基于拓扑关系的时空数据库拓扑查询的分析

《基于拓扑关系的时空数据库拓扑查询的分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、哈尔滨理工大学工学硕士学位论文1．1研究背景和意义1．1．1研究背景第1章绪论时态数据库和空间数据库作为现代数据库的两个分支，都已经发展得比较成熟，也出现了支持时态和空间数据库的商业系统DBMS，如GIS系统等。但随着数据库技术发展，用户提出了更高的要求，如：当用户需要查询行进的飞机某一时刻是否穿越暴风雪时，单独的时态和空间数据库都无法满足，在这种情况下时空数据库的诞生成为必然。现实生活中的任何实体都有其时间(时态)和空间特性。在许多现实应用中实体本身及实体之间的时态、空间、时空关系往往成为人们需要对实体进行处理的主要方面。例如：天文、地理信息管理、城市规划、交通管理、

2、天气预报、生态管理等等，这些应用的共同点是：要求能够比较真实的记录并处理实体的时态信息、空间信息、空间信息随时态的变化而发展变化的信息等。这也要求面向这类应用的数据库系统除了能处理基本类型(BasicTypes)的数据外，还必须能处理空间类型(SpatialTypes)(描述静态的空间对象的空间信息)，时态类型(TemporalTypes)(描述对象的时态信息)和时空复合类型(Spatio-TemporalDataTypes)(描述动态空间对象的空间信息随时态的变化而发展变化的信息)n1。但现有的各种数据库或者只能有效处理时态对象(时态数据库)，或者只能有效处理静态的空

3、间对象(空间数据库)口1，目前还没有能有效处理动态空间对象的数据库管理系统出现。因此，有必要将时态和空间结合，将空间数据库赋予时态特征，将时空作为整体来研究新的数据库一时空数据库(Spatio．TemporalDatabase，STDB)。空间数据库的研究侧重于对数据库中对象的几何模型和空间查询方面的支持，仅能存储空间信息的当前状态；时态数据库的研究则主要关注数据的当前信息和历史信息的处理和扩展，即有效时间和事务时间的表达，不能处理空间信息，这些不足限制了对移动对象的管理。时空数据库是能够同时处理时态数据和空间数据的数据库系统。在时空数据库中通常管理着两类空间对象，一类

4、是静态的空间对象，如山脉、道路、河流以及城市等；另一类则是移动对象，所谓移动对象就是指随时间的变化位置也在不断变化的物体。移动对象的特点哈尔滨理工大学工学硕士学位论文是在任意时刻都同时具有时间和空间特性。尽管传统的数据库技术为移动对象的管理提供了基础，但要在数据库中表示移动对象的信息，还需要考虑移动对象所独有的特性，即移动性。而对用户来说时空数据查询是对时空数据库的最直接应用，一般通过时空查询语言来表述用户的空间查询和空间分析的请求，从而使用户能够与系统进行交互。因此，设计一种简单易用、功能强大的时空查询语言一直是时空数据库技术研究的一个重要内容。时空查询与分析是时空数

5、据库应用的核心，是其最重要和最具有魅力的功能，也是时空数据库有别于其它数据库的本质特征，但是目前时空数据库中空间分析功能的发展显得比较落后。因此，研究和发展空间分析的理论成为研究重点和热点。空间分析建立在空间目标位置和属性表达以及目标间复杂空间关系表达的基础上，若要提高空间分析能力，必须解决空间关系描述与表达。因此，研究拓扑关系成为促进时空数据库更大发展的迫切要求，对推动时空数据库的发展有着重要的意义。1．1．2课题研究意义时空数据库就是同时能够处理时态和空间数据的数据库系统。虽然时态数据库和空间数据库技术已经发展的日趋成熟，但是将二者有机融合的时空数据库技术仍然处于起

6、步阶段，目前还没有任何一个专门的时空数据库管理系统。这也给研究者提供了更大的发展空间。时空数据库有下列几个方面的特性：1．动态性传统的数据库系统对数据进行静态或准动态的数据库管理。在数据库更新时，过时的数据将从数据库中删除。在时间数据库中，过时的数据不再从数据库中删除，对历史数据也可以进行更新，使系统和现实世界一直保持着全方位的动态交换。2．全面性由于时间数据库是所有数据的集合体，它与现实数据库不同，可以提供任何时刻和时间段的数据，使数据库成为真正意义上的数据库。正是由于时空数据库有动态性和全面性两个特点，这尤其要求对其数据库进行时空分析和推理研究，而拓扑分析是空间分析

7、中的重中之重。这就使得课题针对时空拓扑分析和查询的研究有着重要的意义：1．使数据库成为真正意义上的资源清单目前的数据库基本上不存储旧的、过时的数据，而时空数据库则包括任何历史数据，使数据库可以成为任何一个系统和部门的完整的电子信息档案库。哈尔滨理T大学T学硕士学位论文2．为动态监测和分析提供了丰富的数据一方面，它可以为分析提供横向的现实和纵向的历史数据，对历史、当前和将来进行对比、分析、监测和预测预报，从而为预测预报系统、决策支持系统和其他分析系统服务‰们时空数据库和时间地理信息系统对所有与地理信息有关的领域有广泛的应用前景。特别是对经常