时空数据模型简介
时空数据库名词解释
时空数据库名词解释
时空数据库是一种处理时空数据的数据存储和查询技术。
时空数据是指跨越不同时间和空间范围的数据,例如地理位置数据、气象数据、社交媒体数据等。
在时空数据库中,数据被组织为时间戳和空间点这两个维度,并且可以根据不同的时区和地理位置进行地理位置查询。
时空数据库的主要特点包括:
1. 跨时空查询:时空数据库允许用户在跨越不同时间和空间范围的数据中进行查询,使得用户可以轻松地获取有关特定地点或事件的信息。
2. 数据集成:时空数据库可以将不同类型的时空数据集成在一起,形成一个更全面的数据集。
这有助于更好地理解和分析数据。
3. 数据可视化:时空数据库允许用户将时空数据可视化,以便更好地理解数据趋势和模式。
4. 数据建模:时空数据库允许用户对数据进行建模和分析,以便更好地预测未来的趋势和事件。
时空数据库的应用非常广泛,例如城市规划、交通运输、医疗保健、环境保护等领域。
随着数据规模的不断增长和时空数据变得越来越普遍,时空数据库将成为未来数据处理和分析的重要工具。
时空数据模型标准
时空数据模型标准
时空数据模型是一种用于处理和管理具有时间和空间维度的数据的模型。
以下是一些常见的时空数据模型标准：
1.时空立方体模型（Spatio-Temporal Cube Model）：这是一种基于立方体的数据模型，将空间数据按照不同的维度进行组织和存储。
时空立方体模型可以用于表示不同时间和空间分辨率的数据。
2.时空对象模型（Spatio-Temporal Object Model）：这是一种基于对象的数据模型，将时空数据表示为具有时间和空间属性的对象。
时空对象模型可以用于表示具有复杂时空行为的数据。
3.时空索引模型（Spatio-Temporal Index Model）：这是一种用于快速查询和检索时空数据的模型，通过建立索引来提高查询效率。
时空索引模型可以基于不同的索引结构，如R 树、四叉树等。
4.时空数据仓库模型（Spatio-Temporal Data Warehouse Model）：这是一种用于存储和管理大规模时空数据的模型，将时空数据组织成数据仓库的形式。
时空数据仓库模型可以用于支持时空数据的分析和决策。
这些时空数据模型标准在不同的应用领域和数据管理系统中得到广泛应用，可以根据具体需求选择适合的标准。
地理时空数据模型研究及应用综述
国土资源国土资源LAND&RESOURCESLAND&RESOURCES44地理时空数据模型研究及应用综述□浙江省测绘科学技术研究院 王杰栋地理信息系统（Geographic I n f o r m a t i o n S y s t e m ,GIS ）的概念起源于60年代末、70年代初，其基本内容主要包括地理基础、标准化和数字化、多维结构等部分，可以反映出地理学中的区域综合能力、动态预测功能。
自1962年加拿大学者Roger. Tomlinson 建立了国际上第一个具有实用价值的加拿大地理信息系统CGIS 之后，很多国家相继建立了自己的地理信息系统。
同时，中国也完成了一批优秀的专用GIS 系统并投入使用。
地理实体主要通过空间、属性、时间等特征进行表达。
空间特征用于描述地理对象在地球表面及其附近位置的空间分布，属性特征着重描述地理对象的质量信息，时间特征则记录地理对象的时间尺度与时态关系。
然而，目前国内外的大多数GIS 系统主要局限于通过空间与属性数据来表达某一时刻地理实体的空间分布与相互关系，这并不能准确描述和描述真实世界中的时空变化。
由此，为满足动态目标与传感器等实时观测数据的要求，亟需发展一种新型地理信息系统——时态GIS （Temporal GIS, TGIS ）。
一、TGIS 数据模型（一）时空立方体模型Hägerstrand 于1970年提出了时空立方体模型（Space-Time cube, ST-Cube ），其最初被应用于分析人类的迁徙状态并取得了较好的效果。
基于此模型，我们可以直观地描述地理空间实体的位置随时间序列的演变情况，其形成的运动轨迹称为时空路径。
不难理解，若一个时空路径为垂线段则表示地理实体在该时间跨度内的空间位置保持不变，若时间路径为倾斜线段则表示地理实体在时间跨度内发生了移动，且移动速度可以用斜率的倒数来表示。
（二）快照序列模型快照序列模型通常包括矢量快照模型和栅格快照模型。
地空一体化战场时空数据组织模型及应用
地空一体化战场时空数据组织模型及应用近年来，随着战场从单一层面向多层面发展，地空一体化战场出现，使得地面和空中作战单元沿着地面和航空空间共同进行战斗。
在这种新型的空地联合作战环境中，数据的有效组织和利用是决定作战胜负的关键因素。
有效的组织、处理和有效地利用战场数据是实现战场整合管理的基础，地空一体化战场时空数据组织模型及应用正是从这个角度出发，研究地空一体化战场中的时空数据组织与利用。
一、地空一体化战场时空数据组织模型地空一体化战场中，时空数据组织模型是地面和航空空间中作战单元处理不同类型信息的基础。
这种新型战场中的时空数据组织模型，主要是根据作战单元的不同位置、时间、方向、范围、作战任务等因素，建立数据组织模型，分析战场中对象的空间结构，有效地看清战场整体状况，从而形成科学、有效、全面的组织模型。
在建立时空数据组织模型的过程中，首先要明确作战单元所处的地空环境，其次要确定作战单元的位置、方向、范围等参数，再根据实际情况建立相应的空间数据组织模型，最后对作战单元的实时信息进行数据处理。
建立的数据组织模型可以有效地帮助作战单元实现空间数据的组织和处理，使得作战单元可以有效地从战场数据中获取有用信息，实现有效战斗管理。
二、地空一体化战场时空数据组织模型及应用地空一体化战场时空数据组织模型及应用也包括从数据采集、数据处理、数据分析到数据应用等过程。
此外，在建立模型中，还要考虑到网络体系的设计，以保证信息的流通和有效传输。
具体来说，首先要实现数据采集，主要要求对不同类型的战场信息及数据进行有效采集，确保这些信息和数据的有效性和准确性；其次要建立时空数据处理系统，确保数据的准确性和可靠性，提高数据处理和分析的效率；第三要建立时空数据分析模型，将不同的数据进行整合分析，有助于作战单元对战场完整的把握；最后要进行有效的数据应用，准确地把握战场实际状况，及时有效地修正作战计划，从而更好地实现一体化的战场控制。
总之，从地空一体化战场中进行数据组织和利用，建立地空一体化战场时空数据组织模型及应用，有助于作战单元有效地实现战斗管理，从而取得战斗胜利。
时空数据模型
2.建立非遗文化空间时空 数据模型的关键
2.1 时空特性 2.2 载体类型
把握非遗文化空间的时空特征， 理清非遗文化空间载体的类型， 并对其进行时空表达，是建立 非遗文化空间时空数据模型的 关键。
非遗文化空 间的基
• 为了更好地表达非遗文化空间对象的行 为特性和变化原因，本模型中讨论的 “事件”和“过程”都是在特定尺度下 的划分。
3.1 模型的主要构成
事件
事件的类型、发生的时间、 地点、参与者、事件产生 的原因等。
过程
被用来描述事件，主要是指对 象演化进程中相邻两个状态间 的系列操作，这些操作最终引 起对象发生由量到质的变化。
感谢您的聆听
籍贯地、工作地等的空间分布格局，描 述传承人在不同发展时期的空间动态。
4.2 载体数据采集及表达
数据采集
整理出孝感雕花剪纸相关资源信息 123 条， 时间跨度为: 1950年 1 月 1 日至 2017 年 12 月 31 日。其中，围绕传承人建立的数据信息 如图。
提取传承人相关的事件( 包括发生的时间、 范围、过程与变化等) 、空间位置及状态等 信息，并建立空数据库。时空数据模型构建
——非物质文化遗产文化空间
目录
1. 概述
2. 建立非遗文化空间时空
数据模型的关键
非遗非遗文化空间的时
3. 空数据模型
4. 案例
1.概述
1.1 背景及意义 1.2 时空数据模型
1.1 背景及意义
• 非物质文化遗产 是一种产生于特定时空、以人为依托而进行世代相承的活态艺术。 • “文化空间”，即“具有特殊价值的非物质文化遗产的集中表现”，是非遗不可分割的
时空数据库的建模与查询技术研究
时空数据库的建模与查询技术研究摘要：时空数据库是一种专门用于存储、管理和查询时空数据的数据库系统。
随着时空数据的广泛应用，如位置服务、交通管理、环境监测等，时空数据库的建模和查询技术逐渐成为研究的热点。
本文围绕时空数据库的建模和查询技术展开研究，介绍了时空数据库的概念和特点，分析了时空数据建模的方法，探讨了时空查询语言和时空索引技术，并对未来时空数据库技术的发展趋势做出了展望。
1. 引言在当今信息时代，时空数据的重要性日渐凸显。
时空数据是指具有时序和空间属性的数据，如交通流量数据、卫星遥感数据等。
传统的关系数据库无法存储和管理时空数据，因此时空数据库的建立具有重要的意义。
2. 时空数据库的概念与特点时空数据库是一种专门用于存储和管理时空数据的数据库系统。
它具有以下特点：2.1 时序性：时空数据的一个重要特点是具有时序性，时空数据库需要能够存储和处理时间上的变化。
2.2 空间性：时空数据同样具有空间性，时空数据库需要提供空间查询和分析的能力。
2.3 多维性：时空数据的属性通常具有多个维度，时空数据库需要提供多维数据分析的功能。
3. 时空数据的建模方法时空数据的建模是时空数据库设计的关键步骤，常用的建模方法包括对象关系模型、格网模型和网格空间模型。
3.1 对象关系模型：基于对象关系模型的建模方法将时空数据建模为对象和关系的集合，适用于小规模的时空数据。
3.2 格网模型：格网模型是将二维空间按照一定规则划分为格网单元，将格网单元作为基本的空间单位进行建模。
3.3 网格空间模型：网格空间模型是一种将空间划分为规则的网格，每个网格单元包含时空属性，适用于大规模时空数据的建模。
4. 时空查询语言时空查询语言是进行时空数据查询的重要手段，它扩展了传统的SQL语言，增加了时间和空间查询条件的支持。
常用的时空查询语言有TSQL和STSQL。
4.1 TSQL：TSQL是一种基于时间查询的语言，它支持时间查询条件的限定，例如查询某一时间段内的数据。
贝叶斯时空高斯过程模型
贝叶斯时空高斯过程模型全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：贝叶斯时空高斯过程模型是一种统计模型，它结合了贝叶斯统计和高斯过程，用于对时空数据进行建模和预测。
在实际应用中，贝叶斯时空高斯过程模型被广泛应用于气象预测、地震预测、人口迁移模式等领域。
本文将从概念、原理、应用等方面对贝叶斯时空高斯过程模型进行深入探讨。
一、概念贝叶斯时空高斯过程模型是一种统计模型，它基于高斯过程和贝叶斯统计的原理，用于对时空数据进行建模和预测。
高斯过程是一种连续随机变量的分布，通过其均值和协方差函数来描述变量之间的相关性。
而贝叶斯统计是一种基于贝叶斯定理的统计推断方法，通过先验分布和观测数据来更新参数的后验分布。
贝叶斯时空高斯过程模型结合了这两种方法的优势，可以对时空数据进行有效的建模和预测。
二、原理贝叶斯时空高斯过程模型的核心原理在于高斯过程的建模和贝叶斯推断。
我们假设时间和空间上的随机变量服从高斯过程，即满足高斯过程的均值和协方差函数。
然后，我们通过贝叶斯推断的方式更新参数分布，从而得到最优的模型参数。
在贝叶斯时空高斯过程模型中，我们通常会定义一个空间上的协方差函数和一个时间上的协方差函数，用来描述地点之间和时间点之间的相关性。
通过这两个协方差函数，我们可以构建一个时空协方差函数，来描述整个时空数据的相关性。
在实际应用中，我们可以通过观测数据来估计模型参数，并利用模型进行预测和推断。
三、应用贝叶斯时空高斯过程模型在各个领域都有广泛的应用。
在气象预测中，我们可以利用时空高斯过程模型来对降雨量、气温等气象数据进行建模和预测，从而提高气象预测的准确性。
在地震预测中，我们可以利用时空高斯过程模型来对地震发生地点和时间进行建模，从而提前预警地震发生的可能性。
在人口迁移模式中，我们可以利用时空高斯过程模型来对人口流动的规律进行分析，从而为城市规划和政策制定提供参考。
贝叶斯时空高斯过程模型是一种强大的统计模型，可以对时空数据进行有效的建模和预测。
时空数据模型简介资料
时空数据模型研究进展
时空数据模型的研究历程可概括为20世纪70年代 的酝酿起始阶段，80年代的开拓阶段和90年代后的 大发展阶段。前两个阶段重点主要表现为空间为主 的GIS功能研究和以时态信息处理为主的时态数据库 研究，时空结合方面涉及的很少。20世纪90年代初 期，出现了大量专门用于处理时空数据的模型和原 型系统。目前主要时空数据模型设计方法有一下几 种：一是在栅格、矢量空间模型基础上扩展时间维， 二是在时间模型基础上扩展空间维，三是面向对象 方法。
时空数据模型简介
时空数据模型是TGIS和STDB的基础。时 空数据模型通常由数据结构、数据操作和完 整性约束三部分组成（张祖勋等，1996）。 时空数据模型是一种有效组织和管理时态地 学数据、空间、专题、时间语义完整的地学 数据模型，它不仅强调地学对象的空间和专 题特征，而且强调这些特征随时间的变化， 既时态特征。建立合理、完善、高效的时空 数据模型是实现时态GIS的基础和关键。
时空立方体模型
时空立方体模型用几何立体图形表示二维图形 沿时间维发展变化的过程，表达了现实世界平面 位置随时间的演变，将时间标记在空间坐标点上。 给定一个时间位置值，就可以从三维立方体中获 得相应截面的状态，也可扩展表达三维空间沿时 间变化的过程。缺点是随着数据量的增大，对立 方体的操作会变的越来越复杂，以至于最终变的 无法处理。
（3）在地学对象认识和表达过程中，领域专家、 数据收集者和GIS技术人员存在着重要的概念差异， 导致在对象抽象方式、模型定义、数据结构和组织 方式上存在着争议。经验表明，仅仅依靠简单的时 间或空间的扩展方式是无法灵活、高效地表达时空 现象及其关系的，也不能满足时态GIS的需求。 （4）时空数据模型通用性低。目前的时态GIS主 要有一下3种实现方式：基于商业GIS系统的时态扩 展，用于科学研究的原型系统，针对特殊应用的时 空查询工具。然而这些系统大多是针对特定的应用 而设计的，只能使用特定的数据结构，通用性非常 弱。
面向对象的时空数据模型
面向对象的时空数据模型1. 引言面向对象的时空数据模型是计算机科学领域中的一个重要概念，它是一种用于描述和处理时空数据的方式。
时空数据是指在时间和空间上具有变化规律的数据，例如地理信息系统中的地理坐标、气象数据等。
面向对象的时空数据模型将时空数据抽象为对象，并通过面向对象的方法对其进行建模和处理。
本文将介绍面向对象的时空数据模型的基本概念、特点，以及在实际应用中的应用场景和重要性。
2. 面向对象的时空数据模型的基本概念面向对象的时空数据模型将时空数据抽象为对象，每个对象都具有属性和方法。
属性描述了对象的特性，方法描述了对象的行为。
通过定义不同的类，可以创建多个对象实例，实现对时空数据的描述和处理。
面向对象的时空数据模型中，常用的类包括点、线和面。
点代表一个时空位置，具有经度、纬度和时间等属性；线代表一条时空路径，由多个点组成；面代表一个时空区域，由多个线或点组成。
在面向对象的时空数据模型中，还可以定义一些常用的操作，例如空间查询、空间分析和空间可视化等。
这些操作可以通过方法来实现，并且可以方便地对时空数据进行处理和分析。
3. 面向对象的时空数据模型的特点面向对象的时空数据模型具有以下几个特点：3.1 封装性面向对象的时空数据模型通过将数据和方法封装在类中，实现了数据和操作的封装。
使用者可以通过对象的接口来操作数据，而不需要了解具体的实现细节。
3.2 继承性面向对象的时空数据模型支持继承机制，可以从父类派生出子类。
子类继承了父类的属性和方法，并可以对其进行扩展或重载。
这种继承关系使得数据模型的设计更加灵活和可扩展。
3.3 多态性面向对象的时空数据模型支持多态性，同一操作可以根据不同的对象实例执行不同的行为。
这种多态性使得数据模型的应用更加灵活和可扩展。
3.4 具体化和抽象化面向对象的时空数据模型既可以对具体的时空数据进行建模，也可以对抽象的概念进行建模。
这种具体化和抽象化的能力使得数据模型可以适应不同的应用场景。
时空数据模型名词解释
时空数据模型名词解释1.引言1.1 概述【概述】时空数据模型是一种用于描述和管理时空（时间和空间）数据的理论和方法。
随着人类社会的不断发展和科技的进步，产生的数据中包含了大量的时空信息，如地理位置、时间戳等。
这些时空数据对许多领域具有重要意义，包括地理信息系统、交通规划、气象预测、环境保护等。
因此，研究和建立一种统一的时空数据模型，以高效地存储、处理和分析这些数据，对于实现对时空信息的智能化应用具有重要意义。
时空数据模型主要涉及两个方面的内容：时间和空间。
时间维度通常指的是数据中包含的时间信息，如时间戳、时间序列等。
空间维度则涉及地理位置信息，如经纬度、行政区划等。
时空数据模型通过将时间和空间信息进行整合，可以更准确地描述现实世界中的各种现象和事件，从而为各个领域的应用提供强大的支持。
在时空数据模型中，时间和空间被视为两个重要的维度，相互交织在一起。
不同于传统的关系型数据模型，时空数据模型可以更好地处理多个时间点和空间位置之间的关系。
例如，在交通规划中，需要分析不同时段内不同位置的交通流量变化趋势，以制定合理的交通规划方案。
此时，时空数据模型可以提供一种灵活、高效的分析方法，帮助决策者做出准确、科学的判断。
本文将对时空数据模型进行详细解释和阐述，并对其中涉及的一些关键名词进行解释。
接下来的章节将依次介绍时空数据模型的概念与结构，以及其在现实应用中的意义和优势。
最后，将通过总结对时空数据模型的重要性进行回顾，并展望未来的发展方向。
通过本文的阐述，读者将能够全面了解时空数据模型的相关知识，并深入了解其在各个领域中的广泛应用。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构组织和呈现时空数据模型的名词解释：引言部分：在引言中，将对本文的主题进行概述，介绍时空数据模型的背景和意义，并说明本文的目的。
正文部分：本部分将详细介绍时空数据模型及其相关的名词解释。
首先，将详细解释什么是时空数据模型，包括定义、特点和应用领域等方面的内容。
空间数据模型
1.4 联合（association） 将同一类对象中的几个具有相同属性值的对象组合起
来，设立一个更高水平的对象表示那些相同的属性值。 1.5 聚集（aggregation）
将几个不同特征的简单对象组合成一个复杂的对象
2、面向对象数据模型 2.1 对象表示
一个对象的任何定义都是它的逻辑表示，其目的 是用来存储和管理对象实例的状态。 2.2 类的层次
网络模型是数据模型的另一种重要结构，它反映 着现实世界中实体间更为复杂的联系，其基本特征表 现在结点数据间没有明确的从属关系，一个结点可与 其他多个结点建立联系。
网络模型实例
（2）网络模型的物理实现
多用指针建立记录间联系。可分为简单网络结 构和复杂网络结构两类。
①单网状结构的物理实现
物理邻接加指针、顺序文件加指针、目录和位图
（3）层次模型的优缺点 优点： ① 将数据组织成有向有序的树结构
② 反映了现实世界中实体之间的层次关系 ③ 层次分明、结构清晰，较容易实现 缺点： ① 不能表示多对多的关系 ② 难以顾及实体之间的拓扑关系 ③ 导致数据冗余
2、网络模型与图结构
（1）概念
用网络数据结构表示实体与实体间联系的模型称 网络模型。
类的继承性提供了代码的重用。通过类的层次性和 继承属性，子类可以指定它们自己的操作方法，而把继 承的操作方法作为自己操作方法的一部分。
可变性。
2.3 集合类型 集合提供了组织对象以及处理他们之间关系的途
径。一般意义上的超类集合支持基数、空集、排序等 特性，并且允许有重复值。
类集是一个无序的集合，不允许重复的元素存 在；而包允许有重复的值。
3、地理空间分块模型
将连续地现实世界中地理实体及相互关系进行离散
《时空数据模型简介》课件
空间要素
包括点、线、面等表示地理空间位置和形状的要素。
时间要素
表示地理现象在时间上的变化和演化。
属性要素
描述地理现象的特征和属性。
时空数据模型的分类
栅格模型
将地理空间划分为规则的像元，适用于地形分析和 遥感影像处理。
矢量模型
以点、线、面等基本要素表示地理现象，适用于地 理对象的精确描述和分析。
栅格模型
栅格模型将地理空间分为规则的像元格子，每个像元格子代表地理现象的属性值。它具有简单高效的数据结构， 但可能导致数据冗余和精度损失。
矢量模型
矢量模型使用点、线、面等基本要素来表示地理现象。它具有精确的几何描 述能力，但处理复杂拓扑关系和区域边界等问题较为困难。
时空数据的获取与处理
1
时空数据的处理方法
《时空数据模型简介》
这是一份关于时空数据模型的简介课件。我们将介绍时空数据模型的概念、 基本要素、分类以及获取与处理方法，以及未来的发展和应用前景。
什么是时空数据模型？
时空数据模型是描述地理空间上带有时间属性的数据的一种数据模型。它广 泛应用于地理信息系统、气象学、城市规划和交通管理等领域。
时空数据模型的基本要素
2
包括数据预处理、空间分析、时间序列 分析等方法。
时空数据的获取方式
包括遥感技术、GPS定位、传感器数据等。
ห้องสมุดไป่ตู้
结语
时空数据模型的未来发展
随着技术的进步和应用的广泛，时空数据模型 将继续得到完善和发展。
时空数据模型的应用前景
在城市规划、环境资源管理、灾害防控等领域， 时空数据模型将发挥越来越重要的作用。
时空数据库模型和时间地理信息系统框架
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 。 b.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 势 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 。 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 是对经常性变 化的 空间 信息 的管 理具 有重 要的 意义 。 目前 , T G IS 在地籍 、土地 利用 、房地产 、交通 、能源等 方 面有着良好的应用 。
应用技术
时空数据库模型 和时间地理信息系统框架
唐新明 吴岚
(国家基础地理信息系统中心) (国ห้องสมุดไป่ตู้测绘局)
【摘要】时空数据库和时间地理信息系统是目前国际 上 GI S 领域 比较热门 的研究 方向 。 本 文在时间 数据库 概 念的基础上 , 介绍了时间数据库和时空数据库几种常 用的数 据模型 , 提出 了时间 地理信 息系统 中进行时 空管理 和 分析所应有的基本功能框架 。
时空数 据 库 在 80 年 代 末期 开 始 为 人 们所 重 视 。 自 Lang ran 和 Chrisman 于 1988 年提出时间地理信息系 统(T emporal G IS , 简称 T GIS)的概 念以来 , TG IS 得 到 了广 泛 的 研 究 。 W orboy s(1992)、 Peuquet 和 Wentz (1992)、 Claramunt 和 T heriault (1995)、 Raper 和 Living stone(1995)、Yuan(1996)等人 提出并讨 论了时 间 数据 库 模型 。 Al -T aha(1992)、F rank(1994)和 Co hn (1991)等人 在时间和空间推理方面展开了研究 。 Raper 和 Livingsto ne(1995)、Voigtmann(1996)等人 设 计了 时 空数据库查询语言 。 当前 , T G IS 的 研究重点 主要在 四 个方面 :(1)时 空数 据库 模型 :如 何设 计并 建立 一个 有 效的数据库结构 来 存储 时空 数 据 。(2)时空 分 析和 推 理 :即如何根 据数 据库 中的 大量 的时 间序 列数 据和 空 间数据进行 包 括 时间 推 理和 空 间 推理 在 内的 数 据 分
时空大数据的分析与建模方法研究
时空大数据的分析与建模方法研究随着科技的迅猛发展，时空大数据的分析和建模成为了对各行业发展和决策具有重要意义的研究领域。
时空大数据包含了空间数据和时间数据，它们可以反映出地理位置和时间的关联性。
在过去几年中，时空大数据的分析和建模方法得到了广泛的关注和研究。
本文将介绍时空大数据分析与建模的方法，并探讨其在各行业中的应用。
一、时空大数据的分析方法1. 数据清洗和预处理：对于时空大数据的分析，首先需要对数据进行清洗和预处理。
这包括去除错误或缺失值、处理重复数据、对数据进行标准化等。
只有保证数据的准确性和完整性，才能进行有效的分析。
2. 数据可视化：数据可视化是时空大数据分析的重要方法之一。
通过将数据转化为图表、地图、时序图等形式，可以更直观地展示数据的分布和趋势。
数据可视化有助于发现数据中的模式和异常值，为后续分析提供参考。
3. 时空数据挖掘：时空数据挖掘是通过挖掘时空数据中的隐藏模式和关联规则，从中发现有价值的知识。
常用的时空数据挖掘方法包括聚类、分类、关联规则挖掘等。
通过这些方法，可以对时空大数据进行更深入的分析和理解。
二、时空大数据的建模方法1. 时空回归模型：时空回归模型是一种常用的建模方法，它考虑了时间和空间之间的关联性。
时空回归模型可以用来预测和解释时空数据中的变化。
常用的时空回归模型包括时序回归模型、空间回归模型和时空交互回归模型等。
2. 时空网络模型：时空网络模型是一种能够描述时空数据中交互关系的建模方法。
时空网络模型通过网络结构和节点属性来描述时空数据的相互作用。
时空网络模型可以用来分析城市交通、社交网络等领域中的时空关系。
三、时空大数据的应用时空大数据的分析和建模方法在各行业中都具有广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：1. 城市规划和交通管理：通过分析时空大数据，可以了解城市居民的出行行为和交通状况，为城市规划和交通管理提供决策支持。
可以利用时空回归模型和时空网络模型，预测交通拥堵情况和优化交通路线。
时空数据模型探析
２ 面 向时 空 数 据 模 型
面 向对象 的基 本 概念 是 在 本世 纪 ７ Ｏ年 代萌
发 出来 的 ， 它 的基本 做 法 是把 系统 工程 中 的某个
白， 表 达 框 架 体 系 不 完 整 。因 而 ， 有 必 要 对 时 空 数据模 型 的时 空 动 态 语 义 和 表 达 框 架 体 系进 行 梳理 ， 力求 为开展 时 空 表达 与 建 模 理论 提 供 新 的
２ ０ １ ３年 第 ４期
・ ｊ Ｅ 京测绘 ・
基 于时 间 （ 基 于 事 件 ）、 基于空间（ 基 于 向量 ）或
成果、 存在的问题及其根源 ， 并 给 出 时 空 表 达 与
建 模理 论 发 展 趋 势 及 其 进 一 步 的研 究 内 容 。 由
于地理 实体 的复 杂性 和 多样 性 ， 现 有 的 时 空表 达 与建模 理论 多基 于特 定 的 应 用领 域 、 针 对 特定 的 科 学 问题设计 ， 致 使 时 空动 态 语 义 出现 重 叠 或空
・
北京测绘 ・
２ ０ １ ３年第 ４期
时空 数 据 模 型探 析
杨 志 学
（ 龙 岩 市经 纬 测 绘 有 限 公 司 ， 福建 龙岩 ３ ６ ４ ０ ０ 据模 型 的 定 义及 其 发 展 现 状 ， 通过介 绍时空数据模 型分类的情 况、 时空集成的
的概念 实体 。每 个 地 理 时 空 对 象 中封 装 了 对 象 的时态性 、 空问特性、 非 空 间 特 性 和 相关 的 行 为
操 作及其 与其 它 对象 的关 系 。时 间 、 空 间及 属 性 在 每个 时空对 象 中具 有 同等重 要 的地位 ， 不 同 的
的计算 机 系 统 ， 随 着 应 用 领 域 的不 断扩 大 ， 对 数
convlstm参数
ConvLSTM参数引言ConvLSTM是一种结合了卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）和长短期记忆网络（Long Short-Term Memory, LSTM）的神经网络模型。
它在时空数据建模方面具有很好的能力，被广泛应用于视频分析、天气预测、自动驾驶等领域。
本文将介绍ConvLSTM的基本原理，并详细讨论其参数设置。
ConvLSTM简介ConvLSTM是在传统的LSTM模型中引入卷积操作，以处理时空序列数据。
与传统的LSTM不同，ConvLSTM在隐藏层中使用了卷积运算，允许输入数据具有时空结构，并通过学习捕捉其内部关系。
ConvLSTM由四个主要组件组成： 1. 输入门（Input Gate）：控制输入信号的流入程度。
2. 遗忘门（Forget Gate）：控制前一时刻状态的遗忘程度。
3. 输出门（Output Gate）：控制当前状态对外输出程度。
4. 细胞状态（Cell State）：存储记忆信息。
ConvLSTM参数详解输入•input_shape: 输入序列的形状。
对于视频数据，通常为(batch_size, time_steps, rows, cols, channels)。
•batch_size: 批次大小，即每次训练时输入的样本数。
•time_steps: 序列的时间步数，即序列长度。
•rows: 输入数据的行数。
•cols: 输入数据的列数。
•channels: 输入数据的通道数。
网络结构•filters: 卷积核的数量。
通常设置为32、64、128等2的幂次方。
•kernel_size: 卷积核的大小。
可以是一个整数或一个元组，如(3, 3)。
•padding: 填充方式。
可选值为’same’和’valid’，分别表示使用零填充和不使用填充。
•activation: 激活函数。
常见的选择有’relu’、’sigmoid’和’tanh’等。
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面向对象的时空数据模型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
面向对象方法是在节点、弧段、多边形等几 何要素的表达上增加时间信息，考虑空间拓扑 结构和时态拓扑结构。一个地理实体，无论多 么复杂，总可以作为一个对象来建模。缺点是， 没有考虑地理现象的时空特性和内在联系，缺 少对地理实体或现象的显式定义和基础关系描 述。
时空数据模型研究中存在的问题
时空立方体模型
时空立方体模型用几何立体图形表示二维图形 沿时间维发展变化的过程，表达了现实世界平面 位置随时间的演变，将时间标记在空间坐标点上。 给定一个时间位置值，就可以从三维立方体中获 得相应截面的状态，也可扩展表达三维空间沿时 间变化的过程。缺点是随着数据量的增大，对立 方体的操作会变的越来越复杂，以至于最终变的 无法处理。
时空对象模型
时空对象模型认为世界是由时空原子 （Spatio-temporal Atom）所组成，时空 原子为时间属性和空间属性均质的实体。 在该模型中时间维是与空间维垂直的，它 可表示实体在空间和属性上的变化，但未 涉及对渐变实体的表示。缺点是随着时间 发生的空间渐进的变化不能在时空对象模 型中表示，没有一个描绘变迁、过程的概 念。
时空复合模型
将每一次独立的叠加操作转换为一次性的合成叠加， 变化的累积形成最小变化单元，由这些最小变化单元构 成的图形文件和记录变化历史的属性文件联系在一起表 达数据的时空特征。最小变化单元即是一定时空范围内 的最大同质单元。其缺点在于多边形碎化和对关系数据 库的过分依赖，随着变化的频繁会形成很多的碎片。
基态修正模型
为避免连续快照模型将未发生变化部分的特征重 复记录，基态修正模型只存储某个时间点的数据状 态（基态）和相对于基态的变化量。只有在事件发 生或对象发生变化时才将变化的数据存入系统中， 时态分辨率刻度值与事件或对象发生变化的时刻完 全对应。基态修正模型对每个对象只存储一次，每 变化一次，仅有很少量的数据需要记录。基态修正 模型也称为更新模型，有矢量更新模型和栅格更新 模型。其缺点是较难处理给定时刻时空对象间的空 间关系，且对很远的过去状态进行检索时，几乎对 整个历史状况进行阅读操作，效率很低。
地学中的时空观
人类对地学中时空概念的认知可以追溯到19世纪末20世纪 初。1899年Davis对地貌循环的研究；1925年Sauer对历史地理 学的研究；1939年Hartshorne对地域差异的研究；说明了人类 很早就认识到地学中时空相互作用的重要性。 地学对象之间的空间关系往往随着时间而变化，与时间关 系交织在一起就行成了多种时空关系。Tryfona把空间关系分为 拓扑关系、方向关系和度量关系，把时间分为有效时间、事务 时间和存在时间。Allen提出了基于时态区间代数理论的时态拓 扑关系模型。Egenhofer 、Szmurlo等对空间拓扑关系的渐变规 律、时空概念理解做了一些探讨，给出了反映拓扑关系时空变 化的最邻近拓扑关系邻接图。舒红、陈军等给出了时空拓扑关 系的定义和基于点集理论的形式化描述，并针对时空数据建模 中存在的时空语义模糊问题，提出了时间尺度和事件序列两种 时间概念模型。
时空数据模型的类型
随着近年来以空间数据库为基础的GIS研 究和应用的不断深入，随时间而变化的信息 越来越受到人们的关注，因而提出了时态 GIS（简称TGIS）的概念。时态GIS的组织核 心是时空数据库，时空数据模型则是时空数 据库的基础。但是由于空间、属性、时间三 者之间的关系和结构组织非常复杂，理想的 时空数据库和时态GIS系统目前还没有出现。 目前研究比较有影响的时空数据模型有以下 几种：
时态地理信息系统是一种采集、存储、管 理、分析与显示地学对象随时间变化信息的计 算机系统。时态GIS的核心问题之一是时空数据 模型的建立。
时空数据模型的核心问题是研究如何有效地表达、 记录和管理现实世界的实体及其相互关系随时间不 断发生的变化。这种时空变化表现为三种可能的形 式，一是属性变化，其空间坐标或位置不变；二是 空间坐标或位置变化，而属性不变，这里空间的坐 标或位置变化既可以是单一实体的位置、方向、尺 寸、形状等发生变化，也可以是两个以上的空间实 体之间的关系发生变化；三是空间实体或现象的坐 标和属性都发生变化。当前时态GIS研究的主要问题 有：表达时空变化的数据模型、时空数据组织与存 取方法、时空数据库的版本问题、时空数据库的质 量控制、时空数据的可视化问题等。
连续快照模型
连续快照模型在数据库中仅记录当前数 据状态，数据更新后，旧数据变化值不再 保留，即“忘记”过去的状态。连续的时 间快照模型是将一系列时间片段快照保存 起来，以反映整个空间特征的状态。由于 快照将对未发生变化的所有特征重复进行 存储，会产生大量的数据冗余，当事件变 化频繁时，且数据量较大时，系统效率急 剧下降。
时空数据模型研究进展
时空数据模型的研究历程可概括为20世纪70年代 的酝酿起始阶段，80年代的开拓阶段和90年代后的 大发展阶段。前两个阶段重点主要表现为空间为主 的GIS功能研究和以时态信息处理为主的时态数据库 研究，时空结合方面涉及的很少。20世纪90年代初 期，出现了大量专门用于处理时空数据的模型和原 型系统。目前主要时空数据模型设计方法有一下几 种：一是在栅格、矢量空间模型基础上扩展时间维， 二是在时间模型基础上扩展空间维，三是面向对象 方法。
尽管时空数据模型的研究已经取得了比较丰 硕的成果，但目前所能看到的各种方法中，理 论层面和概念模型的研究居多，然而其成果仍 然局限于概念模型和原型系统阶段。 距离实 际应用还相差较远。时空数据表达、时空地理 数据库以及时态GIS的研究仍然存在很多问题， 具体表现在：