多模型结合下基于方向关系空间查询.pptVIP

空间关系，包括方向关系、拓扑关系、距离关系等，是人们表达、描述客观世界的重要工具（郭仁忠，1997）。空间关系作为空间查询的重要选取条件，在GIS等许多空间数据库应用领域起着关键的作用。然而，目前有关这方面的研究主要集中在基于拓扑和距离关系的空间查询上，却较少考虑实体间的方向关系。 在地理空间中，与拓扑和距离关系相比，方向关系无疑是用途更广泛、更贴近人们生活的一种空间关系，是空间关系理论中不可或缺的重要组成部分（Egenhofer，1995；李德仁，1997；陈军，1999；Goodchild，2006）。在空间查询中引入空间方向关系，不但符合人们空间定性思考的习惯,而且有助于空间实体的准确查询。 因此，为了全面、准确地检索空间信息，更好地满足GIS用户的实际需求，就必须系统地研究基于方向关系的空间查询。 本项目对空间查询的研究仅限于矢量地图，一般不涉及栅格地图的空间查询问题。 1.2 国内外研究现状 国内外学者们对基于空间关系的查询研究，总体来看，可以分为3类，它们分别基于拓扑、距离、方向关系。其中基于拓扑、距离关系的空间查询研究比较成熟，且应用也很广泛。这个结论从现在流行的GIS商业软件以及WebGIS的空间查询模块中不难得到。与之相反，基于方向关系的空间查询研究却相对较少。 Becker（1993）和 Gunther（1993）分别利用Grid Files 和Generalization-Trees实现了基于方向关系的空间查询，但由于这两种空间索引的I/O代价比较高，因此算法的处理性能不好； Papadias（1994）利用R树索引对基于方向关系的空间查询进行了研究；肖予钦（2004）、闫计云（2009）、张泽宝（2010）利用方向关系矩阵模型与R树索引实现了基于方向关系的空间查询；石静（2007）利用锥形模型的基本思想，结合R树提出了一种对空间目标进行定量查询的算法；付迎春（2008）、王文岩（2008）将锥形模型分别与B树和R树空间索引相结合，实现了基于方向关系的空间查询； 不利用空间索引，Zhu（2001）采用平面扫描技术和外优先有哪些信誉好的足球投注网站树提出了一种I/O高效的基于方向关系的空间查询算法，但是该算法所研究的空间对象全部是内部不相交的有界矩形，因此限制了它的实用性。 上述基于方向关系的空间查询研究还处于理论探索阶段，其成果远不能满足实际应用的需要。 究其原因，主要是由于算法所采用的空间方向关系模型自身存在的缺陷，导致查询结果在许多情况下出现偏差。 综观目前的研究成果,学者们提出的具有代表性的空间方向关系模型主要有6种:MBR模型(Shekhar,1998)、2D-String模型(Chang，1987)、锥形模型(Peuquet,1987)、方向关系矩阵模型（Goyal，2000）、方向Voronoi图模型（YAN,2006）和方向关系统计模型（Deng，2008）。其中，MBR模型和2D-String模型由于对方向关系的描述太过近似，在需要精确计算方向关系的情况下可能会给出错误的结论，目前已很少使用；方向Voronoi图模型和方向关系统计模型虽然能够精确地描述目标间的方向关系，但它们的计算比较复杂；相对而言，锥形模型和方向关系矩阵模型计算简单、实现容易，在空间查询中得到了较为广泛的应用。但是它们对两目标的形状、大小和距离变化不敏感，在许多情况下容易出现错误的查询结果（如图2）。 综上所述，现有的空间方向关系模型由于对方向关系的描述还存在许多不足，致使其无法同时满足空间查询在准确性和高效性两方面的要求，在一定程度上影响了空间查询在GIS中的应用效果。为此，本项目拟研究多模型结合下的基于方向关系的空间查询，目的是能够兼顾空间查询的准确性与高效性，以更好地满足实际应用的需要。 1.3 研究意义 本项目的研究意义，综括起来，至少包括以下4个方面： （1）完善空间方向关系理论的需要 空间方向关系模型是计算和描述目标间空间方向关系的重要理论工具，一直以来都是空间方向关系理论研究的重点和难点。由于在GIS环境下研究空间方向关系的历史尚短，总体来看，有关空间方向关系模型的研究还存在许多不足。根据目前的研究文献可以发现，空间目标的形状、大小以及空间目标间的距离、可视区域等都会影响空间方向关系（闫浩文，2002；邓敏，2008）。但是现有的空间方向关系模型只能部分地顾及到这些因素。为了克服这一缺陷，有必要研究多模型结合下的空间