时态GIS数据库合编.ppt

1、静态GIS是一种无法对数据变化的历史进行分析，更无法预测未来的趋势。 　　现有的GIS大多不具有处理数据的时间动态性的功能，而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。 　 第六章 时态GIS数据库 2、时态GIS（Temporal GIS）是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。 　　 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（Temporal GIS）。时态GIS作为GIS研究和应用的一个新领域，由于其巨大的应用驱动力，正受到普遍的关注。而且，随着存贮和高效技术的飞速进步，为大容量的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。 ?教学内容： ? ??1.时态GIS ? ??2.数据组织方法 ? ??3.时态GIS实现方法据库 ? §6.1 地理信息的时态性分析 一、时间的结构 线性结构 认为时间是一条没有端点，向过去和将来无限延伸的线轴，除了与空间一样具有通用性、连续性和可测量性外，还具有运动的不可逆性（或称单向性）和全序性。 循环结构 反映了时间的周期性、稳定性，与时间的线性结构不可分割，相辅相成，形成了现实世界在继承中的发展。 分支结构 分为单向分支结构和双向分支结构，分别反映了具有不同的历史时间结构和未来时间结构的多个目标现象的时间结构，其中各分支具有两两正交性。 多维结构 是同一目标的演变经历，从不同时间角度来看，体现为时间的多维结构。主要表现的有： （1）有效时间（Valid Time）Tv：空间目标从产生到消亡，是它在现实世界中存在的时间区间，称为有效时间（也称世界时间、数据时间、逻辑时间、事件时间）。如果理论模型允许目标消亡后再生，则有效时间是多个不相交的时间区间的并。 （2）数据库时间（Database Time）Td：目标数据输入系统的时间，称为数据库时间（或事务时间、物理时间、执行时间、系统时间）。 （3）用户定义时间（User-defined Time）：用户根据需要自己为目标标注的时间，称为用户定义时间，只有用户知道其语义，DBMS不能解释，语义由具体应用确定。 另外还有决策时间、观察时间等等。 二、时间的密度特性 时间的密度特性体现为以下模型：离散模型：时间与自然数同构，每个自然数对应一个时间粒子，是一种较常用的结构；紧凑模型：时间与有理数/实数同构；连续模型：时间与实数同构，每个实数对应时间上一个点。 三、时间的不确定性 GIS中的数据在空间、非空间属性上都具有不确定性，同样在时态性上也存在着不确定性。当某事件发生是已知的，但何时发生是未知的，则称该事件是时态非确定的。 四、时间的多标度性 时间多标度性是指用于度量时间的尺度的多样性，时间标度也称时间分辨率或时间粒度。不同的应用领域，及用一应用领域中的不同应用范围，都可能采用不同的时间标度。GIS中时间标度的选择存在着理想的时间精度和节约内存开销相互权衡的问题。 §6.2 时态GIS数据模型 为了能够表示时空过程，近年来，作为GIS研究和应用的一个领域，时态GIS已经得到了GIS界的广泛关注，人们在研究能支持时态GIS产品的时空数据模型。目前已有时空数据的三种组织方法： 　　 一． 时间作为新的一维 　　在概念上最直观的方法是将时间作为信息空间中的新的一维。主要有两种方式表示： ?? ? 1、 使用三维的地理矩阵(geographics matriix)，以位置、属性和时间分别作为矩阵的行、列和高。 　? 2、 用四叉树表达二维格数据，八叉树表示立方体，则可用十六叉树表GIS的空间—时间模型。 二． 基态修正法 　　不存储研究区域中每个状态的全部信息，只存贮某个时间的数据状态(称为基态)，以及相对于基态的变化量，则数据量可大大减小。这种方法称为“基态修正法”，毫无疑问，在基态修正法中，检索最频繁的状态作为基态(一般的用户最关注的是“现在”时 ，即系统最后一次更新的数据状态)。此外，目标在空间和时空上的内在联系反映不直接，会给时空分析带来困难。 三． 时空复合法 　　将空间分隔为具有相同的时空过程的最大单元，称为时空单元，每个时空单元在存贮方法上被看成静态的空间单元，而该时空单元中的时空过程则作为属性来存储。 　　 §6.3 时态GIS实现方法