时空数据模型的研究进展评述

时空数据模型是研究地学时空过程的基础数据设施条件．在介绍时空数据模型的研究进展的同时也讨论了当前主要时空数据模型的优缺点．时空数据模型根据其建模思路主要地可分为4类，即着重于描述时空状态序列的过程模型，着重于描述某个时间点上形成的时空因果联系的时间点模型，意图全面描述时空关系的面向对象的模型以及满足特定时空推理方法要求的专用数据模型．时空对象的特征变化过程、空间关系以及时序关系的表达在时空数据模型的研究中讨论得比较广泛而深入，但是针对时空中的相互作用过程及存在于其中的时空因果联系以及针对时空不确定性的表达研究目前仍显不足，需要进一步研究．针对特定时空推理算法的专用时空数据模型需要与时空推理模型的研究紧密结合才能取得同步发展．越来越多的多源异构时空数据需要一个逻辑上的集成模型以实现一体化的数据管理，这方面的研究也需要进一步深入．     

现有时空数据模型的研究

阐述了时空数据建模的主要定义,分析了时空数据库领域的建模需求,包括时态语义、空间语义、时空语义和查询能力．通过对各模型在时空领域中实际应用的研究,重点比较了现有时空数据模型在这4个需求方面的能力表现,并对模型做出评价．结果表明,面向对象数据模型和移动对象数据模型在时空对象的表达上体现了较强的能力．     

时空数据模型研究原则与表达方法的探讨

时空数据模型的三个基本要素是空间位置、属性和时间．确定研究尺度范围内地理信息基元，合理表达时空关系和模型的层次体系是时空数据模型研究的基本原则．时空数据模型的表达方法主要有序列快照模型、基图修正模型、时空复合立方体模型、基于特征的时空数据模型和图谱数据模型．目前条件下，时空数据模型研究的重要意义在于，扩展传统地理信息系统的功能，实现时态地理信息系统(TGIS)的时序分析与规律预测．     

面向对象的城市空间信息遥感分析的理论框架

提出了面向对象的城市空间信息遥感分析的理论框架.对图像对象、地理空间对象和城市空间对象做出了明确界定,详细说明了三者间的区别和联系;总结了地理空间对象识别的三准则:边界、属性和尺度;提出地理空间对象和城市空间对象由身份、状态和行为三部分构成,对应的形式表达为标识、属性和关系.在分析地理空间对象中所包含信息的三个维度——专题、空间和时间的基础上,详细说明了组成地理空间对象和城市空间对象的专题属性、空间属性、时间属性和专题关系、空间关系、时间关系.在理论基础上,建立了一个通用的面向对象的城市空间信息遥感分析的总体框架.     

一种集成时空数据模型及语义扩展

采用面向对象的方法提出了一种具有集成特点的时空数据模型．模型分别扩展了空间数据对象和时态数据对象,时空对象是空间对象和时态对象的聚集,空间对象的变化由对象的行为进行描述并以不同的版本表现出来．此外,通过量词符号在时域上的扩充对对象的基本关系进行了语义扩展,在形式上将时态和空间谓词语义统一起来．这种模型能够更好地适应时空信息系统的应用需求．     

基于车道特征的多层交通网络时空数据模型研究

【目的】针对当前交通地理系统(GIS-T)领域中常用数据模型在城市交通网络的几何、时空语义属性、拓扑关系等描述以及路径诱导实际需求方面的不足,提出基于车道特征的多层交通网络时空数据模型。【方法】根据数据模型的建模层次,引入道路中心线、行车道、实际车道等特征,构建交通网络的多层次表达,并依次设计概念数据模型和逻辑数据模型,最后通过实验验证模型的性能。【结果】该模型比传统基于车道的网络模型的算法效率高,行驶时间少。【结论】该模型对车道特征的描述方案可行,在交通路径诱导中的实用性、精度及效率等方面比传统模型更优。     

基于移动点对象和事件的宗地时空变化表达

地籍管理中核心要素宗地的几何空间和属性信息具有典型的时空特性.以往宗地时空变化的研究主要集中在表达宗地的某一方面,对宗地所有属性和几何空间信息时空变化的表达需要加强.同时,移动对象理论在表达宗地时空变化的研究与应用还没有,且在表达多个对象间同步变化时仍需进一步研究.针对这2个问题,分析了宗地时空变化的类型,提出了基于移动点对象的单个宗地几何空间和属性(单一属性和权属)信息时空变化表达方法以及基于事件的多个宗地间时空变化表达方法,并研发了地籍宗地时空管理原型系统,验证了文中提出理论方法的可行性和有效性.     

基于时间切片模型的设施农业时空数据研究

为实现北京市设施农业信息管理系统由静态GIS向时态GIS的转变,解决设施农业时空数据动态存储与表达的问题,针对设施农业数据的时空动态变化特征与情况,结合时间切片模型的思想与方法,提出了设施农业时空数据模型,以实现设施农业时空数据的重组与管理.阐述了设施农业时空数据的组织、存储结构与查询方法.研究表明,设施农业时空数据模型能很好地表达设施农业时空对象的空间信息、属性信息以及变化关系,为设施农业时空数据管理提供了新的思路与方法.     

一种面向实时监测的煤矿安全时空数据模型

煤矿井下生产状况实时监测分析是实现煤矿事故或其它突发状况的预测和及时处置的前提,而监测对象的状态数据,以及对象间关系数据的记录、描述和视觉表达是实现实时监测分析的基础。在分析煤矿井下安全生产过程以及井下生产人员、设备、环境三类时空对象的特点与三者之间的关系基础上,给出了一个通用的面向对象时空数据模型,刻画了煤矿井下安全生产过程中不同生产要素的状态变化及其相互作用关系。基于该模型,开发了一个煤矿井下安全生产时空信息系统原型,并以位置关系为例,实现了煤矿井下安全生产时空对象的状态数据采集、数据存储管理、数据可视化,从而表明该模型可满足煤矿井下生产过程的实时观测、数据获取、存储管理、数据分析的需求。     

城市地下空间信息三维数据模型研究

系统分析了现有的三维空间数据模型的形式和特点,为城市地下空间信息基础平台空间数据模型的选择提供了甄别的依据.针对城市地下空间信息三维建模和可视化分析的特点和要求,设计了面向空间结构信息和空间属性信息建模与可视化的三维空间数据模型.对于城市地下空间几何结构信息（包括三维地质体几何结构、地下构筑物和地下管线）的建模与可视化,设计了一种基于边界表示,面向地下空间实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型;对于地下空间属性信息的建模与可视化,采用三维栅格数据结构来组织表征地质体内部物理和化学属性参数的规则体数据;并根据地质属性建模与地质结构建模的关系和要求,实现了由三维矢量模型向三维栅格模型的转换.     

矿山地理信息数据模型研究

矿山数据模型研究,是"数字矿山"的核心组成部分,是矿山地理信息系统研究的热点和重点.笔者就矿山地理数据特点,从数据采集、数据表达等方面探讨了矿山地理信息系统(简称MGIS)所涉及的关键技术,在面向对象数据模型基础上建立了面向对象的矿山地理信息系统的数据模型,并以点、线实体阐述了矿山实体几何和属性对象数据模型的组成,为矿山地理信息系统的计算机实现建立了理论基础.     

一种基于过程的动态时空数据模型

 通过对土地利用时空对象变更的考察,指出纯粹以事件或事件序列方式构建的时空数据模型在时空要素关联和事件因果关系表达上存在的不足,提出以过程为核心的时空数据模型PBSTDM。该模型能反映时空对象的演变过程,以及在这个过程中产生的事件因果联系。给出了该模型的数据组织体系,以及基于此模型在土地利用更新调查中的应用系统实例,表明该模型能减少数据访问的复杂度,提高时空数据处理的效率。     

图象数据模型研究

数据模型研究是设计按内容检索的图象数据库系统的基础．本文根据图象信息系统的特点，将面向对象模型与超语义模型有机结合，提出了一种新的图象数据模型及相应的说明语言．该模型以紧耦合方式融合了语义数据模型和知识模型的特点，并增加了表示图象对象间空间关系的机制，使得该模型可以更好地描述图象信息系统中的图象数据、领域知识以及空间关系语义．     

为计算机综合自动化制造系统建立智能化的全局数据模型

计算机综合自动化制造系统(简称CIMS)的关键技术之一是数据管理.本文就数据管理的首要问题——为全局数据建立模型进行了较深入的论述.本文首先剖析各种数据(包括复杂的工程数据和抽象数据)类型及其特性;进而从全系统的角度提出对数据模型的要求,指出传统的层次、网状以及关系模型是不能作为CIMS的全局数据模型的;在此基础上提出将面向对象的方法与语义联系模型相结合、构成面向对象的语义联系模型,作为CIMS智能化的全局数据模型.     

对象化BR-TIN模型三维地理信息组织方法

在分析边界表示法(BR)和不规则三角网(TIN)特征的基础上,采用面向对象方法将BR模型与TIN有机地结合起来,提出一种面向对象的BR-TIN三维数据模型.研究模型的集成过程、对象化过程、信息组织和存储过程,并将其应用到三维建筑实体表达中.实验结果表明:该模型能够实现地理实体的对象化建模和对几何特征、属性等综合信息的一体化组织,有利于实现复杂三维地理实体空间数据的有效组织与管理.     

宗地时空拓扑关系表达与判别

时空拓扑关系对时空变化语义分析和时空推理具有重要意义。根据地理信息特征,定义了三维欧氏空间里时空体和时空对象,阐述了时空拓扑关系的涵义,包含时间、位置、状态、事件等之间的拓扑关系。利用4I模型描述时空拓扑关系。以宗地缩小、扩充、分割、合并、部分占用、边界调整等几种不同变更类型为例,分析了宗地变更前后可能的时空拓扑关系,归纳出其必须满足的6个一般性推论,给出应用的具体实例。结果表明,基于时空拓扑关系可隐式地判别出2个宗地时空对象之间是否存在父子关系,及可能的变更操作语义类型。     

多媒体文档系统MDS—1的设计与实现

传统关系数据库系统由于其关系数据模型的语义表达能力的局限性,难以表示人像和人的声音信息,从而无法支持应用越来越广泛的基于人像和声音特征的查询,文中从数据分析出发,提出一种能同时表达人员相关信息,人像信息和人的声音信息的面向对象数据模型,介绍所研制的基于面向对象数据模型的多媒体文档系统,它能兼容传统关系数据库管理系统的基本功能,并提供了基本ＳＱＬ查询,示例查询,主观属性查询,模糊概念查询,浏览查询等     

自然崩落法放矿计算机模拟数据模型研究

在融合面向实体的数据模型和网格数据模型的基础上,引入参数化对象,设计了一种参数化、网格化的数据模型(PDENDM)用以模拟自然崩落法放矿过程,解决三维可视化环境下考虑时态和经济因素的放矿管理难题,包括放出体发育过程、多漏口放矿及配矿问题.运用面向对象的思想建立PDENDM模型的主要数据结构.PDENDM采用面向实体的元素描述矿岩体及离散颗粒的实体特征,用网格元素描述系统内部网格的空间拓扑关系,并用参数描述实体轮廓、定位信息和其他属性信息,并结合实例分析PDENDM在自然崩落法放矿模拟中的作用.研究结果表明:该模型能够实现自然崩落法放矿过程的空间分析、时态分析,清晰地描述了不同放矿高度下单漏口放矿放出体形态发育及属性的变化,解决了矿岩颗粒流动及放出体发育等放矿研究中的关键问题,为后续多漏口放矿及配矿问题的解决奠定了良好基础.     

地学数据本体研究与发展思考

分散、多源、异构的地学数据资源的整合集成、交换共享、挖掘利用必须以本体为支撑解决语义异构问题.针对当前缺乏以数据为核心能够支撑数据资源全生命周期操作处理本体库的问题,提出并开展了地学数据本体的研究与构建实践,并进一步分析了地学数据本体的应用领域和重点发展方向.地学数据本体的实质就是地学数据资源各类特征的本体,通过对地学数据资源内容、时间、空间、形态、来源等方面的概念、实例及其关系的形式化描述,实现无歧义的语义表达与推理,可有效支撑地学数据资源的分类编码、集成建库、语义搜索、关联数据和挖掘分析等应用.未来地学数据本体应进一步加强自动构建更新方法的研究,加快完善地学数据本体库,大力推动地学数据本体的应用.     

面向时空嵌套关系的半结构化时空数据管理模型研究

研究了利用半结构化时空数据的"嵌套"特征实现对时空数据存储和管理的问题,提出了一种面向时空嵌套关系的半结构化时空数据管理模型.该模型以时空数据的"嵌套关系"为管理对象,用更丰富的数据语义(semantics)区别了"实体对象类"的属性、"空问嵌套关系类"的属性和"时空嵌套关系类"的属性等概念,运用非第一范武的嵌套关系数据库实现对时空数据的综合营理.基于传统关系型DBMS和GIS组件构成的软件实验系统表明,本模型简明有效,在数据更新和冗余方面均取得了较好的效果.该研究为半结构化时空数据的管理探索了一条新的途径.