第七章時(shí)間與時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)

第七章時(shí)間與時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)第一頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一課程綱要教學(xué)目的：了解時(shí)間、時(shí)間結(jié)構(gòu)、事件與狀態(tài)等概念，掌握時(shí)間表示、時(shí)間粒度、時(shí)間關(guān)系與空間實(shí)體的時(shí)空演化。教學(xué)內(nèi)容：時(shí)間概念、時(shí)間結(jié)構(gòu)、時(shí)間粒度、時(shí)間表示、時(shí)間運(yùn)算、事件與狀態(tài)，時(shí)間關(guān)系與空間實(shí)體的時(shí)空演化教學(xué)重點(diǎn)：時(shí)間粒度、時(shí)間表示、時(shí)間關(guān)系、空間實(shí)體的時(shí)空演化教學(xué)難點(diǎn)：時(shí)間關(guān)系第二頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一問(wèn)題引入基本概念時(shí)態(tài)關(guān)系時(shí)空演化時(shí)間概念時(shí)間結(jié)構(gòu)時(shí)間粒度事件狀態(tài)方向關(guān)系距離關(guān)系拓?fù)潢P(guān)系屬性演化空間演化需求分析靜態(tài)缺陷第三頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.問(wèn)題引入為什么要研究時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)？現(xiàn)實(shí)世界不僅與空間相關(guān)，還與時(shí)間相關(guān)。許多應(yīng)用領(lǐng)域（洪水淹沒(méi)、交通管理等）的數(shù)據(jù)都是隨時(shí)間變化的。第四頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一大多數(shù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)為靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，只是描述數(shù)據(jù)一個(gè)瞬間；數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，新數(shù)據(jù)替換舊數(shù)據(jù)，系統(tǒng)成為另一個(gè)瞬間，舊數(shù)據(jù)消失，無(wú)法回溯歷史和預(yù)測(cè)未來(lái)。第五頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一時(shí)間是什么？2.基本概念第六頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一科學(xué)時(shí)間觀牛頓在其《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》中認(rèn)為:“絕對(duì)、真實(shí)的數(shù)學(xué)時(shí)間,就其本身及其本質(zhì)而言,是永遠(yuǎn)均勻地流動(dòng),不依賴于任何外界事物,時(shí)間與事件和過(guò)程無(wú)關(guān),事件對(duì)應(yīng)絕對(duì)事件中的時(shí)刻?！睈?ài)因斯坦狹義相對(duì)論指出:時(shí)間是不能脫離宇宙及其事件的觀察者而獨(dú)立存在,是宇宙與其觀察者之間的聯(lián)系的一個(gè)方面。處于相對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)的不同觀察者對(duì)同一事件會(huì)測(cè)出不同的時(shí)間。第七頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一GIS兩種時(shí)間觀時(shí)間是一種度量尺度，將時(shí)間、空間和屬性平等作為空間對(duì)象的三種數(shù)據(jù)成分。將時(shí)間理解為事件序列的表現(xiàn)形式，即時(shí)間特征由空間特征和屬性特征變化來(lái)共同表現(xiàn)。第八頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一時(shí)間是什么樣子的？第九頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一時(shí)間結(jié)構(gòu)線性時(shí)間結(jié)構(gòu)：認(rèn)為時(shí)間是一條沒(méi)有端點(diǎn)，向過(guò)去和未來(lái)無(wú)限延伸的軸線。另外一種線性結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為時(shí)間是單向指向未來(lái)并無(wú)限延伸的軸線。循環(huán)時(shí)間結(jié)構(gòu)：反映了時(shí)間的連續(xù)性、周期性和穩(wěn)定性,其來(lái)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。第十頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一

分支時(shí)間結(jié)構(gòu)：分支結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為時(shí)間是由過(guò)去向現(xiàn)在和將來(lái)的可分支的軸線。該模型更適用于多目標(biāo)在歷史時(shí)間和未來(lái)時(shí)間發(fā)生變化的現(xiàn)象。

過(guò)去現(xiàn)在將來(lái)過(guò)去現(xiàn)在→將來(lái)過(guò)去→現(xiàn)在將來(lái)時(shí)間結(jié)構(gòu)第十一頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一怎樣度量時(shí)間？宏觀尺度地學(xué)尺度微觀尺度天文物理學(xué)空間科學(xué)地學(xué)核物理學(xué)生物學(xué)光年常用長(zhǎng)度納米天文學(xué)地址學(xué)考古學(xué)地學(xué)核物理學(xué)信號(hào)學(xué)萬(wàn)年常用單位納秒第十二頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一時(shí)間粒度：相同時(shí)間長(zhǎng)度的時(shí)間段，又稱為時(shí)間分辨率或時(shí)間標(biāo)度。常用時(shí)間粒度：秒、分、小時(shí)、日與周。時(shí)間粒度越小，離散時(shí)間點(diǎn)越多，描述事件變化的信息越精細(xì)準(zhǔn)確，但太小的粒度會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)資源開(kāi)銷增加；反之，描述事件變化的信息越粗糙。第十三頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一怎樣表示時(shí)間？2014/05/16t1t2時(shí)間點(diǎn)（instant）：時(shí)間軸上的點(diǎn)（與時(shí)間粒度相關(guān)）。粒度為“天”,2014年5月16日是時(shí)間點(diǎn)；粒度為“秒”，2014年5月16日0時(shí)0分0秒。時(shí)間區(qū)間（period）：給定兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)t1和t2（t1≤t2），以t1為始點(diǎn)和以t2為終點(diǎn)的時(shí)間區(qū)間[t1,t2）一般采用“左閉右開(kāi)”形式。

時(shí)間跨度(interval)：指持續(xù)的一段時(shí)間，其基本特征是表示該段時(shí)間的長(zhǎng)度?！?0天”、“28小時(shí)”等。用一個(gè)整數(shù)表示。第十四頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一（1）時(shí)間點(diǎn)與時(shí)間跨度運(yùn)算設(shè)p、p1、p2是時(shí)間點(diǎn)類型，len是時(shí)間跨度。

時(shí)間點(diǎn)和時(shí)間跨度加法運(yùn)算：p+len=len+p，在時(shí)間軸上為從時(shí)間點(diǎn)p向右平移了len個(gè)單位，結(jié)果仍然是一個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

時(shí)間點(diǎn)和時(shí)間跨度減法運(yùn)算：p-len，表示從時(shí)間點(diǎn)p開(kāi)始向左平移len個(gè)時(shí)間單位，結(jié)果仍然是一個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

時(shí)間點(diǎn)和時(shí)間點(diǎn)的減法運(yùn)算：當(dāng)p1=<p2時(shí)，時(shí)間點(diǎn)p2減去時(shí)間點(diǎn)p1的結(jié)果定義為一個(gè)時(shí)間跨度len，該時(shí)間跨度len記為p1–p2，表示p1和p2之間的距離。時(shí)間運(yùn)算(一)第十五頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）時(shí)間區(qū)間與時(shí)間跨度間運(yùn)算P=[Ps，Pe]、P1=[P1s,P1e],P2=[P2s,P2e]是時(shí)間區(qū)間，len是時(shí)間跨度。①時(shí)間區(qū)間與時(shí)間跨度加法：P+len=len+P=[Ps+len，Pe+len]，在時(shí)間軸上表示時(shí)間區(qū)間P向右平移了len個(gè)時(shí)間單位。②時(shí)間區(qū)間與時(shí)間跨度減法：P–len=[Ps-len，Pe-len]。P–len在時(shí)間軸上表示時(shí)間區(qū)間P向左平移了len個(gè)時(shí)間單位。③時(shí)間區(qū)間與時(shí)間區(qū)間減法：時(shí)間區(qū)間P1減去時(shí)間區(qū)間P2定義為當(dāng)P2s≦P1e時(shí)，P1–P2=P1e–P2s；當(dāng)P2e≦P1s時(shí)，P1–P2=P1s–P2e。P1–P2在時(shí)間軸上表示兩個(gè)時(shí)間區(qū)間P1和P2之間的距離。時(shí)間運(yùn)算（二）第十六頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）時(shí)間跨度間運(yùn)算對(duì)于兩個(gè)時(shí)間跨度可以定義相應(yīng)的加法、減法和除法運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果仍然為一個(gè)時(shí)間跨度。在兩個(gè)時(shí)間跨度相除時(shí)需要保證商也是一個(gè)整數(shù)。由于時(shí)間跨度是整數(shù)，因此時(shí)間跨度和整數(shù)也可以進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算。設(shè)len為時(shí)間跨度，i是一個(gè)整數(shù)，則可以定義len與i的乘法與除法運(yùn)算如下：①len×i=i×len，運(yùn)算結(jié)果仍然是一個(gè)時(shí)間跨度。②len÷i，運(yùn)算結(jié)果仍然是一個(gè)時(shí)間跨度。（4）常用時(shí)間元素聚集函數(shù)設(shè)p1、p2是時(shí)間點(diǎn)，P=[Ps,Pe]是時(shí)間區(qū)間，相關(guān)聚集運(yùn)算可以定義如下：min(p1,p2)，max(p1,p2)，begin(P)=Ps，end(P)=Pe，length(P)=Pe–Ps時(shí)間運(yùn)算（三）第十七頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一事件與狀態(tài)一個(gè)對(duì)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(gè)對(duì)象相對(duì)穩(wěn)定或一個(gè)持續(xù)的量變進(jìn)化過(guò)程（時(shí)間段表示）。事件反映對(duì)象由一個(gè)狀態(tài)變化到另一不同狀態(tài)的過(guò)程（時(shí)刻表示）。第十八頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一（1）事件-事件：作為時(shí)間點(diǎn)E與時(shí)間點(diǎn)F之間的三種方向關(guān)系。1）時(shí)間方向關(guān)系3.時(shí)態(tài)關(guān)系第十九頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）事件—狀態(tài)：作為時(shí)間點(diǎn)E與時(shí)間區(qū)間X之間存在五種方向關(guān)系第二十頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）狀態(tài)-狀態(tài)：時(shí)間區(qū)間X與時(shí)間區(qū)間Y之間存在十三種方向方向關(guān)系（據(jù)Allen）第二十一頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一狀態(tài)-狀態(tài)：時(shí)間區(qū)間X與時(shí)間區(qū)間Y之間存在十三種方向方向關(guān)系（二）第二十二頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一上述13種時(shí)間關(guān)系中，有6對(duì)關(guān)系可以互相轉(zhuǎn)換。Before(P1,P2)=After(P2,P1)During(P1,P2)=Contains(P2,P1)Overlap(P1,P2)=Overlap-1(P2,P1)Meets(P1,P2)=Meets-1(P2,P1)Starts(P1,P2)=Starts-1(P2,P1)Finishes(P1,P2)=Finishes-1(P2,P1)Equals(P1,P2)=Equals(P2,P1)第二十三頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一主要有：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）。2）時(shí)間拓?fù)潢P(guān)系（一）第二十四頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一時(shí)間拓?fù)潢P(guān)系（二）第二十五頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一作業(yè)空間拓?fù)潢P(guān)系+時(shí)間拓?fù)潢P(guān)系=繪制時(shí)空關(guān)系表。要求：空間維面-面之間八種拓?fù)潢P(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(shí)間維狀態(tài)-狀態(tài)之間十三種時(shí)間拓?fù)洌ǚ较颍╆P(guān)系（BEFORE、MEETS、OVERLAPS、STARTS、START-1、DURING、CONTAINS、FINISHES、FINISH-1、OVERLAP-1、MEET-1、AFTER、EQUAL）第二十六頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一4.時(shí)空演化

GIS不但要能表達(dá)實(shí)體及其相互關(guān)系,而且應(yīng)該能夠表達(dá)以時(shí)間為主線的時(shí)空對(duì)象的演替過(guò)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T1T4TnT2T3第二十七頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一1）時(shí)空演化分類實(shí)體的時(shí)空變化過(guò)程包括屬性隨時(shí)間的變化和空間隨時(shí)間的變化。根據(jù)不同主導(dǎo)變化、變化的頻繁程度及應(yīng)用對(duì)變化的重視的程度,可將應(yīng)用分類：屬性及其變化主導(dǎo)的應(yīng)用空間及其變化主導(dǎo)的應(yīng)用屬性與空間變化同等重要的應(yīng)用第二十八頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一2）屬性演化

屬性及其變化所主導(dǎo)的變化，通過(guò)演替對(duì)象版本或新對(duì)象的產(chǎn)生，共用相同的空間屬性集,其事件語(yǔ)義主要與具體應(yīng)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。第二十九頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一2）空間演化空間演化相對(duì)復(fù)雜，對(duì)其變化本質(zhì)的探討是建立時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)，也是建立時(shí)空功能框架的前提。Claramunt將空間實(shí)體的空間變化總結(jié)為三類基本時(shí)空過(guò)程:單個(gè)實(shí)體的空間演化涉及土地劃撥中多個(gè)實(shí)體的空間演化實(shí)體之間具有函數(shù)關(guān)系的空間演化第三十頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一（1）單個(gè)實(shí)體空間演化第三十一頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）實(shí)體之間具有函數(shù)關(guān)系的空間演化第三十二頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）土地劃撥中多個(gè)實(shí)體間的空間演化（四維地籍的建立與分析，郭仁忠等，2014）第三十三頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一相關(guān)資料Allen,J.Towardsageneraltheoryofactionandtime.1984G.E.Langran.Timeingeographicinformationsystems，

1990.Claramunt,C,BinJ.Anintegratedrepresentationofspatialandtemporalrelationshipsbetweenevolvingregions.JournalofGeographicSystem,2001魏海平.時(shí)空GIS建模研究與實(shí)踐，2007曹聞.時(shí)空數(shù)據(jù)模型及其應(yīng)用研究，2011郭仁忠等四維地籍的建立與分析，2014第三十四頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二部分第三十五頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.數(shù)據(jù)的時(shí)間維度用戶自定義時(shí)間（User-definedTime）是用戶根據(jù)自身需要或理解而定義的時(shí)間，這種時(shí)間的取值通常為時(shí)間點(diǎn)，相應(yīng)語(yǔ)義由用戶應(yīng)用本身予以解釋。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常將基于用戶定義時(shí)間的時(shí)間域與其它普通屬性域同等看待，相應(yīng)操作與對(duì)普通字符串操作并無(wú)本質(zhì)差別。例如，“生日”可能不是一種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型，但用戶可以根據(jù)需要定義一個(gè)具有“生日”數(shù)據(jù)類型的屬性，相應(yīng)元組中對(duì)應(yīng)的該屬性的值為“1985-10-21”，那么這就是一種用戶自定義時(shí)間1)用戶自定義時(shí)間第三十六頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一2)有效時(shí)間有效時(shí)間（ValidTime）是指一個(gè)對(duì)象（事件）在現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)生并保持的那段時(shí)間，或者該對(duì)象在現(xiàn)實(shí)世界中為真的時(shí)間。有效時(shí)間值的含義依賴于具體應(yīng)用，取值是否有效由具體應(yīng)用場(chǎng)合而定，即涉及到（時(shí)態(tài)）數(shù)據(jù)約束問(wèn)題；有效時(shí)間一般具有過(guò)去時(shí)間、現(xiàn)在時(shí)間和未來(lái)時(shí)間的基本語(yǔ)義。第三十七頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一姓名身份起始有效時(shí)間終止有效時(shí)間李明助教1993年7月1日1998年5月3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now……………………姓名身份起始有效時(shí)間終止有效時(shí)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now……………………第三十八頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一3)事務(wù)時(shí)間事務(wù)時(shí)間（TransactionTime）是指對(duì)給定數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)操作,例如插入、刪除或修改的時(shí)間，是一個(gè)事實(shí)進(jìn)入并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的時(shí)間。事務(wù)時(shí)間記錄對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)更新的各種操作歷史，對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有事務(wù)或現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)變遷的歷史。事務(wù)時(shí)間處理一個(gè)事務(wù)之后就存儲(chǔ)一種數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)。任何對(duì)數(shù)據(jù)的更新只能對(duì)最后一個(gè)狀態(tài)進(jìn)行，但可查詢?nèi)我庖粋€(gè)狀態(tài)。事務(wù)時(shí)間有如下主要特點(diǎn)：事務(wù)時(shí)間的值由系統(tǒng)時(shí)鐘給出，獨(dú)立于應(yīng)用，不允許用戶對(duì)事務(wù)時(shí)間進(jìn)行任何修改。事務(wù)時(shí)間不能晚于當(dāng)前時(shí)間，它反映數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際操作的時(shí)間，不能表示未來(lái)時(shí)間。第三十九頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一姓名出生年月職務(wù)張?zhí)m1964年1月講師張?zhí)m1964年1月副教授張?zhí)m1964年1月副處長(zhǎng)任職時(shí)間開(kāi)始時(shí)間結(jié)束時(shí)間1994.91998.81998.91999.81999.9now自定義時(shí)間有效時(shí)間事務(wù)時(shí)間（數(shù)據(jù)操作）第四十頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一姓名出生年月職稱工資有效時(shí)間李小山196009講師1000(199809，now)張又寶196411副教授1700(199803，now)1998－12－18姓名出生年月職稱工資有效時(shí)間李小山196009講師10001300(199809，199903)(199904，now)張又寶196411副教授1700(199803，now）1999－06－18姓名出生年月職稱工資有效時(shí)間李小山196009講師10001300(199809，199903)(199904，now)張又寶196411副教授教授17002100(199803，200003)(200004，now）

2000－09－18姓名出生年月職稱工資有效時(shí)間李小山196009講師副教授100013001800(199809，199903)(199904，200103)(200104，now)張又寶196411副教授教授17002100(199803，200003)(200004，now)

2002－06－18

事務(wù)時(shí)間第四十一頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一表中的事務(wù)時(shí)間體現(xiàn)在什么地方呢？在圖3中有四個(gè)表，每個(gè)表的左邊都對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)間值，分別是1998-12-18、1999-06-18、2000-09-18和2002-06-18，這四個(gè)時(shí)間點(diǎn)就是我們所說(shuō)到的事務(wù)時(shí)間，分別表示相對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)表更新操作的時(shí)間。我們用一根數(shù)軸來(lái)表示事務(wù)時(shí)間，數(shù)軸是從系統(tǒng)支持的最小的那個(gè)時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始一直向無(wú)限延伸，事務(wù)時(shí)間的取值就是這個(gè)時(shí)間軸中的某一點(diǎn)或是某些點(diǎn)。第四十二頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一如果一個(gè)元組是在數(shù)據(jù)庫(kù)建立之前有效，那么它在數(shù)據(jù)庫(kù)中的第一次事務(wù)時(shí)間，就是建立該數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間，直至此時(shí)這個(gè)元組的有效性才被體現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)元組無(wú)效后，倘若數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有進(jìn)行與事務(wù)時(shí)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(lái)的。同樣，該元組倘若要失效的話，必須要有新的事務(wù)時(shí)間才可能體現(xiàn)出來(lái)。沒(méi)有事務(wù)時(shí)間，元組的有效性是沒(méi)有辦法體現(xiàn)的；沒(méi)有有效時(shí)間，僅有事務(wù)時(shí)間，數(shù)據(jù)庫(kù)的元組僅僅是一個(gè)個(gè)孤立的快照。第四十三頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.時(shí)間變量now的英文語(yǔ)義是當(dāng)前時(shí)間。now隨當(dāng)前時(shí)間變化而變化，記錄隨時(shí)間變化的信息，其有效值依賴于當(dāng)前時(shí)間。例如，考慮銀行維護(hù)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(kāi)戶并存了2萬(wàn)元，存款額自開(kāi)戶之日生效。若沒(méi)有新交易發(fā)生，存款額有效時(shí)間就一直延續(xù)。隨著時(shí)間演進(jìn)，每天對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新以正確反映有效時(shí)間顯然不切實(shí)際，此時(shí)，使用now變量就能很好解決這個(gè)問(wèn)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(dāng)前”時(shí)間一直有效，從而避免了頻繁的時(shí)間更新，在實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)很大便利。第四十四頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一uc是“UntilChanged”的縮寫，主要是用來(lái)表示事務(wù)時(shí)間中的相應(yīng)情況。uc語(yǔ)義為“直到數(shù)據(jù)發(fā)生改變的時(shí)間”。在應(yīng)用過(guò)程中，uc比now具有更精確的語(yǔ)義解釋。事務(wù)時(shí)間期間[TTs，TTe]中的TTs表示事務(wù)的起始時(shí)間，TTe表示事務(wù)的終止時(shí)間，當(dāng)插入一個(gè)元組時(shí)，將TTs初始化為插入時(shí)的當(dāng)前時(shí)間，TTe時(shí)間記為uc，若刪除一個(gè)元組，則將該元組的TTe值uc改為當(dāng)前時(shí)間，這個(gè)元組在邏輯上刪除。數(shù)據(jù)庫(kù)更新集合了插入和刪除兩種操作。第四十五頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)通常只保留一個(gè)企業(yè)或單位的當(dāng)前狀態(tài)。由于客觀事物總是要隨著時(shí)間發(fā)展變化，當(dāng)前狀態(tài)會(huì)被進(jìn)一步發(fā)展的狀態(tài)所取代。常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)作為時(shí)間維度上的一個(gè)快照，在一般意義下是不會(huì)保存歷史數(shù)據(jù)的。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以將元組的生命周期用一個(gè)屬性表示，即將時(shí)間作為普通屬性進(jìn)行操作。既然時(shí)間作為了普通屬性，則當(dāng)進(jìn)行關(guān)系操作例如查詢與更新，就不可避免需要對(duì)時(shí)間屬性進(jìn)行關(guān)系運(yùn)算（關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算）。第四十六頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一對(duì)這個(gè)關(guān)系表執(zhí)行下述SQL語(yǔ)句SELECTsalary,VTs,VteFROMTR常規(guī)查詢結(jié)果應(yīng)該的查詢結(jié)果第四十七頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一四種時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)類型快照數(shù)據(jù)庫(kù)——支持時(shí)間數(shù)據(jù)類型歷史數(shù)據(jù)庫(kù)——支持有效時(shí)間回滾數(shù)據(jù)庫(kù)——支持事務(wù)時(shí)間雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)——支持有效時(shí)間和事務(wù)時(shí)間第四十八頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一1）快照數(shù)據(jù)庫(kù)以特定時(shí)刻瞬間快照建立模型?？煺諗?shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法表示屬性與時(shí)間的關(guān)系，沒(méi)有維護(hù)狀態(tài)變遷的能力，只進(jìn)行當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)的查詢和更新，不能進(jìn)行以往歷史數(shù)據(jù)的查詢，而且隨著時(shí)間演進(jìn)，其更改的歷史數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。快照數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際上是一種非時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，它反映數(shù)據(jù)的當(dāng)前狀態(tài)，時(shí)間推移將導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)不斷改變，新?tīng)顟B(tài)將覆蓋舊的狀態(tài)。快照數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)狀態(tài)變遷由事務(wù)實(shí)現(xiàn)，一旦事務(wù)提交，其狀態(tài)變遷就立即生效，原來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)也就完全丟失。第四十九頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一快照數(shù)據(jù)庫(kù)中無(wú)法表示屬性與時(shí)間的關(guān)系，沒(méi)有維護(hù)狀態(tài)變遷的能力，不能夠進(jìn)行與時(shí)間相關(guān)的任何工作，快照數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法回答以下一些問(wèn)題。“raul何時(shí)當(dāng)?shù)闹v師？（如果他現(xiàn)在是副教授）”（歷史查詢）“2006年9月18日的記錄中，Green的職務(wù)是什么？”（歷史查詢）“在過(guò)去的3年里，該大學(xué)有多少人從副教授提升為正教授？”（趨勢(shì)查詢）“明年，Raul還會(huì)成為正教授么？”（未來(lái)查詢）“jones上個(gè)月被提升為副教授”（記錄更新）第五十頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一2）回滾數(shù)據(jù)庫(kù)回滾數(shù)據(jù)庫(kù)(RollbackDatabase)支持事務(wù)時(shí)間，它按事務(wù)時(shí)間進(jìn)行編址，保存了過(guò)去每次事務(wù)提交，狀態(tài)演變之前的狀態(tài)?；貪L數(shù)據(jù)庫(kù)記錄了數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)變化歷史，它實(shí)現(xiàn)的是事務(wù)時(shí)間軸。任何一個(gè)更新語(yǔ)句的執(zhí)行將產(chǎn)生一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)。新?tīng)顟B(tài)不會(huì)覆蓋舊的狀態(tài)。因此沒(méi)有數(shù)據(jù)會(huì)被物理刪除。通過(guò)將一個(gè)元組的事務(wù)結(jié)束時(shí)間設(shè)為執(zhí)行語(yǔ)句的當(dāng)時(shí)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)元組在語(yǔ)義上的“刪除”。事務(wù)時(shí)間區(qū)間可以看成是該元組在快照數(shù)據(jù)庫(kù)中存在的歷史。第五十一頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一IDNAMEBIRTHDAYSALARY100張三1974.1.13000IDNAMEBIRTHDAYSALARY100張三1974.1.15000IDNAMEBIRTHDAYSALARYTTSTTE100張三1974.1.130001998.11999.1100張三1974.1.150001999.1∞表1（1998.1）表3表2（1999.1）第五十二頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一回滾數(shù)據(jù)庫(kù)不足之處也很為明顯，主要表現(xiàn)如下：1）回滾數(shù)據(jù)庫(kù)因?yàn)槭前凑帐聞?wù)時(shí)間編址，記錄的是數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)變遷的歷史，而不是現(xiàn)實(shí)世界變化的歷史，現(xiàn)實(shí)世界中元組的屬性在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)（屬性的有效時(shí)間）變化了，但是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)沒(méi)有執(zhí)行事務(wù)，即數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)時(shí)間沒(méi)有改變，那么此時(shí)，元組的時(shí)變屬性的改變?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)中根本沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。2）過(guò)去元組的錯(cuò)誤決不可以更正，而只能查看。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)元組有錯(cuò)誤的時(shí)候，如果此事務(wù)已經(jīng)提交的話，我們就無(wú)能為力了，所能做的工作只能是等待下次系統(tǒng)的事務(wù)時(shí)間進(jìn)行新的改動(dòng)。但是，改動(dòng)的只是提交前的數(shù)據(jù)庫(kù)，即最近一個(gè)事務(wù)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，在此之前的狀態(tài)不能再改變。3）回滾數(shù)據(jù)庫(kù)的冗余太多。在前一個(gè)事務(wù)時(shí)間內(nèi)提交的數(shù)據(jù)，即使在下一個(gè)事務(wù)時(shí)間沒(méi)有數(shù)據(jù)的改變或者改變甚小也需要進(jìn)行所有的數(shù)據(jù)的重新輸入及儲(chǔ)存，這種冗余是較大的，特別是那種時(shí)變較小的情況。第五十三頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一3）歷史數(shù)據(jù)庫(kù)NoNameBirthdayTitle019504478Peter1969-6-6Lectuere019504479James1966-7-8Prof.019504480Bush1963-8-16Prof.對(duì)于“Peter5年前是否為講師？”第五十四頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一

記錄事實(shí)的有效時(shí)間的數(shù)據(jù)庫(kù)稱為歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)記錄了在有效時(shí)間軸上的一系列的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)，可能是過(guò)去、現(xiàn)在或?qū)?lái)。它可以被看作是記錄了事實(shí)在真實(shí)世界的變化過(guò)程。第五十五頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一

添加有效時(shí)間的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于上述問(wèn)題——“Jhon5年前是不是講師？”。假如現(xiàn)在是2003年，那么可知5年前，即1998年Jhon已經(jīng)不是講師，而是副教授。第五十六頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一歷史數(shù)據(jù)庫(kù)上的查詢語(yǔ)言必須具有有效時(shí)間演算能力。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)主要特點(diǎn)是支持有效時(shí)間，數(shù)據(jù)冗余度小，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。但是也存在一些不知，主要不足之處是：不支持事務(wù)時(shí)間，不可以象回滾數(shù)據(jù)庫(kù)一樣對(duì)以前的某一個(gè)狀態(tài)進(jìn)行查詢。第五十七頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一3）雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)

回滾數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)各具優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)庫(kù)，使它既支持事務(wù)時(shí)間又支持有效時(shí)間，這就是雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)（BitemporalDatabase）。雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)集成了前三種類型數(shù)據(jù)庫(kù)的功能特性，儲(chǔ)存了數(shù)據(jù)庫(kù)和現(xiàn)實(shí)世界兩者發(fā)展的歷史。第五十八頁(yè)，共六十七頁(yè)，編輯于2023年，星期一雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)由時(shí)態(tài)關(guān)系組成，其時(shí)態(tài)關(guān)系是一個(gè)四維結(jié)構(gòu)。其中兩維是屬性和元組，另外兩維是事務(wù)時(shí)間和有效時(shí)間，一個(gè)時(shí)態(tài)關(guān)系可以看成是一個(gè)歷史關(guān)系的序列。對(duì)時(shí)態(tài)關(guān)系的一個(gè)回滾操作則是選取了一個(gè)特定的歷史關(guān)系，可對(duì)該歷史關(guān)系進(jìn)行查詢。而每一個(gè)事務(wù)則引起一個(gè)新的歷史關(guān)系的