时态GIS数据库

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3s技术相关名词解释及简答

时态GIS:时态GIS是建立在时态数据库、GIS、人工智能等基础上的一种综合型应用性技术，其研究对象是时空世界中遵循着诞生、成长、生存，直至死亡等自然规律的事物和现象的时空信息空间插值:空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。

空间内插算法：通过已知点的数据推求同一区域未知点数据。

空间外推算法：通过已知区域的数据，推求其它区域数据。

克里金插值:根据样品空间位置不同、样品间相关程度的不同，对每个样品品位赋予不同的权，进行滑动加权平均，以估计中心块段平均品位。

图像差值法: 图像差值法就是将两个时相的遥感图像相减光谱特征变异法: 同一地物反映在一时相影像上的信息与其反映在另外时相影像上的光谱信息是一一对应的。

当将不同时相的影像进行融合时，如同一地物在两者上的信息表现不一致时，那么融合后的影像中此地物的光谱就表现得与正常地物的光谱有所差别，此时称地物发生了光谱特征变异，我们就可以根据发生变异的光谱特征确定变化信息。

多波段主成分分析法: 当地物属性发生变化时，必将导致其在影像某几个波段上的值发生变化，所以只要找出两时相影像中对应波段值的差别并确定这些差别的范围，便可发现变化信息。

在具体工作中将两时相的影像各波段组合成一个两倍于原影像波段数的新影像，并对该影像作PC变换。

由于变换结果前几个分量上集中了两个影像的主要信息，而后几个分量则反映出了两影像的差别信息，因此可以试着抽取后几个分量进行波段组合来发现变化信息。

图像分类后比较法:该方法的核心是基于分类基础上发现变化信息。

即首先运用统一的分类体系对每一时相遥感影像进行单独分类，然后通过对分类结果进行比较来直接发现土地覆被等的变化信息。

波段替换法:在RGB假彩色合成中，G和B分量用前时相的两个波段，用后一时相的一个波段影像组成R分量，在合成的RGB假彩色图像上能够很容易地发现红色区域即为变化区域。

森林资源时态GIS数据存储与时空分析方法研究

地回答与时间相关的各类问题，确地描述森林资源信息，整地反映森林资源演变过程，森林准完为资源数据管理提供服务，森林资源数据库的建设提供新的思路和方法。对关键词：态数据库；态ＧＩ；林资源数据时时Ｓ森中图分类号：Ｐ９Ｔ７文献标志码：Ａ文章编号：０１７６（０１０－１１０１０＿４１２１）１０８ —６
谢绍锋，肖化顺
（中南林业科技大学理学院，南长沙４００）湖１０４
摘要：分析时态数据库的研究与应用现状基础上，对森林资源数据特点，对象一关系Ｏｒ— 在针在ａｃｅｌ数据库上，扩展基本数据类型和函数集，实现森林资源时空数据的有效储存，森林资源数据的对现状及变化等基本信息进行空间拓扑、态拓扑和时空拓扑操作，时提供完善的时序分析功能，高效
ＡｂｔａｔＢａｅｎｔｅａａｙｉｆｔｅｅｒｈａｄａｌｃｔｏｆｔｍｐｏａａａｓｓｒｃ：ｓｄｏｈｎｌｓｓｏｈｅｒｓａｃｎｐｐｉａｉｎｏｅｒｌｄｔｂａｅ，ｉｏｎｃｉｔｅ — ｎｃｎｅｔｏｎｗｉｈｌａ
ｆｎｃｉｓｓｔｗｅｅｅｔｎｏａｈｅｅｔｆｅｔｖｔｒｇｆｓａｉ — ｅｕｔｏｎｅｒｘｅｄｔｃｉｖｈｅｅｆｃｉｅｓｏａｅｏｐｔａｌｔｍｐｏａａａｏｆｆｒｓｅｏｃｓｒｌｄｔｏｅｔｒｓｕｒｅ．Ｓｐａｅｃｔｐｏｙ，ｔｍｐｒｌｏｏｌｇｎｓａｉｌｔｍｐｒｌｏｏｌｇｃｌｐｅａｉｎｓｏｏｌｇｅｏａｔｐｏｙａｄｐｔａ— ｅｏａｔｐｏｉａｏｒｔｏｗｅｅｃｎｄｔｄｏｎｔｂｓｃｉｒｏｕｃｅｈｅａｉｎ

基于时态GIS的宗地历史回溯数据库设计

２３打印报表．
基础数据录入完毕后，即可以在计算机屏幕上看到所需要立
工作质量。
Ｅｘｅ ’ ｐｉａｉｎｉｈｃｒｎｇｏｉｄｎｎｄｑｕｔｔｏｃｌＳａｐｌｃｔｏｎｔｅｓｏｉｆｂｄｉｇａｏａｉｎ
一
系列的案卷来设定，所以称作案卷属性。
．结构来表达，其表示结构主要有离散的（ｉｒｔ）紧致的（ｅｓ）２２宗地生命期分析Ｄｓｅｅ、ｃＤｎｅ宗地空间属性生命期的基本特点就是宗地多边形形状不被和连续的（ｏｔｕｕ）Ｃｎｉｏｓ三种结构。ｎ
反应，对地籍信息进行变更，这就对地籍管理信息系统提出了时
非第一范式关系方法。基于第一范式关系方法的时空模型的缺
对于以空间和时间为参照的、表格化的地理信息的处非态信息的要求。同时，由于变更的地籍信息在确定权属、发生争点在于，理是低效率的。议的过程中会追溯地籍信息的来源、变更过程，因此，对历史信息
的存储，历史与现实的联系以及历史数据的查询、计、统分析等都２宗地历史回溯数据库设计
提出了较高的要求。利用时间地理信息系统（ＧＩ）术完整记２１宗地属性分析ＴＳ技．．录和查询地籍信息的动态变化，一直是地籍管理信息系统建设中宗地的属性可分为两类：一类是和空间位置有关的属性，称
引言
组上加入时间标记，当一个元组中的某一属性发生变化时，产就

GIS的数据源

GIS的数据源一、概述地理信息系统（GIS）是一种用于捕捉、存储、管理、分析和展示地理数据的技术。

GIS的数据源是指用于提供地理数据的各种来源，包括地理数据的获取、收集、整理和更新等过程。

本文将介绍GIS的数据源的类型和常见的数据获取方法。

二、GIS数据源的类型1. 空间数据源空间数据源是指包含地理位置信息的数据源。

常见的空间数据源包括卫星影像、航空影像、地形图、地形模型、数字地图等。

这些数据源可以提供地表特征、地貌、地形、地理边界等空间信息。

2. 属性数据源属性数据源是指包含与地理实体相关的属性信息的数据源。

例如，人口统计数据、土地利用数据、经济数据等。

这些数据源可以提供与地理位置相关的统计和属性信息。

3. 时态数据源时态数据源是指包含时间信息的数据源。

例如，历史地图、历史卫星影像、历史气象数据等。

这些数据源可以提供地理数据的时序变化信息。

4. 互联网数据源互联网数据源是指通过互联网获取的各种地理数据。

例如，开放数据平台、社交媒体、在线地图等。

这些数据源提供了丰富的地理数据，可以用于分析和展示。

三、GIS数据获取方法1. 野外调查和测量野外调查和测量是获取地理数据的传统方法之一。

通过实地调查和测量，可以获取准确的地理数据，并用于制作地图和建立GIS数据库。

2. 遥感技术遥感技术是通过卫星、航空器等远距离获取地理数据的方法。

通过遥感技术，可以获取大范围的地理数据，包括卫星影像、航空影像等。

3. 地理信息系统地理信息系统本身也是一个重要的数据源。

通过GIS软件，可以获取和处理各种地理数据，包括空间数据、属性数据和时态数据等。

4. 开放数据平台开放数据平台是指政府或组织提供的开放数据接口，可以通过这些接口获取各种地理数据。

例如，国家地理信息公共服务平台、国家气象数据中心等。

5. 互联网搜索引擎互联网搜索引擎可以通过关键词搜索获取各种地理数据。

例如，通过搜索引擎可以找到各种地理数据的下载链接或相关的网站。

时态GIS

时态GIS导言首先，以《蓝海战略》中的一个真实故事说明基于空间和时间的分析对于人们的生产和生活的重要作用：“以纽约市警察局（NYPD）为例，20世纪90年代它在公共部门执行了一项蓝海战略。

比尔•布雷顿在1994年出任纽约市警察局长，他面临的重重困难是很少有人经历过。

在90年代初，纽约市的谋杀案发生率居高不下，骗子、黑手党、持枪抢劫充斥各报刊头条。

然而在不到两年时间里，没有增加一分钱预算，布雷顿成功地将纽约转变为美国最安全的城市在1994到1996年间，纽约警察局的“利润”跳跃式增长：重大案件减少了39％、谋杀案减少了50％、盗窃案减少了35％；赢得了“客户”：盖洛普民意调查显示民众对纽约警察局的信心由37％上升到73％；也赢得了雇员：内部调查显示警察局的工作满意度达到新高。

与传统经验相异的是，克服一项巨大的挑战，不需要时间和资源上进行同比例的投入，而应把精力集中于找出具有非凡影响力的关键因素，让他们发挥杠杆作用，节约资源和时间。

布雷顿在纽约运输警署的前任们争辩说，要保障地铁安全，就应该在每一条线路派一名警员乘坐，并在每一个进出口巡逻。

然而，布雷顿没有要更多的警员，而是将警力配备到热点地区，使地铁上的犯罪、恐惧和混乱都急剧下降，创下历史上的最低记录。

他的分析表明虽然地铁系统由很多线路和进出口组成，但大多数犯罪发生在少数几个站和线路上。

他还发现，一些对防治犯罪具有特别影响力的热点却缺少警力，一些几乎从未有犯罪发生的线路和站点却配置了同样多的警员。

答案就是要重新配置警力到热点地区以打击犯罪，这样在警力不变时能使犯罪率大幅下降（注：资源的空间优化配置）。

同样，在布雷顿来纽约警察局前，其禁毒处是朝九晚五、一周五天执勤，其人手只占整个警察局人数的5％。

为了找出热点，在与纽约警察局领导会面时，布雷顿手下负责犯罪战略的副局长杰克•迈普问在座的人，估计有多少比例的犯罪与使用毒品有关？多数回答说有50％，还有的说是70％，最低估计也有30％。

时态GIS的基本概念-功能及实现方法

时态GIS的基本概念-功能及实现方法的报告，800字GIS（地理信息系统）是一种技术工具，它用于帮助分析和解释地理空间数据。

它将来源于各种媒体（如空间、文字、照片等）的信息整合在一起，并使用坐标系统对其进行定位，以便对特定区域加以描述和研究。

GIS还可以将这些信息映射到现实环境中，使其能够可视化，从而帮助人们了解单个地点或多个地点之间的变化。

时态GIS（SGIS）是传统GIS的一个特殊情况，它可以提供有关空间惯性的时间功能。

SGIS的核心能力是捕捉，记录和表示空间结构的时间变化，以及对这种变化进行预测。

这一技术的应用非常广泛，可应用于气候变化，城市规划，自然灾害监测等多个领域。

SGIS的基本概念与传统GIS基本相同，但其功能要求更加复杂。

首先，SGIS需要收集按时间进行标记的空间数据。

这些数据可以是每个时刻的遥感图像，或者随着时间的变化而发生变化的地理要素的集合。

此外，SGIS还需要能支持多重时态数据类型和格式的数据库系统，以便提取，记录和分析时态数据。

SGIS还需要支持特定领域应用程序所需的高级时态分析和可视化功能，以便能够准确反映和预测地理变化。

SGIS的实现方法通常有两种，即物理实现和虚拟实现。

物理实现方法，也称为传统SGIS，是处理时态数据的传统方法，它基于数据库设计，有助于支持多种时态结构的时态数据的存储和处理。

虚拟实现方法，也称为轻量级SGIS，使用不同的设计思路来处理时态数据。

典型的轻量级SGIS架构由数据抽象层，唯一标识层，数据库层，模型层和视图层组成，它们之间组成了一个灵活的架构，可以有效支持多种多样的时态分析和可视化。

总之，SGIS技术是一种有力的工具，它可以帮助人们对空间结构变化进行更加准确和全面的分析。

它为各种领域的应用提供了强大的支持，可以有效探索和描述地理变化。

同时，SGIS的实现方法也可以有效支持我们对特定区域的时态变化进行有效的观测和预测。

时态GIS

他的分析表明虽然地铁系统由很多线路和进出口组成，他的分析表明虽然地铁系统由很多线路和进出口组成，但大多数犯罪发生在少数几个站和线路上。他还发现，数犯罪发生在少数几个站和线路上。他还发现，一些对防治犯罪具有特别影响力的热点却缺少警力，罪具有特别影响力的热点却缺少警力，一些几乎从未有犯罪发生的线路和站点却配置了同样多的警员。答案就是要重新配置生的线路和站点却配置了同样多的警员。答案就是要重新配置警力到热点地区以打击犯罪，警力到热点地区以打击犯罪，这样在警力不变时能使犯罪率大幅下降。同样，在布雷顿来纽约警察局前，幅下降。同样，在布雷顿来纽约警察局前，其禁毒处是朝九晚一周五天执勤，其人手只占整个警察局人数的5％。为了五、一周五天执勤，其人手只占整个警察局人数的5％。为了找出热点，在与纽约警察局领导会面时，找出热点，在与纽约警察局领导会面时，布雷顿手下负责犯罪战略的副局长杰克"迈普问在座的人，战略的副局长杰克"迈普问在座的人，估计有多少比例的犯罪与使用毒品有关？多数回答说有50％，还有的说是70％， 50％，还有的说是70％，最低与使用毒品有关？多数回答说有50％，还有的说是70％，最低估计也有30 30％。估计也有30％。
时态GIS的基本概念
（四）应答时间应答时间是 GIS响应用户查询和分析要求的时间，也是时态 GIS中需要考虑的一个重要概念。由于GIS要处理大量的时空属性数据，就会出现查询效率与尽量经济地使用有限存储空间实现时空支持之间的矛盾。时态 GIS 只能在两者间权衡，在提高时空查询应答时间的同时，尽可能控制数据冗余，从而增加数据库的信息容量。
时态GIS的研究重点
时间、空间和属性是地理实体和地理现象本身固有的三个基本特征, 是反映地理实体的状态和演变过程的重要组成部分。时态GIS是能够跟踪和分析随时间变化的空间、非空间信息的地理信息系统。 TGIS的操作对象是时空信息,其特点是在系统中增加对时间维的分析表达能力, 提供历史分析与趋势分析的功能。怎样有效地运用时间信息，以及如何将时间、空间及属性数据有效地结合起来，是时态GIS研究的重点。

时空数据库PPT课件

目录
1 静态GIS与时态GIS
2 时空数据库的基本概念
3 时空数据库的特点
4 时空数据库模型
5 时空数据库模型设计
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静态GIS：现有的GIS大多不具备
有处理数据的时间动态性，只是描述时间的瞬时状态。数据发生变化时，新数据将代替旧数据，即成了另一个瞬时状态，旧数据将会消失，无法对数据的更新变化进行分析，更不能预测未来的趋势。
性和时态属性是密切相关的，如资源管理、环境监测等系统。缺少时空过程模型集成表达机制是当前GIS发
展的一个主要缺点。
第1Байду номын сангаас页/共15页
时空数据库模型设计
2.无法表达地学现象的连续变化，如风暴、降雨。
现有模型一般对离散变化处理的比较好，有的模型采用微小时间间隔的方法来模拟连续的变化。另外计算机系统本身也是用离散的方式来表达数据的。
• 4.加强时空数据索引、时空数据插值、以及时空数据可视化等理论与技术的研究，更有助于揭示地学现象的物理变化过程及其演变规律。
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感谢您的观看！
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基态修正模型
基态修正模型按事先设定的时间间隔采样，只存贮某个时间的数据状态（基态）和相对于基态的变化量。每个对象只存贮一次，每变化一次，只有很小的数据量需要记录。但是基维修正模型较难处理给定时刻的时空对象间的空间关系，管理索引变化很困难。
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时空数据库模型设计
3.在地学对象认识和表达过程中存在着概念差异。
领域专家、数据收集者和GIS技术人员对对象抽象方式、模型定义、数据结构和组织方式上存在着争议。
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ArcGIS时态数据应用——动态展示台风中心轨迹

ArcGIS时态数据应⽤——动态展⽰台风中⼼轨迹时态数据的展⽰是⼀种很有“魅⼒”的数据展⽰⼿段，例如可以⽤颜⾊的深浅变化结合柱状图等图表动态地展⽰10年间⼈⼝的变化情况，或者⽤动态的点来展⽰台风中⼼移动的轨迹等等，这种动画的⽅式相⽐于普通制图往往能获得更好的⽤户体验。

最近做了两个⼩demo试验了⼀下时态数据，这⾥和⼤家分享⼀下。

　所谓的时态数据，就是属性中包含了时间信息的数据，字段的类型可以是⽂本型、数字型、⽇期型，如果是⽂本和数字型的字段书写规则如下：Supported string field formatsYYYYYYYYMMYYYY/MMYYYY-MMYYYYMMDDYYYY/MM/DDYYYY-MM-DDYYYYMMDDhhmmssYYYY/MM/DD hh:mm:ssYYYY-MM-DD hh:mm:ssYYYYMMDDhhmmss.sYYYY/MM/DD hh:mm:ss.sYYYY-MM-DD hh:mm:ss.sSupported numeric field formatsYYYYYYYYMMYYYYMMDDYYYYMMDDhhmmss动态展⽰台风中⼼轨迹动态展⽰要素空间位置随时间的变化，存储结构就⽐较简单了，每⼀⾏记录该要素在不同时刻的位置即可。

如果⼿头的数据只是表格，需要先将存储了地理位置以及时间的表格转换为要素类。

例如下图记录的是不同时间台风中⼼的经纬度，可以先在ArcCatalog中，表格的右键菜单中使⽤create featureclass from xy table，来创建要素类。

得到要素类之后加载到ArcMap，只需要在图层属性对话框的TIME选项卡中进⾏设置即可进⾏动画的播放了，如下图所⽰。

需要注意的是Display data cumulatively选项，如果希望显⽰⼀连串连续的轨迹，则需要将此选项勾上。

如果不勾选，每次只会在当前时刻的台风中⼼的点。

然后点击Tools⼯具条上的Open Time Slider Window就可以播放动画啦。

地理信息系统空间数据库

二、空间数据库的设计
地理空间是一个三维空间，有四个基本实体
线实体
体实体地理空间实体（客体）
地理空间的认知
点实体
面实体
第一节空间数据库概述
第一节空间数据库概述
② 地理空间实体间的联系
空间联系
属性联系
时间联系
空间位置，空间分布，空间形态、空间相关等空间信息反映了空间分析所能揭示的信息，彼此互有联系
例如：从数据库中提取弧段arc1的坐标并显示
DRAW coordinates WHERE arcs=‘arc1’
通用选择法不依赖于客体在树状结构中的顺序，而是根据所确定的选择条件，在结构中选择某特定的客体。
通用选择法
第二节传统的数据模型
在现实世界中客体的联系更多的是非层次关系的，用层次模型表示非树形结构是很不直接的，网络模型可以克服这一弊病。在数据库中，把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为网状模型：
数据库的物理设计特点设计人员必须充分了解所用DBMS的内部特征，特别是存储结构和存取方法；充分了解应用环境，特别是应用的处理频率和响应时间要求；充分了解外存设备的特性。
第四步物理设计数据库最终是要存储在物理设备上的。为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（存储结构与存取方法）的过程，就是数据库的物理设计。
叶结点
在右图的例子中， R1根结点， R2和R3为兄弟结点，是R1的子女结点； R4和R5为兄弟结点，是R2的子女结点； R3 ， R4 ， R4 ，是叶结点。
第二节传统的数据模型
Coverage记录
polygons记录
arcs记录
nodes记录
coordinates记录
多边形层次数据结构

3s技术相关名词解释及简答

空间内插算法：通过已知点的数据推求同一区域未知点数据。

空间外推算法：通过已知区域的数据，推求其它区域数据。

克里金插值:根据样品空间位置不同、样品间相关程度的不同，对每个样品品位赋予不同的权，进行滑动加权平均，以估计中心块段平均品位。

图像差值法:图像差值法就是将两个时相的遥感图像相减光谱特征变异法:同一地物反映在一时相影像上的信息与其反映在另外时相影像上的光谱信息是一一对应的。

多波段主成分分析法:当地物属性发生变化时，必将导致其在影像某几个波段上的值发生变化，所以只要找出两时相影像中对应波段值的差别并确定这些差别的范围，便可发现变化信息。

在具体工作中将两时相的影像各波段组合成一个两倍于原影像波段数的新影像，并对该影像作PC变换。

图像分类后比较法:该方法的核心是基于分类基础上发现变化信息。

即首先运用统一的分类体系对每一时相遥感影像进行单独分类，然后通过对分类结果进行比较来直接发现土地覆被等的变化信息。

时态GIS

如此看来，正如如迈普所指出的，禁毒处占全局不到5 的警员不能不说是人手不足，占全局不到5％的警员不能不说是人手不足，而禁毒处通常是周一到周五工作，而禁毒处通常是周一到周五工作，但毒品交易大部分发生在周末，易大部分发生在周末，与毒品相关的犯罪也总是发生在周末。总是发生在周末。为什么原来的工作方法从来没有受到质疑呢？当找到这些事实，来没有受到质疑呢？当找到这些事实，热点也被识别出来。也被识别出来。布雷顿在纽约警察局大规模重新配置警力和资源的方案很快被接受。重新配置警力和资源的方案很快被接受。相应地，布雷顿为热点增加了警力和资源，应地，布雷顿为热点增加了警力和资源，结果毒品犯罪直线下降。果毒品犯罪直线下降。
比尔"布雷顿充分分析了犯罪现象的时间和空间分布特征，找出热点区域，有效利用有限的警力资源，实现了纽约治安环境的彻底转变。
背景
地理信息系统是对与地理空间相关的数据进行有效管理和综合分析的计算机系统，由于现代科学研究和工程应用对大量空间数据进行有效处理的迫切要求，以及计算机技术的高速发展，地理信息系统的应用日益广泛。然而，现实世界的数据不仅与空间相关，而且与时间相关。在环境监测、抢险救灾、交通管理等许多领域，相关数据随着时间的变化而变化，如何处理数据随时间变化的，是地理信息系统的。时领域，逕的关。而且，随着和高效技术的速进，大量时数据的和高效处理要的，时 GIS的研究和应用。
时态GIS的基本概念
（三）时间戳
把时间看作事件的一个属性，通常存在 2种处理方法：一种方法是只用一个时间戳标记事件发生的时间。这种方法显然会节省内存，免去冗余数据和空值（不考虑循环情况时），但对有关时间区段的查询，系统的应答时间就会很长。另一种较好的方法是每个状态以一个时间戳：since和 until来标记，表明状态的一段区间。这种机制方便了时间区段查询，但时间戳有时会出现空值或伪值，引来操作和计算上的复杂化。

时态地理信息系统_TGIS_浅析

－47－时态地理信息系统（TGIS ）浅析琚丽君（郑州测绘学校，河南郑州450005）传统的地理信息系统(GIS)大多不具有处理数据的时间动态性,只是描述数据的瞬时状态(snapshot)。

如果数据发生变化时,新数据将代替旧数据,即成了另一个瞬时状态,旧数据将会消失,无法对数据的更新变化进行分析,更不能预测未来的趋势,比如地图资料、遥感影像等。

而现实世界的数据不仅与空间相关,而且与时间相关,空间数据会随着时间的变化而变化,如何处理数据随时间变化的动态特性,是GIS 面临的新课题。

这种能在时间与空间两方面全面处理地理信息的系统称为时态GIS,即TGIS(Temporal GIS)。

1时态GIS （TGIS ）TGIS （Temporal Grographic Information System,时态GIS ）是能够处理时间因素、可跟踪和分析空间信息随时间变化的地理信息系统。

由Thrift1977年首次提出，1978年Basoglu 和M orrison 设计最早的历史GIS （Historical GIS ）,之后很少有人涉足这一领域，直到Langran (1989)和Lorentzos (1988)的博士论文的出版。

TGIS 把构成GIS 的空间、属性两要素拓宽为空间、时间、属性三要素，把传统GIS 的静态式“快照”发展为动态式跟踪。

不仅可以描述和表达某一时刻空间实体的分布和形状，亦可以描述和表达时空变化及进行动态空间模拟。

从功能上讲,时态GIS 除了应具备传统GIS 的所有功能外,还应该提供：a.档案功能。

记载相关区域随时间的演变。

b.分析功能。

以变化为参照，考察历史数据，预测未来。

c.更新功能。

保持GIS 数据的现时性，延长服务期。

d.显示功能。

以真实的动态方式，回答用户关于“哪里”、“何时”、“怎样”的询问。

e.其他功能。

包括检查新旧数据的逻辑一致性，预定义某些时空临界状态，并识别、预报它们。

基于时态GIS空间信息更新技术

– 86 – 2012年第11卷第2期基于时态GIS的空间信息更新技术研究鲁宁狄光智（西南林业大学计算机与信息学院，云南昆明 650224）摘要：随着地理信息系统（GIS）的应用及发展，时态GIS成为地理信息系统的一个重要研究方向和热点问题。

本文在分析时空数据库更新问题的基础上针对多基态修正模型空间数据存储和更新难题，设计了时空数据库，实现了空间信息和属性信息的分开存储管理，给出时态GIS空间信息更新流程，探讨了时态GIS空间信息更新技术。

关键词：时态GIS；时空数据库；时空数据模型；时空对象中图分类号：P217 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2012）02-0086-03Research on Spatial Information Updating Technology ofTemporal GISLu Ning Di Guang-zhi(Computer&Information School of Southwest Forestry University, Yunnan Kunming 650224)Abstract:Along with the application and development of geographic information systems (GIS), temporal GIS has become an important research direction and hot issue of geographic information system. This paper analyzed the updating problem of spatio-temporal database and the problem of spatial data storage and updating for more than the base state with amendments model.This paper designed a spatio-temporal database which stored and managed separately spatial information and attribute information , gave the spatial information updating process of temporal GIS and explored the spatial information updating technology of Temporal GIS.Key Words:temporal GIS; spatio-temporal database ; spatio-temporal data model; spatio-temporal object[基金项目] 西南林业大学校级科研专项110934支持[作者简介] 鲁宁（1980- ），男，硕士，讲师，主要从事计算机应用软件设计与开发和3S技术应用开发研究。

时态GIS初探

第39卷　第1期2003年1月地质与勘探GEOLO GY AND PROSPECTIN G Vol.39　No.1January ,2003技术・方法[收稿日期]2002-01-30;[修订日期]2002-07-03;[责任编辑]曲丽莉。

[基金项目]安徽省自然科学基金项目(编号:010452027)资助。

[第一作者简介]袁　峰(1971年-),男,1998年毕业于合肥工业大学,获博士学位,副教授,现主要从事矿床地球化学和矿产资源预测的教学和研究工作。

时态GIS 初探袁　峰,周涛发,岳书仓(合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥　230009)[摘　要]时态GIS 是GIS 一个新兴的研究领域,目前仍处于理论与模型的研究阶段。

文章总结了时态GIS 的研究现状,介绍了时间数据库与时空数据库的概念以及类型。

在已有的研究成果基础上,归纳出了时态GIS 的主要功能,应包括输入、存储、编辑和更新,时空数据库管理,查询和检索,时空分析,显示和输出等功能模块。

并提出了基于传统GIS 解决时间方面问题的一些思路。

[关键词]时态GIS 时空数据库　模型[中图分类号]P628　[文献标识码]A [文章编号]0495-5331(2003)01-0054-04 地理信息系统(GIS -G eographic InformationSystem )应用领域目前已发展到近60多个,且用户数每年以2.6倍左右的速度增长,GIS 已经从实验研究进入实用阶段。

计算机技术的迅速发展,使得GIS 的功能和特点也随之发生了巨大的变化,尤其是近些年来,计算机大容量存储介质、多媒体技术和可视化技术等相继被引进到GIS 中,已使GIS 发生了新的变化。

三维问题、时态问题、数据质量、数据交换与O GIS 、工程学问题、Web GIS 、可视化与虚拟GIS 、面向对象GIS 、组件化GIS 以及数字地球等成为新的研究热点[1～7]。

本文将探讨时态GIS 的有关问题。

时态GIS理论及其数据模型初探

维普资讯
１６
・京测绘・北
２０年第４期０７
时态ＧＳＩ理论及其数据模型初探
刘刚．周炳俊，安铭刚，杨国辉
ｆ息工程大学测绘学院，信河南郑州４０５）５０２［要】时态ＧＳＧｏｒｐｙＩｆｒａｏｙｔ）．ＧＳ中的一个新兴的研究领域。传统的ＧＳ记录的只是摘１（ｅｇａｈｏｍｔｎＳｓｍ￣Ｉｎｉｅ＿Ｉ这个不断变化的世界的某一时刻的影像．这类ＧＳ亦称为静态ＧＳ如果在ＧＳ中引入时间这个与空间同等重要ＩＩ。Ｉ的因素．或者说是在三维ＧＳ的基础上，Ｉ增加时间维或者时间变量，就形成了时态ＧＳＩ。目前对于时空关系模型的研究就是当前时态ＧＳ研究的重点之一时态ＧＳＩＩ数据模型的实现方法主要有两种：一是扩展传统的关系模型，二是采用面向对象的方法当前时态（Ｓ的研究取得了一些进展，Ｉ但仍有许多不足之处。本文将结合实际，对未来完善时态ＧＳ型及系统建设提出一些需求方面的意见和想法。Ｉ模［关键词】时态ＧＳ时间维；Ｉ；时空关系模型；面向对象；数据组ｆ中图分类号】Ｐ０２８［文献标识码】Ａ『文章编号】１０ — ０００７４５７３０（０） — ０２０
个具有实用价值的地理信息系统一一加拿大地理信息系统（ａａａｅｇｐｉｉｏａｏｓＣｎｄｏｒｈｆｍｔｎｓ — ｇａｃｎｒｉｙｔ，ｅ简称 “ ＧＳ以来，ｎｒＣＩ”）地理信息系统在全球范
同内获得了长足的进步１ ” 为对人类生活空间。作

基于时态GIS的城市地下管线数据库建设

向对象的时空数据模型等。
收稿日期：０１０— ０２１ —１３
数据库，按分库方式进行管理。即在后台数据库中，
基金项目：天津市规划局科技项目（００一ＫＡ—ｌ）住房与２１Ｊ１；建设部研究开发项目（０１（２２１一ｌ９—３）第一作者简介：王超（９９）女，高级工程师，士研１５一，正硕
具有时空特征，因此建立时空数据模型对城市地下管线的时空数据进行组织、理显得很重要。管
１时态ＧＩＴＳ）Ｓ（ＧＩ
１１基本概念．
一
个合理的时空数据模型应考虑以下几点ｌ：３节Ｊ
７２
数据库等２类。数据库中含有相应管线实体生存的起
始时间（探测时间）和终止时间（销时间）时态信注等息（现状管线数据库中，止时间为空）在终。
现状管线数据库是一个按管线功能分类的多个管线几何网络（或称管网）数据库。数据的组成包括管线点、管线弧段和网络连接点，另外需建立它们之
管线数据进行动态管理。地下管网中由于空间事件的发生引起的变化包
括出现、消失、长、短、动、转和重现，点的延缩移旋管变化类型主要有出现、失、动、现。出现为地下消移重管网中新出现１管线段，须与该类型的其他管线条必段相连接；失为地下管网中消失１管线段，消条当该管线段位于管线中间时，须将与其连接的其他管线段必连接起来；长为地下管网中１条管线段长度变长；延缩短为地下管网中１条管线段长度变短；动为地下管移网中某条管线段的位置发生了变化即管线段的起始

时态GIS的基本概念_功能及实现方法

收稿日期:2001-11-16基金项目:国家“九五”重中之重科技攻关项目(N o.96-B02-03-05).时态GIS 的基本概念、功能及实现方法吴信才,曹志月(中国地质大学信息工程学院,湖北武汉430074)摘要:数据在具有空间性的同时亦具有时间性,时态地理信息系统是具备处理数据时间性功能的地理信息系统.简要介绍了时态GIS 中的时间、时间粒度、时间戳、应答时间等基本概念及其分析、更新、显示等功能,以及时空数据表示、不确定性、多标度等时态GIS 的相关问题.重点讨论了时态GIS 的2个基本数据模型:关系模型和面向对象模型.关系模型具有语义丰富、理论完善、高效灵活等特点,从而使人们开始尝试在关系模型中加入时间维,并利用关系代数和查询语言来处理时态数据,关系模型包括归档保存、时间片、记录级时间戳等实现方法.面向对象模型提供了聚合、关联等机制,易于支持时态GIS 中的各种时空数据,面向对象模型包括OS AM/T 模型和Inith OO 模型等.关键词:地理信息系统;时态GIS;空间;对象.中图分类号:TP319 文献标识码:A 文章编号:1000-2383(2002)03-0241-05作者简介:吴信才(1953-),男,教授,1982年毕业于武汉地质学院物探系电子专业,现主要从事地理信息系统研究和应用.E 2mail :mapgis @ 地理信息系统(GIS )是对与地理空间相关的数据进行有效管理和综合分析的计算机系统[1],由于现代科学研究和工程应用对大量空间数据进行有效处理的迫切要求,以及计算机技术的高速发展,GIS 的应用日益广泛[2～4].然而,现实世界的数据不仅与空间相关,而且与时间相关.在环境监测、抢险救灾、交通管理等许多领域,相关数据随着时间的变化而变化.如何处理数据随时间变化的动态特性,是GIS 面临的新课题.现有的GIS 大多不具有处理数据的时间动态性,只是描述数据的一个瞬态(snapshot ).当数据发生变化时,用新数据代替旧数据,系统成为另一个瞬态,旧数据不复存在,因而无法对数据变化的历史进行分析,更无法预测未来的趋势.这类GIS 亦称为静态GIS.许多应用领域要求GIS 能提供完善的时序分析功能,高效地回答与时间相关的各类问题,在时间与空间两方面全面处理地理信息系统,即所谓时态GIS (tem poral GIS ).时态GIS 作为GIS 研究和应用的一个新领域,正受到普遍的关注.而且,随着存贮和高效技术的飞速进步,它为大容量时态数据的存贮和高效处理提供了必要的物质条件,使时态GIS 的研究和应用成为可能.早在20世纪70年代末层次数据模型就被用来表示和处理区域边界随时间而变化的问题.虽然其结构没有表示拓扑关系,也不能高效地查询出2个时间状态的差异,但却是时态GIS 应用的最早尝试.近年来时态GIS 的研究取得了许多重要的成果,推动了时态GIS 的实际应用发展.美国海洋服务机构NOS 从1992年开始使用Intergraph 公司的自动制图系统ANCS ,用改进的时空数据结构处理有关海岸线、航海辅助设施等每年的变化情况.美国地质调查机构USG S 正在建立“国家数字地图数据库ND 2C DB ”,实现对经常更新的国土利用图的管理.可以断言,未来十年内时态GIS 技术将在GIS 领域中得到广泛的应用,进一步推动GIS 的迅速发展.本文对时态GIS 的基本概念、主要问题、数据模型、实现方法等重要问题进行阐述,介绍了这些方面国内外研究的最新成果,同时发表了笔者的一些看法.第27卷第3期地球科学———中国地质大学学报V ol .27　N o .32002年5月Earth Science —Journal of China University of G eosciencesM ay 20021　时态GIS中的基本概念空间、时间和属性构成地理信息的3种基本成分.时态GIS是能够跟踪和分析随时间变化的空间、非空间信息的地理信息系统.时态GIS有时亦被称为4DGIS,意为在三维空间上加上时间维.在讨论时态GIS之前,笔者对时态GIS中涉及的对象进行分类,以便了解这些对象的基本特性:(1)根据事件发生频率可分为发生频率较高的和发生频率较低的;(2)根据系统确定位置的方法可分为使用绝对地理位置的和使用相对地理位置的;(3)根据空间和属性变化的主导性可分为以空间变化为主的和以属性变化为主的;(4)根据变化形成可分为连续的和离散的;(5)根据对象生命期的不同可分为长期的、中期的和短期的;(6)根据目标空间结构可分为连续分布结构、多边形结构、网络结构及多边形和网络混合结构;(7)其他有特殊要求的时空对象.一个应用领域可能会涉及上述分类中的一种或多种空间对象,但一个完整通用的时态GIS应当能够处理上述的各类对象.在时态GIS中,如何准确定义和表示时间特性是一个最基本的问题.以下讨论几个基本概念.(1)时间.时态GIS中通常把时间分成2种基本类型:事务时间(亦称物理时间、数据库时间)和有效时间(亦称逻辑时间、事件时间、数据时间或世界时间).有效时间是指事件在现实中发生的时间,而事务时间指事件被记录在数据库中的时间.这两类时间在应用中是相关的.由于事件常是在发生后才被记录在库中,所以有效时间一般要早于事务时间;若两者相等,就可以认为现实事件就是数据库事务,而有效时间亦可能晚于事务时间,则意味着系统可包括未来事件的信息,这在一些应用中是很有意义的. Lum等[5]讨论了对未来时间的处理.事务时间和有效时间是正交的.Snodgrass等[6]根据对这两类时间的支持能力将数据库分成静态(快照)数据库、回滚式数据库、历史数据库和时态数据库.其他的时间概念还有现实时间、用户定义时间等.(2)时间粒度(time granularity).由于计算机的数字化特点,不可能将时间存贮为一个连续的实体,而必须用离散形式来表示.时间粒度是对离散化程度的度量,当以固定时间粒度对实体状态采样时,粒度越小表示越精确,但太小的粒度又会导致内存开销的增加.实际实现时,往往在两者间折中权衡.当系统以状态改变时来记录信息的方式,则时间粒度是变化的,或者时间粒度的语义由不同应用的需要而定.理想的时态G IS应支持用户选择各类粒度的能力,并提供方便灵活的不同粒度间的转换机制.(3)时间戳.把时间看作事件的一个属性,通常存在2种处理方法:一种方法是只用一个时间戳标记事件发生的时间.这种方法显然会节省内存,免去冗余数据和空值(不考虑循环情况时),但对有关时间区段的查询,系统的应答时间就会很长.另一种较好的方法是每个状态以一个时间戳:since和until来标记,表明状态的一段区间.这种机制方便了时间区段查询,但时间戳有时会出现空值或伪值引来操作和计算上的复杂化.(4)应答时间.应答时间是GIS响应用户查询和分析要求的时间,也是时态GIS中需要考虑的一个重要概念.由于GIS要处理大量的时空属性数据,就会出现查询效率与尽量经济地使用有限存贮空间实现时空支持之间的矛盾.时态GIS只能在两者间权衡,在提高时空查询应答时间的同时,尽可能控制数据冗余,从而增加数据库的信息容量.2　时态GIS的相关问题从功能上讲,时态GIS除了应具备静态GIS的所有功能外,还应该提供:(1)档案功能,记载相关区域随时间的演变.(2)分析功能,以变化为参照,考察历史数据,预测未来.(3)更新功能,保持GIS数据的现时性,延长服务期.(4)显示功能,以真实的动态方式,回答用户关于“哪里”、“何时”、“怎样”的询问.(5)其他功能,包括检查新旧数据的逻辑一致性,预定义某些时空临界状态,并识别、预报它们.由于具有时空特性的地理数据的复杂性和现有计算机技术的局限性,因此要在时态GIS中实现令人满意的时空集成,还存在许多困难.2.1　时空数据表示GIS中主要有2种类型的数据:矢量数据和栅格数据.其中栅格形式适用性较广,还可通过层次结构高效地处理.四叉树是表示二维栅格数据的理想方法之一,表示三维栅格数据则需要八叉树.郭达志等[7]提出了用十六叉树表示矿山GIS中的空间和时间四维数据模型.但对离散变化、多边形、网络结构等空间对象,栅格形式就并非高效.矢量和栅格数据并存能够满足更为广泛的应用要求,但要实现紧密242地球科学———中国地质大学学报第27卷一体化的矢-栅GIS仍是GIS的难题之一[8].而在时态GIS中对数据表示有更高的要求,即以各种形式在不同抽象层次上处理时空数据,支持矢量时空相关数据的高效管理.这比静态G IS复杂得多.针对时态GIS,人们已经研究出了时空数据的多种组织方法,但都不太完善.较有代表性的是将时间作为信息空间中新的一维,这是一种概念上最直观的方法.Berry[9]最早使用了三维地理矩阵,以位置、属性和时间分别作为矩阵的行、列和高.Hazelton 等[10]则研究了相关的高维几何、高维拓扑.加拿大水文地质局提出了一种螺旋型超空间编码(HH2 codes).这是一种处理多维时空数据的高效有力的方法.组织时空数据的方法还有基态修正法和时空复合法.时间作为新的一维虽然概念意义明确,但其实现过程导致了存储空间无限增长的趋势,而存储数据基态和变化量的基态修正法则有效地控制了这种增长.后者的缺陷是对于对象在时间上的内在联系反映不直接,给时空分析带来了困难.张祖勋等[11]提出了一种分级索引方法,改进了相对基态的修正方式.时空复合法,允许我们非时态地处理空间和非空间地处理时间,但这种方法关于时空数据的检索和拓扑算法还有待进一步研究.2.2　不确定性时态GIS中的数据在空间、非空间属性及时态性上具有不确定性.关于不确定性问题的表示和处理,已进行了许多研究.其中,文献[12]中讨论了一种相对比较简单的方法,提出了“不确定性面”的概念.每个对象类别给一个面,类似于“阴影图”,其中加入不确定信息.2.3　多标度现实中各种现象和变化过程的度量与标度密切相关,不论时间、空间还是属性,它们量的多少及变化性的大小都是以某种标度来衡量的.时空数据的多标度性无疑使时态GIS中的数据分析和操作复杂化.为使时态GIS能够提供理想的支持多标度时空数据的能力,人们进行了各种尝试.一种方法是将各标度数据都以最高分辨率存贮,当需要最低分辨率时再派生.这种方法直观,易于理解,但它的自由泛化能力受到很大的限制.Berry[12]于1993年讨论了这一问题,提出利用持续可表示特性,考虑使用Beller等[13]的插值和时态平化函数.Edwards[14]还研究了多标度时态管理中与模糊性相关的问题.3　时态GIS实现方法目前时态G IS的实现主要有2种途径:一种是扩展传统的关系模型;另一种是采用面向对象的方法.3.1　地理关系模型由于传统关系模型语义丰富、理论完善,以及具有许多高效灵活的实现机制,人们开始尝试在传统关系模型中加入时间维,扩充关系模型、关系代数及查询语言以处理时态数据,从而直接或间接地基于关系模型支持时空数据的存贮、表示和处理[5].基于这一思想,主要有下列方法:(1)归档保存.这是一种支持时态数据的最原始、最简单的方法,就是以规则的时间间隔备份所有存贮在库中的数据.这种方法的不足十分明显,主要有:①发生在备份间的事件未被记录,致使部分信息丢失;②对存档信息的搜索慢且笨拙;③许多数据重复归档存在大量的数据冗余.(2)时间片.这种方法是将库中某时刻的时空信息存贮在一个平面文件或二维表格中,即所谓时间片(time2slice).当发生变化时,将当前状态表存贮起来,并给定一个时间戳,然后复制出来并更新为新状态.与归档保存相比,这一方法在效率上有所改善.但仍存在大量的数据冗余,而且使用一个时间戳时,对有关生命周期的查询会非常繁琐.使用两个时间戳时,对特定属性变化的查询,又需检测所有时间片.(3)记录级时间戳.这种方法将时间戳作用于记录(或元组)级,而非整个关系,时间戳可采用前面提到的2种方法.其实现过程是:当发生事件时,将当前记录标记时间戳,然后建立一个具有变化后新属性值的记录加入表中.新记录的加入可以有3种不同的方法.最简单低效的方法是把新记录加在表尾.这将得到一个规整的时序视图,但也意味着需要频繁地顺序搜索来应答查询.Snodgrass等[15]描述了另一种方法,即将相关的记录依时序放在一起.这种方法对于关于生命期的查询非常便利.第3种方法是对每一时间片以同样的方式对表中记录排序.这种方法的问题在于若发生一事件时,某记录没有发生变化,那它仍需复制或以空白填充不变的记录.上述这些方法都存在一个共同的缺陷:关系表会变得越来越长,导致应答时间的下降.Lum等[5]提出了另一种称作链式元组级时态GIS的实现方法,工作原理是由2个关系而不是一个关系来表示时态实体:第1个关系只存贮当前状态,每当事件发生时便更新;第2个关系以链式保存所有历史记录.这样在相关342　第3期　吴信才等:时态GIS的基本概念、功能及实现方法的记录间建立了简单的便利存取路径,提高了效率,而且删除记录也非常容易,但需要整个记录时并不方便.一种改进的方法是分离时变属性与非时变属性,从而节省内存开销,对历史数据存取快速,减少更新费用.3.2　面向对象(object2oriented)方法对复杂的时间信息,当今大部分基于关系模型的GIS是通过大量元组牵强地表示,对一些无法表示的语义属性只能在外部描述.而在面向对象(ob2 ject2oriented,简称OO)模型中,提供了泛化、特例化、聚合和关联等机制,易于支持时态GIS中各种形式的时空数据,其中可以使用矢量数据或栅格数据,也可以是不同数据类型的集成.数据结构和方法的封装便于数据对象不同表示间的转换[16～18].在处理时空不确定性方面,OO技术也体现了优越性.OO方法已逐渐被时态GIS采用.在面向对象的时态GIS研究中,较为典型的成果有Inith OO模型和OS AM/T模型.Inith OO模型[18]提供了唯一的对象标识,将对象完全封装起来,用灵活的相关语义说明内部对象的关联.版本化的实现是通过使用has2 version关系,将当前状态中的对象与过去不同时刻的对象状态相关联,每个版本又使用predecess or/ success or关系与其前后的版本相连接.这一机制方便了对象的版本集合或某个版本的存取.时态维的实现是通过在对象结构的适当层次上附加时间维的方式而实现的,这样可在线性版本序列或版本树中描述时态拓扑关系.OS AM/T模型[19]使用了对象时间戳方法,记录对象、对象的历史和对象间关联的历史,使历史数据和当前数据在物理上、逻辑上分离,历史数据区可采用分布式存贮或静态存贮.该模型的不足之处在于未能对物理时间给予支持.M onia 和Richard提出的基本OO语义的时空数据模型通过对象和事件在数据模型中相互作用的方法集成了空间和时间维(据文献[19]).4　结语时间作为空间数据的基本特性,其重要性是显而易见的.时态GIS的研究工作正受到广泛的重视,实际上,通用数据库也面临数据的时间性问题,相关的研究工作也取得了一定的进展.在时态GIS中的时空混合使问题变得复杂得多.从总体上讲,这一领域的研究工作仍处于进步阶段,许多重大问题仍有待解决.参考文献:[1]吴信才.地理信息系统的基本技术与发展动态[J].地球科学———中国地质大学学报,1998,23(4):329-333.W U X C.Basic technology and development of geographic in2 formation system[J].Earth Science—Journal of China Univer2 sity of G 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时态GIS数据的动态压缩

时态GIS数据的动态压缩
王燕波
【期刊名称】《工程地球物理学报》
【年(卷),期】2005(002)001
【摘要】时态GIS是GIS一个新兴的研究领域,目前仍处于理论与模型的研究阶段.本文主要对时态GIS的模型进行研究.由于时态GIS存储大量的空间数据,不免要占用较大的存储空间.本文提出了一种针对时态GIS数据的压缩方法,该方法使用基于事件的时空数据模型通过减少数据重复存储,提高数据存放效率的一种方法.并引入基态和中间态的概念.具体介绍了该方法在数据压缩和维护上的应用.最后,笔者提出了自己在时态GIS模型选择上的观点.
【总页数】4页(P60-63)
【作者】王燕波
【作者单位】中国地质大学信息工程学院,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】P628.4
【相关文献】
1.基于动态数据压缩的能量采集无线传感网络数据收集优化 [J], 谢小军;于浩;陶磊;张信明
2.数据压缩中的动态限长编码压缩算法 [J], 邓娟娟;阮琦
3.单片机在动态数据采集和数据压缩显示中的应用 [J], 钱锐
4.基于动态压缩的无线传感网数据重构模型研究 [J], 陆兴华;袁子越;王潇齐;黄嘉
昊
5.基于实时数据库的动态分组数据字典比例压缩算法 [J], 卢秉亮;朱健;王玉湘;蒙刚;甄雷
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