第七章 時間與時空數(shù)據(jù)庫 1

1、 第七章第七章時間與時態(tài)數(shù)據(jù)庫時間與時態(tài)數(shù)據(jù)庫 課程綱要課程綱要l 教學目的：了解時間、時間結(jié)構(gòu)、事件與狀態(tài)等概念，掌握時間表示、時間粒度、時間關(guān)系與空間實體的時空演化。l 教學內(nèi)容：時間概念、時間結(jié)構(gòu)、時間粒度、時間表示、時間運算、事件與狀態(tài)，時間關(guān)系與空間實體的時空演化l 教學重點：時間粒度、時間表示、時間關(guān)系、空間實體的時空演化l 教學難點：時間關(guān)系問題引入基本概念時態(tài)關(guān)系時空演化時間概念時間概念時間結(jié)構(gòu)時間結(jié)構(gòu)時間粒度時間粒度事件狀態(tài)事件狀態(tài)方向關(guān)系方向關(guān)系距離關(guān)系距離關(guān)系拓撲關(guān)系拓撲關(guān)系屬性演化屬性演化空間演化空間演化需求分析需求分析靜態(tài)缺陷靜態(tài)缺陷1. 問題引入問題引入為什么要研究

2、時態(tài)數(shù)據(jù)庫？為什么要研究時態(tài)數(shù)據(jù)庫？p現(xiàn)實世界不僅與空間相關(guān)，還與時間相關(guān)。許多應用領(lǐng)域（洪水淹沒、交通管理等）的數(shù)據(jù)都是隨時間變化的。p大多數(shù)空間數(shù)據(jù)庫為靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，只是描述數(shù)據(jù)一個瞬間；數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，新數(shù)據(jù)替換舊數(shù)據(jù)，系統(tǒng)成為另一個瞬間，舊數(shù)據(jù)消失，無法回溯歷史和預測未來。 時間是什么？時間是什么？2. 基本概念基本概念科學時間觀科學時間觀 牛頓在其自然哲學之數(shù)學原理中認為:“絕對、真實的數(shù)學時間,就其本身及其本質(zhì)而言,是永遠均勻地流動,不依賴于任何外界事物,時間與事件和過程無關(guān),事件對應絕對事件中的時刻?！眑愛因斯坦狹義相對論指出:時間是不能脫離宇宙及其事件的觀察者而獨立存在,是宇宙與

3、其觀察者之間的聯(lián)系的一個方面。處于相對勻速運動的不同觀察者對同一事件會測出不同的時間。GIS兩種時間觀兩種時間觀時間是一種度量尺度，將時間、空間和屬性平等作為空間對象的三種數(shù)據(jù)成分。將時間理解為事件序列的表現(xiàn)形式，即時間特征由空間特征和屬性特征變化來共同表現(xiàn)。時間是什么樣子的？時間是什么樣子的？時間結(jié)構(gòu)時間結(jié)構(gòu) 線性時間結(jié)構(gòu)線性時間結(jié)構(gòu)：認為時間是一條沒有端點，向過去和未來無限延伸的軸線。另外一種線性結(jié)構(gòu)模型認為時間是單向指向未來并無限延伸的軸線。循環(huán)時間結(jié)構(gòu)：循環(huán)時間結(jié)構(gòu)：反映了時間的連續(xù)性、周期性和穩(wěn)定性,其來源于自然的交替演變,如日出日落、四季交替、生老病死等循環(huán)現(xiàn)象。l 分支時間結(jié)構(gòu)：

4、分支時間結(jié)構(gòu)：分支結(jié)構(gòu)模型認為時間是由過去向現(xiàn)在和將來的可分支的軸線。該模型更適用于多目標在歷史時間和未來時間發(fā)生變化的現(xiàn)象。 過去 現(xiàn)在 將來過去 現(xiàn)在將來過去現(xiàn)在 將來時間結(jié)構(gòu)時間結(jié)構(gòu)怎樣度量時間？怎樣度量時間？宏觀尺度宏觀尺度地學尺度地學尺度微觀尺度微觀尺度天文物理學天文物理學空間科學空間科學地學地學核物理學核物理學生物學生物學光年光年常用常用長度長度納米納米天文學天文學地址學地址學考古學考古學地學地學核物理學核物理學信號學信號學萬年萬年常用常用單位單位納秒納秒時間粒度：相同時間長度的時間段，又稱為時間分辨率或時間標度。常用時間粒度：秒、分、小時、日與周。時間粒度越小，離散時間點越多，描

5、述事件變化的信息越精細準確，但太小的粒度會導致系統(tǒng)資源開銷增加；反之，描述事件變化的信息越粗糙。怎樣表示時間？怎樣表示時間？2014/05/16t1t2時間點（時間點（instantinstant）：時間軸上的點（與時間粒度相關(guān)）。粒度為“天”,2014年5月16日是時間點；粒度為“秒”，2014年5月16日0時0分0秒。時間區(qū)間（時間區(qū)間（periodperiod）：）：給定兩個時間點t1和t2（t1t2），以t1為始點和以t2為終點的時間區(qū)間t1 , t2）一般采用“左閉右開”形式。 時間跨度時間跨度( (intervalinterval) )：指持續(xù)的一段時間，其基本特征是表示該段時間的

6、長度?！?0天”、“28小時”等。用一個整數(shù)表示。（1）時間點與時間跨度運算）時間點與時間跨度運算 設(shè)p、p1、p2是時間點類型，len是時間跨度。 時間點和時間跨度加法運算：時間點和時間跨度加法運算：p + len = len + p，在時間軸上為從時間點p向右平移了len個單位，結(jié)果仍然是一個時間點。 時間點和時間跨度減法運算：時間點和時間跨度減法運算：p-len，表示從時間點p開始向左平移len個時間單位，結(jié)果仍然是一個時間點。 時間點和時間點的減法運算：當時間點和時間點的減法運算：當p1=p2時，時間點p2減去時間點p1的結(jié)果定義為一個時間跨度len，該時間跨度len記為p1 p2，表

7、示p1和p2之間的距離。時間運算時間運算( (一一) )（2）時間區(qū)間與時間跨度間運算）時間區(qū)間與時間跨度間運算P=Ps，Pe、P1= P1s, P1e, P2= P2s, P2e是時間區(qū)間，len是時間跨度。 時間區(qū)間與時間跨度加法：時間區(qū)間與時間跨度加法：P + len = len + P = Ps +len，Pe +len，在時間軸上表示時間區(qū)間P向右平移了len個時間單位。 時間區(qū)間與時間跨度減法：時間區(qū)間與時間跨度減法：P len = Ps -len，Pe -len 。P len在時間軸上表示時間區(qū)間P向左平移了len個時間單位。 時間區(qū)間與時間區(qū)間減法時間區(qū)間與時間區(qū)間減法：時間區(qū)

8、間P1減去時間區(qū)間P2定義為當P2s P1e時，P1 P2 = P1eP2s；當P2eP1s時，P1 P2 = P1sP2e。P1 P2在時間軸上表示兩個時間區(qū)間P1和P2之間的距離。時間運算（二）時間運算（二）（3 3）時間跨度間運算）時間跨度間運算 對于兩個時間跨度可以定義相應的加法、減法和除法運算，運算結(jié)果仍然為一個時間跨度。在兩個時間跨度相除時需要保證商也是一個整數(shù)。由于時間跨度是整數(shù)，因此時間跨度和整數(shù)也可以進行相應運算。設(shè)len為時間跨度，i是一個整數(shù)，則可以定義len與i的乘法與除法運算如下： len i = i len，運算結(jié)果仍然是一個時間跨度。 len i，運算結(jié)果仍然是一

9、個時間跨度。（4 4）常用時間元素聚集函數(shù)）常用時間元素聚集函數(shù) 設(shè)p1、p2是時間點，P=Ps,Pe是時間區(qū)間，相關(guān)聚集運算可以定義如下： min(p1, p2) ， max(p1, p2)，begin(P ) = Ps，end(P ) = Pe， length(P ) =PePs時間運算（三）時間運算（三）事件與狀態(tài)事件與狀態(tài) 一個對象的生命周期可看作是由若干不同狀態(tài)構(gòu)成的序列集狀態(tài)是一個對象相對穩(wěn)定或一個持續(xù)的量變進化過程（時間段表示）。事件反映對象由一個狀態(tài)變化到另一不同狀態(tài)的過程（時刻表示）。（1 1）事件）事件- -事件：作為時間點事件：作為時間點E E與時間點與時間點F F之間的

10、三種方之間的三種方向關(guān)系。向關(guān)系。1）時間方向關(guān)系）時間方向關(guān)系3.時態(tài)關(guān)系時態(tài)關(guān)系（2 2）事件）事件狀態(tài)：作為時間點狀態(tài)：作為時間點E E與時間區(qū)間與時間區(qū)間X X之間存在五之間存在五種方向關(guān)系種方向關(guān)系（3 3）狀態(tài)）狀態(tài)- -狀態(tài)：時間區(qū)間狀態(tài)：時間區(qū)間X X與時間區(qū)間與時間區(qū)間Y Y之間存在之間存在十三種方向方向關(guān)系（據(jù)十三種方向方向關(guān)系（據(jù)AllenAllen）狀態(tài)狀態(tài)- -狀態(tài)：時間區(qū)間狀態(tài)：時間區(qū)間X X與時間區(qū)間與時間區(qū)間Y Y之間存在十三種之間存在十三種方向方向關(guān)系（二）方向方向關(guān)系（二）上述13種時間關(guān)系中，有6對關(guān)系可以互相轉(zhuǎn)換。l Before (P1, P2)=Af

11、ter (P2, P1)l During (P1, P2)=Contains (P2, P1)l Overlap (P1, P2)=Overlap-1 (P2, P1)l Meets (P1, P2)= Meets-1 (P2, P1)l Starts (P1, P2)= Starts-1 (P2, P1)l Finishes (P1, P2)= Finishes-1 (P2, P1)l Equals (P1, P2)= Equals (P2, P1) 主要有：相離（Disjoint）、相遇（Meet）、疊加（Overlap）、覆蓋（Cover）、被覆蓋（Coveredby）、相等（Equal

12、）、內(nèi)部（Inside）和包含（Contain）。2）時間拓撲關(guān)系（一）時間拓撲關(guān)系（一）時間拓撲關(guān)系（二）時間拓撲關(guān)系（二）作業(yè)作業(yè)空間拓撲關(guān)系+時間拓撲關(guān)系=繪制時空關(guān)系表。要求：空間維 面-面之間八種拓撲關(guān)系（相離（Disjoint）、相遇（Meet）、疊加（Overlap）、覆蓋（Cover）、被覆蓋（Coveredby）、相等（Equal）、內(nèi)部（Inside）和包含（Contain） ） 時間維 狀態(tài)-狀態(tài)之間十三種時間拓撲（方向）關(guān)系（BEFORE、MEETS 、OVERLAPS、 STARTS、 START-1、 DURING、 CONTAINS、 FINISHES、 FINI

13、SH-1、 OVERLAP-1、 MEET-1、 AFTER、 EQUAL）4. 時空演化時空演化 GIS不但要能表達實體及其相互關(guān)系,而且應該能夠表達以時間為主線的時空對象的演替過程。timewhereWhatEventT1變化張三；綠色創(chuàng)建房子T2不變李四；橙色粉刷（更換紋理）T3不變李四；橙色失火T4變化王五；淺綠重建T1T4TnT2T31）時空演化分類）時空演化分類 實體的時空變化過程包括屬性隨時間的變化和空間隨時間的變化。根據(jù)不同主導變化、變化的頻繁程度及應用對變化的重視的程度,可將應用分類：p屬性及其變化主導的應用p空間及其變化主導的應用p屬性與空間變化同等重要的應用2）屬性演化）

14、屬性演化 屬性及其變化所主導的變化，通過演替對象版本或新對象的產(chǎn)生，共用相同的空間屬性集,其事件語義主要與具體應用領(lǐng)域有關(guān)。TiT1T2T3Tn屬性突變:如村莊、街道的改名。屬性漸變:如某固定地域土壤被鹽堿化程度的變化。2）空間演化）空間演化 空間演化相對復雜，對其變化本質(zhì)的探討是建立時空數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)，也是建立時空功能框架的前提。Claramunt 將空間實體的空間變化總結(jié)為三類基本時空過程:u單個實體的空間演化u涉及土地劃撥中多個實體的空間演化u實體之間具有函數(shù)關(guān)系的空間演化（1 1）單個實體空間演化）單個實體空間演化（2 2）實體之間具有函數(shù)關(guān)系的空間演化）實體之間具有函數(shù)關(guān)系的空間演化（

15、3 3）土地劃撥中多個實體間的空間演化）土地劃撥中多個實體間的空間演化（四維地籍的建立與分析，郭仁忠等，2014）相關(guān)資料相關(guān)資料l Allen,J. Towards a general theory of action and time. 1984l G. E. Langran .Time in geographic information systems ， 1990.l Claramunt,C,Bin J.An integrated representation of spatial and temporal relationships between evolving regions.

16、Journal of Geographic System,2001l 魏海平魏海平. 時空時空GIS建模研究與實踐，建模研究與實踐，2007l 曹聞曹聞.時空數(shù)據(jù)模型及其應用研究，時空數(shù)據(jù)模型及其應用研究，2011l 郭仁忠等四維地籍的建立與分析，郭仁忠等四維地籍的建立與分析，2014第二部分第二部分1.數(shù)據(jù)的時間維度數(shù)據(jù)的時間維度l 用戶自定義時間（User-defined Time）是用戶根據(jù)自身需要或理解而定義的時間，這種時間的取值通常為時間點，相應語義由用戶應用本身予以解釋。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常將基于用戶定義時間的時間域與其它普通屬性域同等看待，相應操作與對普通字符串操作并無本質(zhì)差別。例如

17、，“生日”可能不是一種標準數(shù)據(jù)類型，但用戶可以根據(jù)需要定義一個具有“生日”數(shù)據(jù)類型的屬性，相應元組中對應的該屬性的值為“1985-10-21”，那么這就是一種用戶自定義時間1)1)用戶自定義時間用戶自定義時間2)2)有效時間有效時間l 有效時間（Valid Time）是指一個對象（事件）在現(xiàn)實世界中發(fā)生并保持的那段時間，或者該對象在現(xiàn)實世界中為真的時間。l 有效時間值的含義依賴于具體應用，取值是否有效由具體應用場合而定，即涉及到（時態(tài)）數(shù)據(jù)約束問題；l 有效時間一般具有過去時間、現(xiàn)在時間和未來時間的基本語義。姓名身份起始有效時間終止有效時間李明助教1993年7月1日1998年5月3日李明講師1

18、998年5月4日2002年7月2日李明副教授2002年7月3日now姓名身份起始有效時間終止有效時間李明助教1993年7月1日2002年3月4日李明講師1998年5月4日2002年7月2日李明副教授2002年7月3日now3)3)事務時間事務時間l 事務時間（Transaction Time）是指對給定數(shù)據(jù)庫對象進行數(shù)據(jù)操作,例如插入、刪除或修改的時間，是一個事實進入并存儲于數(shù)據(jù)庫當中的時間。事務時間記錄對數(shù)據(jù)庫更新的各種操作歷史，對應于現(xiàn)有事務或現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫狀態(tài)變遷的歷史。事務時間處理一個事務之后就存儲一種數(shù)據(jù)庫狀態(tài)。任何對數(shù)據(jù)的更新只能對最后一個狀態(tài)進行，但可查詢?nèi)我庖粋€狀態(tài)。事務時間有如下

19、主要特點：l 事務時間的值由系統(tǒng)時鐘給出，獨立于應用，不允許用戶對事務時間進行任何修改。l 事務時間不能晚于當前時間，它反映數(shù)據(jù)庫實際操作的時間，不能表示未來時間。姓名 出生年月 職務張?zhí)m 1964年1月 講師 張?zhí)m 1964年1月 副教授張?zhí)m 1964年1月 副處長任職時間開始時間 結(jié)束時間1994.9 1998.81998.9 1999.81999.9 now自定義時間有效時間事務時間（數(shù)據(jù)操作）姓名姓名出生年月出生年月職稱職稱工資工資有效時間有效時間李小山李小山196009講師講師1000(199809，now)張又寶張又寶196411副教授副教授1700(199803，now)1998

20、1218姓名姓名出生年月出生年月職稱職稱工資工資有效時間有效時間李小山李小山196009講師講師10001300(199809，199903)(199904，now)張又寶張又寶196411副教授副教授1700(199803，now） 19990618姓名姓名出生年月出生年月職稱職稱工資工資有效時間有效時間李小山李小山196009講師講師10001300(199809，199903)(199904，now)張又寶張又寶196411副教授副教授教授教授17002100(199803，200003)(200004，now） 20000918姓名姓名出生年月出生年月職稱職稱工資工資有效時間有效時間李

21、小山李小山196009講師講師副教授副教授100013001800(199809，199903)(199904，200103)(200104，now)張又寶張又寶196411副教授副教授教授教授17002100(199803，200003)(200004，now) 20020618 事務時間l表中的事務時間體現(xiàn)在什么地方呢？在圖3中有四個表，每個表的左邊都對應一個時間值，分別是1998-12-18、1999-06-18、2000-09-18和2002-06-18，這四個時間點就是我們所說到的事務時間，分別表示相對應數(shù)據(jù)庫表更新操作的時間。我們用一根數(shù)軸來表示事務時間，數(shù)軸是從系統(tǒng)支持的最小的那

22、個時間點開始一直向無限延伸，事務時間的取值就是這個時間軸中的某一點或是某些點。 l 如果一個元組是在數(shù)據(jù)庫建立之前有效，那么它在數(shù)據(jù)庫中的第一次事務時間，就是建立該數(shù)據(jù)庫的時間，直至此時這個元組的有效性才被體現(xiàn)出來。當元組無效后，倘若數(shù)據(jù)庫沒有進行與事務時間相關(guān)的更新操作，元組真正的有效性也是體現(xiàn)不出來的。同樣，該元組倘若要失效的話，必須要有新的事務時間才可能體現(xiàn)出來。l 沒有事務時間，元組的有效性是沒有辦法體現(xiàn)的；沒有有效時間，僅有事務時間，數(shù)據(jù)庫的元組僅僅是一個個孤立的快照。 2.時間變量時間變量l now的英文語義是當前時間。now隨當前時間變化而變化，記錄隨時間變化的信息，其有效值依賴

23、于當前時間。例如，考慮銀行維護顧客帳戶存款額記錄。假定一顧客于2011年1月15日在銀行開戶并存了2萬元，存款額自開戶之日生效。若沒有新交易發(fā)生，存款額有效時間就一直延續(xù)。隨著時間演進，每天對數(shù)據(jù)進行更新以正確反映有效時間顯然不切實際，此時，使用now變量就能很好解決這個問題，可以把有效期表示為 2011-1-15， now ，此即表示存款從2011-1-15到“當前”時間一直有效，從而避免了頻繁的時間更新，在實際應用帶來很大便利。luc是“Until Changed”的縮寫，主要是用來表示事務時間中的相應情況。uc語義為“直到數(shù)據(jù)發(fā)生改變的時間”。在應用過程中，uc比now具有更精確的語義解

24、釋。l 事務時間期間 TTs，TTe 中的TTs表示事務的起始時間，TTe表示事務的終止時間，當插入一個元組時，將TTs初始化為插入時的當前時間，TTe時間記為uc，若刪除一個元組，則將該元組的TTe值uc改為當前時間，這個元組在邏輯上刪除。數(shù)據(jù)庫更新集合了插入和刪除兩種操作。3.時態(tài)數(shù)據(jù)庫時態(tài)數(shù)據(jù)庫l 常規(guī)數(shù)據(jù)庫通常只保留一個企業(yè)或單位的當前狀態(tài)。由于客觀事物總是要隨著時間發(fā)展變化，當前狀態(tài)會被進一步發(fā)展的狀態(tài)所取代。常規(guī)數(shù)據(jù)庫作為時間維度上的一個快照，在一般意義下是不會保存歷史數(shù)據(jù)的。l 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，可以將元組的生命周期用一個屬性表示，即將時間作為普通屬性進行操作。既然時間作為了普通屬

25、性，則當進行關(guān)系操作例如查詢與更新，就不可避免需要對時間屬性進行關(guān)系運算（關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算）。對這個關(guān)系表執(zhí)行下述對這個關(guān)系表執(zhí)行下述SQL語句語句SELECT salary, VTs,Vte FROM TR常規(guī)查詢結(jié)果 應該的查詢結(jié)果四種時態(tài)數(shù)據(jù)庫類型四種時態(tài)數(shù)據(jù)庫類型n快照快照數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫支持時間數(shù)據(jù)類型支持時間數(shù)據(jù)類型n歷史數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)庫支持有效時間支持有效時間n回滾數(shù)據(jù)庫回滾數(shù)據(jù)庫支持事務時間支持事務時間n雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫支持有效時間和事務時間支持有效時間和事務時間1 1）快照數(shù)據(jù)庫）快照數(shù)據(jù)庫l 以特定時刻瞬間快照建立模型?？煺諗?shù)據(jù)庫無法表示屬性與時間的關(guān)系，沒有維護狀態(tài)

26、變遷的能力，只進行當前數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的查詢和更新，不能進行以往歷史數(shù)據(jù)的查詢，而且隨著時間演進，其更改的歷史數(shù)據(jù)將會丟失?？煺諗?shù)據(jù)庫實際上是一種非時態(tài)數(shù)據(jù)庫，它反映數(shù)據(jù)的當前狀態(tài)，時間推移將導致數(shù)據(jù)庫狀態(tài)不斷改變，新狀態(tài)將覆蓋舊的狀態(tài)。l 快照數(shù)據(jù)庫由靜態(tài)的二維關(guān)系表組成，分別是屬性維和元組維。數(shù)據(jù)庫狀態(tài)變遷由事務實現(xiàn)，一旦事務提交，其狀態(tài)變遷就立即生效，原來數(shù)據(jù)庫狀態(tài)也就完全丟失。 事務時間維 有效時間維 Uc Now 快照數(shù)據(jù)庫中無法表示屬性與時間的關(guān)系，沒有維護狀態(tài)變遷的能力，不能夠進行與時間相關(guān)的任何工作，快照數(shù)據(jù)庫無法回答以下一些問題。p “raul何時當?shù)闹v師？（如果他現(xiàn)在是副教授）”

27、（歷史查詢）p “2006年9月18日的記錄中，Green的職務是什么？”（歷史查詢）p “在過去的3年里，該大學有多少人從副教授提升為正教授？”（趨勢查詢）p “明年，Raul還會成為正教授么？”（未來查詢）p “jones上個月被提升為副教授”（記錄更新）2 2）回滾數(shù)據(jù)庫）回滾數(shù)據(jù)庫l 回滾數(shù)據(jù)庫(Rollback Database)支持事務時間，它按事務時間進行編址，保存了過去每次事務提交，狀態(tài)演變之前的狀態(tài)。l 回滾數(shù)據(jù)庫記錄了數(shù)據(jù)庫事務變化歷史，它實現(xiàn)的是事務時間軸。任何一個更新語句的執(zhí)行將產(chǎn)生一個新的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)。新狀態(tài)不會覆蓋舊的狀態(tài)。因此沒有數(shù)據(jù)會被物理刪除。通過將一個元組的事

28、務結(jié)束時間設(shè)為執(zhí)行語句的當時時間，從而實現(xiàn)元組在語義上的“刪除”。事務時間區(qū)間可以看成是該元組在快照數(shù)據(jù)庫中存在的歷史。 事務時間維 Now Now 有效時間維 IDNAMEBIRTHDAYSALARY100張三張三1974.1.13000IDNAMEBIRTHDAYSALARY100張三1974.1.15000IDNAMEBIRTHDAYSALARYTTSTTE100張三1974.1.130001998.11999.1100張三1974.1.150001999.1l 回滾數(shù)據(jù)庫不足之處也很為明顯，主要表現(xiàn)如下：l 1）回滾數(shù)據(jù)庫因為是按照事務時間編址，記錄的是數(shù)據(jù)庫狀態(tài)變遷的歷史，而不是現(xiàn)實

29、世界變化的歷史，現(xiàn)實世界中元組的屬性在某個時間點（屬性的有效時間）變化了，但是因為數(shù)據(jù)庫在這個時間點沒有執(zhí)行事務，即數(shù)據(jù)庫的事務時間沒有改變，那么此時，元組的時變屬性的改變在數(shù)據(jù)庫中根本沒有體現(xiàn)出來。l 2） 過去元組的錯誤決不可以更正，而只能查看。當我們發(fā)現(xiàn)元組有錯誤的時候，如果此事務已經(jīng)提交的話，我們就無能為力了，所能做的工作只能是等待下次系統(tǒng)的事務時間進行新的改動。但是，改動的只是提交前的數(shù)據(jù)庫，即最近一個事務時間點的數(shù)據(jù)庫，在此之前的狀態(tài)不能再改變。l 3）回滾數(shù)據(jù)庫的冗余太多。在前一個事務時間內(nèi)提交的數(shù)據(jù)，即使在下一個事務時間沒有數(shù)據(jù)的改變或者改變甚小也需要進行所有的數(shù)據(jù)的重新輸入及

30、儲存，這種冗余是較大的，特別是那種時變較小的情況。 3 3）歷史數(shù)據(jù)庫）歷史數(shù)據(jù)庫NoNameBirthdayTitle019504478Peter1969-6-6Lectuere019504479James1966-7-8Prof.019504480Bush1963-8-16Prof.對于 “Peter5年前是否為講師？” 記錄事實的有效時間的數(shù)據(jù)庫稱為歷史數(shù)據(jù)庫。歷史數(shù)據(jù)庫記錄了在有效時間軸上的一系列的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)，可能是過去、現(xiàn)在或?qū)怼Ｋ梢员豢醋魇怯涗浟耸聦嵲谡鎸嵤澜绲淖兓^程 。 事務時間 有效時間 now now 添加有效時間的數(shù)據(jù)庫對于上述問題對于上述問題“JhonJhon 5

31、5年前是不是講師？年前是不是講師？”。假如。假如現(xiàn)在是現(xiàn)在是20032003年，那么可知年，那么可知5 5年前，即年前，即19981998年年JhonJhon已經(jīng)不是已經(jīng)不是講師，而是副教授。講師，而是副教授。l 歷史數(shù)據(jù)庫上的查詢語言必須具有有效時間演算能力。l 歷史數(shù)據(jù)庫主要特點是支持有效時間，數(shù)據(jù)冗余度小，結(jié)構(gòu)相對簡單。但是也存在一些不知，主要不足之處是：不支持事務時間，不可以象回滾數(shù)據(jù)庫一樣對以前的某一個狀態(tài)進行查詢 。3 3）雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫）雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫 回滾數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫各具優(yōu)點，通過設(shè)計一種數(shù)據(jù)庫，使它既支持事務時間又支持有效時間，這就是雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫（Bitemporal Da

32、tabase）。雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫集成了前三種類型數(shù)據(jù)庫的功能特性，儲存了數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)實世界兩者發(fā)展的歷史。雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫由時態(tài)關(guān)系組成，其時態(tài)關(guān)系是一個四維結(jié)構(gòu)。其中兩維是屬性和元組，另外兩維是事務時間和有效時間，一個時態(tài)關(guān)系可以看成是一個歷史關(guān)系的序列。對時態(tài)關(guān)系的一個回滾操作則是選取了一個特定的歷史關(guān)系，可對該歷史關(guān)系進行查詢。而每一個事務則引起一個新的歷史關(guān)系的建立。 事務時間 有效時間 Uc now t4 t3 t3 t3 t3 t2 t2 t2 t2 t1 t1 t1 t1 t5 T1 T2 T3 T4 有效時間 事務時間 可以看出，在事務時間軸上，取不同的時間點，就產(chǎn)生不同的歷史數(shù)據(jù)庫，我們可以對上圖中的對應于四個事務時間點T1，T2，T3，T4的歷史數(shù)據(jù)庫進行查詢操作。當然圖中所示的只是一個元組的四個歷史數(shù)據(jù)庫中的有效時間片斷組合，對于其他元組的情況可以類似的進行推理，而后，這些元組組合到一起即形成了四個不同的歷