的。3.在地學對象認識和表達過程中存在著概念差異。 領域?qū)＜?、?shù)據(jù)收集者和GIS技術人員對對象抽象方式、模型定義、數(shù)據(jù)結構和組織方式上存在著爭議。第12頁/共15頁時空數(shù)據(jù)庫模型設計4.時空數(shù)據(jù)庫通用性低。 目前的時態(tài)GIS主要有以下三種實現(xiàn)方式：基于商業(yè)GIS系統(tǒng)的時態(tài)擴展，用于科學研究的原型系統(tǒng)，針對特殊應用的時空查詢工具。然而這些系統(tǒng)大多是針對特殊的應用而設計的只能使用特定的數(shù)據(jù)結構，通用性非常低。5.沒有充分考慮數(shù)據(jù)移植問題。如何讓在科學研究或是生產(chǎn)實踐中積累的時空數(shù)據(jù)適應新的模型并將其移植到新的時態(tài)GIS系統(tǒng)中是一個難題。一種可能的方法是建立數(shù)據(jù)接口，將原有的數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，然而這種數(shù)據(jù)移植風險是值得關注的。第13頁/共15頁時空數(shù)據(jù)庫模型設計 1.理想的時空數(shù)據(jù)庫模型應該能夠集成空間、專題、時間三方面特征，綜合離散、連續(xù)的表達方式，符合人類認知的邏輯思維。 2.集中精力研究現(xiàn)有模型的整合與歸并，并重點研究模型的邏輯設計與系統(tǒng)實現(xiàn)，不再生造沒有實質(zhì)性創(chuàng)新特點的模型，為時空GIS系統(tǒng)的研制提供支持。 3.時空數(shù)據(jù)庫模型的研究應該優(yōu)先考慮地學現(xiàn)象的行為和基于過程的