時(shí)空查詢語言(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-11-10 16:30:01 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-11-10 16:30:01 來源：信息時(shí)代

    時(shí)空查詢語言 : 時(shí)空數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的一種查詢語言,用以有效地管理和處理時(shí)空信息。在時(shí)空數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上,時(shí)空查詢語言可以根據(jù)時(shí)空對象的時(shí)間、空間以及時(shí)空屬性(傳統(tǒng)信息)進(jìn)行查詢和處理,應(yīng)當(dāng)能夠組合時(shí)間維、空間維的各隱式屬性和顯式屬性,并考慮時(shí)空互相依賴、互為存在條件以及時(shí)空的連續(xù)性等特點(diǎn)。支持對時(shí)空對象的時(shí)空拓?fù)浞治霾僮骱蜁r(shí)空索引是時(shí)空查詢語言的基本功能。
與傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的查詢語言不同,時(shí)空查詢包含時(shí)間和空間兩種信息。例如“按照當(dāng)前車速與方向,5分鐘后,距離我最近的2個加油站在哪里? ”這種查詢的結(jié)果依賴于數(shù)據(jù)庫當(dāng)前的狀態(tài)并且隨查詢點(diǎn)的位置改變需要持續(xù)進(jìn)行更新。因時(shí)空查詢中包含大量有關(guān)空間、時(shí)空拓?fù)浞治雠c處理的查詢,傳統(tǒng)的SQL語言已無法進(jìn)行處理。
到目前為止共有三大類不同類型的時(shí)空查詢,分別為即時(shí)查詢,返回當(dāng)前數(shù)據(jù)狀態(tài);連續(xù)查詢,查詢一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)狀態(tài); 持續(xù)查詢,查詢將在未來一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)有效,不斷返回結(jié)果。這些新的查詢對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提出了新的功能要求,即連續(xù)返回查詢結(jié)果,而不是運(yùn)行一次就結(jié)束。
由于ISO把SQL作為數(shù)據(jù)庫查詢語言的標(biāo)準(zhǔn),目前對時(shí)空數(shù)據(jù)庫的查詢語言研究主要仍采用擴(kuò)充SQL語言的方法,即采用SQL結(jié)構(gòu),擴(kuò)充時(shí)空操作謂詞和空間操作謂詞,使得查詢語言能夠處理傳統(tǒng)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和時(shí)空數(shù)據(jù),尤其是能夠支持時(shí)空拓?fù)浞治霾僮鳌?br>基于時(shí)空抽象數(shù)據(jù)類型和時(shí)空謂詞,已經(jīng)提出了一種類SQL的時(shí)空查詢語言STQL,用于對隨時(shí)間連續(xù)變化的移動空間對象的查詢,同時(shí)將時(shí)空查詢分類為時(shí)態(tài)選擇查詢、時(shí)空聚集查詢、時(shí)空投影查詢以及時(shí)空狀態(tài)演化查詢。Wolfson等人分析了連續(xù)運(yùn)動點(diǎn)與區(qū)域之間的不同時(shí)空關(guān)系,將查詢分為點(diǎn)查詢(point query)和時(shí)空范圍查詢(spatiotemporal range query)兩大類,引入時(shí)空查詢操作符如when_at,where_at,sometimes_possibly_in,always_definitely_in等。并在其提出的時(shí)空數(shù)據(jù)模型MOST基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了FTL查詢語言,提出了eventually、always等一些時(shí)態(tài)操作符,引入must和may文法,表示不同的查詢語義。設(shè)計(jì)查詢語言的關(guān)鍵在于是否有效支持各種時(shí)空操作,因?yàn)樽罱K執(zhí)行的動作都是時(shí)空操作。
時(shí)空數(shù)據(jù)庫處理的信息主要是移動空間對象,但本質(zhì)上是隨時(shí)間變化的空間數(shù)據(jù)。目前對移動空間對象的空間分析操作研究主要是針對某些應(yīng)用提出相應(yīng)的操作。如查詢“某飛機(jī)(移動點(diǎn))航行時(shí)經(jīng)過哪幾個省? ”,需要轉(zhuǎn)換為求移動點(diǎn)落在哪幾個區(qū)域中的操作,該操作類似于空間數(shù)據(jù)庫中的判斷一個點(diǎn)是否在一個區(qū)域中的操作。而對查詢“正在航行的某飛機(jī)的航速”和“該飛機(jī)的最大航速”,則需用到移動點(diǎn)(飛機(jī))的坐標(biāo)信息和時(shí)間信息。
1. 時(shí)空查詢操作
對時(shí)空查詢語言,至少應(yīng)有如下幾類操作:
(1)移動對象間拓?fù)潢P(guān)系的操作:如求一個移動點(diǎn)mp是否在另一個移動的區(qū)域mr中MpMr_inside(mp,mr)。
(2)移動對象與空間對象間拓?fù)潢P(guān)系的操作:如求一個移動點(diǎn)mp是否處于另一個固定的區(qū)域r內(nèi)Mpr_inside(mp,r)。
(3)返回移動對象的操作: 如求兩個移動區(qū)域mr1和mr2的交集MrMr intesect(mr1,mr2)等。
(4)返回單個數(shù)值的操作: 如求一個移動點(diǎn)mp的速度velocity(mp)。
(5)返回多個數(shù)值的操作:如求兩個移動點(diǎn)mp1和mp2間的距離distance(mp1,mp2)、指定移動點(diǎn)mp1到一條固定線12間的距離distance(mp1,12)等。
(6)返回空間對象的操作:如求移動點(diǎn)mp的軌跡trajectory(mp)、一個移動點(diǎn)或一個區(qū)域在某一特定時(shí)間的空間點(diǎn)或空間區(qū)域。
(7)在移動對象集合上的操作:如在一些移動區(qū)域上進(jìn)行FUSION操作。
2. 時(shí)空拓?fù)浞治霾僮?br>時(shí)空拓?fù)洳僮鞯姆N類及語義仍處在研究中,目前提出的時(shí)空拓?fù)洳僮饕堰_(dá)70多個,其拓?fù)洳僮魉惴ㄊ菚r(shí)空數(shù)據(jù)庫的研究難點(diǎn)之一。以下給出一些典型的時(shí)空拓?fù)浞治霾僮?注:[ ]表示可選項(xiàng),缺省狀態(tài)取整個生命期。[,t1,t2]表示時(shí)間段,t1、t2表示時(shí)刻)。
移動空間對象與空間對象間拓?fù)潢P(guān)系的操作:
(1) Mpl_on (mp,1[,t]/[,t1,t2]): 判斷移動點(diǎn)mp是否在固定線1之上。
(2) Mpr_inside (mp,r[,t]/[,t1,t2]): 判斷移動點(diǎn)mp是否在固定區(qū)域r內(nèi)部。
(3) Mpr_on_border_of(mp,r[,t]/[,t1,t2]):判斷mp是否在r邊界上。
(4) Mrr_inside (mr,r[,t]/[,t1,t2]): 判斷移動區(qū)域mr是否在固定區(qū)域r中。
移動對象之間拓?fù)潢P(guān)系的操作:
(5) MpMp_equal (mp1,mp2[,t]/[,t1,t2]):判斷兩個移動點(diǎn)mp1與mp2是否相等。
(6) MpMr_on_border_of (mp,mr[,t]/[,t1,t2])判斷移動點(diǎn)mp是否在移動區(qū)域mr邊界上。
(7) MrMr_intersects (mr,mr[,t]/[,t1,t2]):判斷兩個移動區(qū)域是否相交。
(8) MrMr_meets (mr,mr[,t]/[,t1,t2]): 判斷兩個移動區(qū)域是否相遇。
(9) MrMr_adjacent (mr,mr[,t]/[,t1,t2]):判斷兩個移動區(qū)域是否相鄰接。
返回?cái)?shù)值的操作:
(10) DetermineMpVelocity (mp[,t]):求一個移動點(diǎn)的速度。
(11) DetermineMrExpanddegree (ml[,t]): 求移動區(qū)域的面積增長速度。
(12) DeterminePerimeter(mr[,t]): 求移動區(qū)域的周長。
(13) DistanceMpMp(mp1,mp2): 求兩個移動點(diǎn)間的距離。
(14) DistanceMpMr(mp,mr):求一個移動點(diǎn)與一移動區(qū)域間的距離。
返回空間對象的操作:
(15) Mp_position(mp[,t]):某一時(shí)刻求一移動點(diǎn)的空間位置。
(16) Mr_position (mr[,t]): 某一時(shí)刻求一移動區(qū)域的空間位置。
(17) Ml_interior(ml[,t]):求由移動線輪廓所形成的區(qū)域集對象。
(18) Mp_trajectory((mp[,t1,t2]):求移動點(diǎn)軌跡所形成的線集對象。
返回移動空間對象的操作:
(19) Mrr_intersection(mr,r[,t]/[,t1,t2]):求移動區(qū)域與固定區(qū)域的交集。
(20) MrMr_intersection(mr,mr[,t]/[,t1,t2]):求兩個移動區(qū)域的交集。
如下為時(shí)空對象查詢的實(shí)例。比如要查詢國航CA300航班飛機(jī)在中國境內(nèi)的航行距離是多少?則有:
SELECT length(intersection(C.territory,
Mp_trajectory(F.route)))
FROM flight F,country C
WHERE F.airline=“Airchina” AND
F.no=“CA300” AND C.name=“China”;
其中,length()求空間對象線的長度,C.territory存儲國家的領(lǐng)土區(qū)域。