時(shí)空對(duì)象(數(shù)據(jù)庫(kù))

時(shí)間：2022-11-10 20:30:01 | 來(lái)源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-11-10 20:30:01 來(lái)源：信息時(shí)代

    時(shí)空對(duì)象 : 時(shí)空變化的空間對(duì)象,或稱時(shí)空實(shí)體(spatiotemporal entity)。時(shí)空對(duì)象的概念源自傳統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的“空間對(duì)象”概念。時(shí)空對(duì)象是動(dòng)態(tài)變化的空間對(duì)象,而通常的空間對(duì)象的屬性、結(jié)構(gòu)等是靜態(tài)的。在時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)中,時(shí)空變化是指空間對(duì)象隨時(shí)間而發(fā)生的變化。是否具有時(shí)空變化的特性是區(qū)分時(shí)空對(duì)象與空間對(duì)象概念的關(guān)鍵。時(shí)空對(duì)象通常具有唯一的對(duì)象標(biāo)識(shí),且包含描述其特性的空間屬性和主題屬性。因此時(shí)空對(duì)象上的時(shí)空變化也會(huì)表現(xiàn)在不同的方面,比如在空間屬性、主題屬性上等。另外,在不同的應(yīng)用環(huán)境中,時(shí)空對(duì)象表現(xiàn)出來(lái)的時(shí)空變化還具有不同的形式。正是由于時(shí)空對(duì)象的時(shí)空變化特性,使得時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型、索引、查詢語(yǔ)言等需要研究新的理論和技術(shù)。
時(shí)空對(duì)象從概念上可以形式地表示為: SO=<oid,S,A>。其中,oid是時(shí)空對(duì)象的標(biāo)識(shí),S是隨時(shí)間變化的空間屬性,A是主題屬性集,其中某些主題屬性是隨時(shí)間而變化的。空間屬性變化是指空間對(duì)象的幾何形狀發(fā)生變化,比如一個(gè)地塊由四邊形擴(kuò)大成六邊形。形狀的變化往往意味著空間位置的變化?？臻g對(duì)象的主題屬性同樣也可能隨時(shí)間而變化,如土地塊的所有者改變、地理區(qū)域的土壤類型隨著時(shí)間而發(fā)生的變化等。
按照面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn),現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象由對(duì)象標(biāo)識(shí)來(lái)確定,而對(duì)象的狀態(tài)則通過(guò)對(duì)象的內(nèi)部屬性來(lái)確定?？臻g對(duì)象的內(nèi)部屬性包括空間屬性和主題屬性。因此,時(shí)空對(duì)象的時(shí)空變化可以根據(jù)空間對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為兩類: ①時(shí)空對(duì)象的內(nèi)部屬性隨時(shí)間發(fā)生的變化; ②時(shí)空對(duì)象的標(biāo)識(shí)隨時(shí)間發(fā)生的變化。但由于對(duì)象標(biāo)識(shí)本質(zhì)上是不會(huì)變化的,只可能誕生或者消亡,因此,此類變化在時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)中通常以對(duì)象的“生命期(lifecycle)”來(lái)命名。時(shí)空對(duì)象的內(nèi)部屬性變化又可分為空間屬性變化和主題屬性變化。因此,一個(gè)時(shí)空對(duì)象的時(shí)空變化過(guò)程可以通過(guò)以上的三種變化類型來(lái)表示。
另一方面,根據(jù)變化的特點(diǎn),時(shí)空變化有兩種:連續(xù)時(shí)空變化和離散時(shí)空變化。連續(xù)時(shí)空變化是指隨時(shí)間漸變的時(shí)空變化,它通常要持續(xù)一段時(shí)間。離散時(shí)空變化是指瞬間發(fā)生的時(shí)空變化,它通常發(fā)生在一個(gè)特定時(shí)刻。因此,一個(gè)時(shí)空對(duì)象的時(shí)空變化類型如表1所示。

表1 時(shí)空變化的類型

	空間屬性變化	主題屬性變化	對(duì)象標(biāo)識(shí)變化
連續(xù)時(shí)空變化	連續(xù)空間變化	連續(xù)屬性變化	連續(xù)生命期
離散時(shí)空變化	離散空間變化	離散屬性變化	離散生命期

但是,其中的連續(xù)生命期在現(xiàn)實(shí)世界中并不存在,因?yàn)閷?duì)象的誕生或者消亡總是突然發(fā)生的。因此,現(xiàn)實(shí)世界中的時(shí)空變化可以分為五類(見(jiàn)圖1):

(類型1)行駛車輛

(類型2)地塊邊界變化

(類型3)土壤類型的漸變

(類型4)地塊所有權(quán)的變化

(類型5)地塊的合并

圖1 五類時(shí)空變化的例子

類型1:連續(xù)空間變化?？臻g對(duì)象的空間屬性隨時(shí)間發(fā)生連續(xù)變化,例如洪水的蔓延(空間范圍隨時(shí)間連續(xù)變化)和車輛的行駛(空間位置的連續(xù)變化)。連續(xù)空間變化總是與一段時(shí)間相關(guān)聯(lián)。
類型2:離散空間變化?？臻g對(duì)象的空間屬性隨時(shí)間發(fā)生離散變化,例如地塊的邊界變化。離散空間變化總是發(fā)生在某個(gè)特定的時(shí)刻。
類型3:連續(xù)屬性變化。空間對(duì)象的主題屬性隨時(shí)間發(fā)生連續(xù)變化,例如地理區(qū)域的土壤類型變化。
類型4:離散屬性變化?？臻g對(duì)象的主題屬性隨時(shí)間離散變化,例如地塊所有者的變更。
類型5:離散生命期。一個(gè)或多個(gè)時(shí)空對(duì)象的標(biāo)識(shí)瞬時(shí)消亡或者誕生,例如地塊的劃分和合并。
在實(shí)際應(yīng)用中,“離散生命期”型時(shí)空變化有幾種不同的表現(xiàn)形式,包括:
(1)時(shí)空對(duì)象的誕生(creation):指一個(gè)或多個(gè)新對(duì)象的增加。例如在GIS應(yīng)用中地物對(duì)象的新建。
(2)時(shí)空對(duì)象的消亡(deletion):指對(duì)象在現(xiàn)實(shí)世界中被永久刪除。例如在森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中,火災(zāi)區(qū)域的撲滅意味著該對(duì)象的消亡。
(3)時(shí)空對(duì)象的分裂(split_new): 指一個(gè)時(shí)空對(duì)象分裂為多個(gè)新的對(duì)象,同時(shí)原來(lái)的時(shí)空對(duì)象消亡。例如在城市規(guī)劃中,一個(gè)地區(qū)被劃分為若干個(gè)新的地區(qū),同時(shí)原來(lái)的地區(qū)則不復(fù)存在。
(4)時(shí)空對(duì)象的合并(merge_new): 一個(gè)或多個(gè)時(shí)空對(duì)象合并為一個(gè)時(shí)空對(duì)象,同時(shí)原始的時(shí)空對(duì)象消亡。
(5)時(shí)空對(duì)象的保持分裂(split_remain): 一個(gè)時(shí)空對(duì)象分裂為多個(gè)新的對(duì)象,同時(shí)原始的時(shí)空對(duì)象仍然存在,例如一個(gè)國(guó)家的幾個(gè)區(qū)域獨(dú)立為新的國(guó)家,同時(shí)原來(lái)的國(guó)家依然存在于現(xiàn)實(shí)世界中。
(6)時(shí)空對(duì)象的保持合并(merge_remain): 一個(gè)或多個(gè)時(shí)空對(duì)象合并到某個(gè)時(shí)空對(duì)象中,例如地塊A與其相鄰的若干個(gè)地塊合并,合并后的地塊仍使用地塊A的標(biāo)識(shí)。