时空数据库

二、主要研究内容
2.3、时空数据查询 时空查询处理主要研究时空查询的代价模型和时空查询 的优化执行策略。 具体的查询策略包括：窗口查询、运动对象最近邻查询、 TP查询和LB查询等
二、主要研究内容
2.3、时空数据查询 （1）窗口查询 正向查询：查找在t时刻或时间区间[t’,t”]内v的取 值，用传统方法解决。 反向查询：在时间序列中查找等于值c或值域范围 [c1<v<c2]的时间点，也叫值查询。 现实生活种植对某一段时间内发生的事件感兴趣，即 许多反向查询仅涉及一段时间区间，而不是整个时间区间， 这样时间序列窗口查询就成为反向查询与正向查询的合成。
二、主要研究内容
2.1、时空数据建模 （1）时空概念模型 时空概念模型主要是用来构建对空间对象进行抽象描 述所必需的符号与形式化表示，它是时空数据库系统应用 开发的一个重要步骤。下面归纳几种时空概念模型。 ① 扩展现有传统概念模型。 ② 基于现有的时空概念模型。
二、主要研究内容
2.1、时空数据建模 （2）时空数据模型 时空数据模型是指建立时空对象的数据模型。一般地， 可以通过时态数据库或空间数据库扩展来对时空数据进行建 模。 ① 在时态数据库中加入空间属性与空间操作来进行时空建模。 ② 在空间数据库中加入时间属性与时间操作来进行时空建模。
三、时空数据库的应用
（2）涉及离散变化的时空对象的应用。 这样的应用所涉及的时空对象有一个空间位置，并且 它们的空间属性，如形状和位置都可能随时间离散变化。这 类应用包括地籍管理、城市区划管理、地表植被变化监测、 疾病传染区域的监测等等。
三、时空数据库的应用
（3）涉及连续移动并且形状也同时变化的时空对象的应用。 这类应用一般与环境相关，例如风暴监视与预测、森 林火灾监控、海上石油污染监控以及种群的迁移等等；另外， 生物信息处理应用也属于这类应用，例如一个细胞在运动过 程中可能会同时改变形状。
一、时空数据库简介
1.3、部分术语定义
时空变化(Spatiotemporal Changes)：空间对象随时 间而发生的变化。 连续时空交化：指空间对象随时间连续变化，在时空数 据库中称为运动(motion)。 离散时空变化：指空间对象的时空变化是间隔的。
时空对象：具有时空变化的空间对象。
时空数据：时空对象随时间而变化的空间数据。 对时空数据的管理能力是时空数据库与时态数据库、空 间数据库的主要区别。
谢 谢
时空数据库
一
• 时空数据库介绍 • 主要研究内容
• 时空数据库的应用
二
三
一、时空数据库简介
1.1、概述-时空数据库的产生
在当今强劲发展的互联网世界，无线技术与定位技术相互 结合，共同发展，使现在的应用程序能够处理移动的对象的位置 数据，此如车辆、无线设备的用户、海上运输等。也有其他的一 些非时空对象应用程序依靠无线定位技术来取样一些连续的、多 维的变量信息。这类应用程序都建立在大量时空对象信息的收集 的基础之上，于是空间——时间数据库(简称时空数据库)就产生了。 时空数据库用来管理大量动态数据对象，在现在出现的大量处理 动态对象的应用程序中越来越重要(比如，交通控制、气象监测、 移动计算等)。 过去，空问数掘库和时态数据库是两个相互独立、毫不相 关的研究领域。自20世纪90年代开始，空间数据库和时态数据库 的研究者逐渐认识到各自研究领域罩存在的一些问题以及两者之 间存在的联系，并开始探索将空间数掘库和时态数据库相结合的 相关技术，由此产生了一个新的研究领域——时空数据库 (Spatiotemporal Database)。
二、主要研究内容
2.1、时空数据建模 （3）具体建模方式 ① 基于属性建模 属性突然变化 属性渐进变化 ② 基于位置建模 位置突然变化 位置渐进变化 ③ 同时基于属性与位置建模 属性和位置突然变化 属性和位置渐进变化 属性突然变化而位置渐进变化 属性渐进变化而位置突然变化
二、主要研究内容
2.1、时空数据建模（续）
二、主要研究内容
2.3、时空数据查询 （3）TΒιβλιοθήκη Baidu查询 对于与预测性时空数据库(Predictive Spatio Temporal Database)，Tao与Papadias指出由于对象的运动型可能使传统 查询结果对于时空数据库而言是不够的。提出了TP查询 (Time -parameterized),返回结果R及其失效时间T以及在T后的 记过变化。扩展到连续查询，连续跟踪查询结果直到结果变 化满足某个条件为止。
一、时空数据库简介
1.2、概念
• 时空数据库(Spatio-Temporal DataBases, STDB)在二十 世纪八十年代末开始受到人们的重视。时空数据库是时态 数据库(Temporal DataBases, TDB)与空间数据库 (Spatial DataBases, SDB)的统一体，即包括时间与空间 要素，主要用于存储与管理位置或形状随时间而变化的各 类空间对象。
二、主要研究内容
• 时空数据库的研究内容相当丰富，主要涉及时空对象表达、 时空数据建模、时空数据索引、时空数据查询、时空数据 库体系结构等，同时时空数据库原型系统、时空推理、时 空查询代价模型等也为时空数据库的研究带来了一定的挑 战。 • 时空数据库主要是针对对象的时空信息进行分析处理，它 通常涉及时空对象表达、时空数据建模、时空数据库体系 结构、时空数据查询和时空数据索引等几个方面的研究内 容。
二、主要研究内容
2.3、时空数据查询 （2）运动对象最近邻查询 • 最近邻居（Nearest Neighbor,NN）：对于给定对象q和对象 集P={p1,p2…,pm}(m≥1),求满足|q,pi|(pi属于P)最小的pi.q 和pi都是静止的。 • 将研究对象的运动状态扩展为静止的或运动的，就成为运 动对象最近邻查询 • 给定查询对象q及它的运动状态（运动速度和运动方向） 和初始位置，求对象q从起始位置s运动到终止位置e的过程 中对象q的一系列最近邻居的对象集合 P={p1,p2…,pm}(m≥1)。 • 运动对象最近邻查询是时空数据库的关键技术，在智能导 航、现代通信、交通控制、气象预报等各个领域都有广泛 的需求
二、主要研究内容
2.2、时空数据索引 时空索引技术是时空数据库的研究热点，相关索引方式如下： • 索引过去 （1）基于现有的空间索引：将现有的空间索引方法的基 础上加入时间要素。 （2）基于重叠与多版本结构索引：将时间和空间分开来 进行处理 （3）面向迹线的索引：优先考虑对象的迹线，而其他属 性次之。 • 索引现在：关注对象历史与现在的信息。 • 索引将来：关注对象的现在与将来的信息。
二、主要研究内容
2.1、时空数据建模 （2）时空数据模型 时空数据模型是描述现实世界中的时空对象、时空对 象的时空联系以及语义约束的模型。与传统的数据模型一样， 时空数据模型同样也分为语义型和结构型两种时空数据模型 时空语义模型侧重于时空语义的表达，以用户的观点 描述现实世界中的时空对象及对象问的时空联系，因此时空 语义模型的抽象程度较高，对模型中的要素的描述也没有严 格的形式化定义，一般独立于计算机系统。 结构型时空数据模型则直接面向时空数据在数据库中 的逻辑结构，有着严格的形式化定义(以便在计算机系统中实 现)。
（4）LB查询 LB(Location-based)查询，即可得到查询结果又可得到 查询的有效区域。
三、时空数据库的应用
时空数据库应用是以支持时空对象以及时空对象间联系为核 心的复杂应用。根据所涉及的时空对象的类型，时空数据库 应用可分为以下三类： （1）涉及连续移动的时空对象的应用。 在这种应用中，时空对象的位置随时间而连续变化，但 形状不变。与交通相关的时空数据库应用可归为这类应用， 包括车辆交通管理、轮船航行管理、飞机航线管理以及一些 军事应用(如对航母监视)等。