一种平面移动对象的时空数据模型

提出了一种平面移动对象的时空数据模型--OPH模型.在该模型中,平面移动对象由3种几何表示,即平面对象的观测几何O,目前存在的几何P以及平面移动对象的历史几何H.通过几何点集的差、并、交,研究并得出OPH的递归计算和更新策略.通过分析对象之间的空间拓扑关系和时间关系,得出两个平面移动对象在重叠时间区间上的时空拓扑关系.利用OPH模型,定义了平面移动对象的速度、方向、影响范围等空间方法;利用时空拓扑关系和空间方法,确定时空查询和空间触发事件.     

时变拓扑

在时空复合的基础上提出了复合图层拓扑昨时变拓扑的概念,复合图层拓扑扩展了时空复合空间拓扑的意义,并证明复合图导眩的记空间拓扑能力的静态图层拓扑一样强为拓扑是对复合图层拓扑的扩展,它的意义在于显式地表达了空间对象在时间上的拓扑变化特性,这种形式化的拓年变化描述构成了一个基本的、完备的拓扑变化表达能力。     

多种空间关系和时间结合的定性时空推理

空间实体之间存在多种时空关系,主要包含拓扑、方向、距离、尺寸和时间等.以往的研究工作主要集中于3种以下时空关系结合的表示和推理,而3种以上结合的研究很少.但多种时空关系之间是相互统一和相互约束的,所以,将它们全部综合起来研究是时空推理研究发展的必然趋势,也是实际应用的迫切需要.提出了采用矩形关系统一表示多种空间关系,以矩形关系变化次数表示时间的时空统一表示模型,并在此基础上,利用概念邻域图推导空间关系变化和时间变化.据此,结合矩形关系网络和路径一致性算法,提出了检验上述统一模型网络一致性的算法,并分析了算法复杂度.该研究成果提高了空间关系分析方法的准确性,减小了时间信息的冗余,对地理信息系统中空间实体间的空间关系以及时间变化的分析和查询等有一定的理论意义与应用价值.     

时空数据库索引方法研究

时空数据库作为数据库研究领域中的一个重要分支,经过近十年的发展,在时空数据模型、时空查询优化与索引和时空本体论等方面取得了许多成果.现实世界中的许多实体都具有空间特性和时态特性,需要数据库管理系统提供有效的时空数据管理能力,如地籍管理系统中的地块、交通管理系统中的车辆等.时空数据库用于管理形状和位置随时间变化的对象.为了快速访问其庞大的数据量,必须建立有效的时空索引以提高各类时空查询的效率.提出了一种新的时空索引方法(SEST索引),它综合了快照和事件这两种时空信息建模方法.不仅能够处理时间片查询和时间段查询.而且能够进行事件查询.SEST索引使用R-tree结构来存储快照,用一种日志数据结构来存储发生在两次相邻快照之间的事件.通过实验对比SEST索引和HR-tree,结果表明:当变化频率在1%到13%之间时, SEST索引比HR-tree需要的存储空间少;当变化频率在1%到7%之间时,在时间段查询方面,SEST索引比HR-tree要好.因为SEST索引是一种面向事件的结构,所以事件查询时效率很高.     

时空数据库中数据建模的研究

研究了时空数据库中的时空建模技术。早期表示时空信息的数据模型通常用基于几何学的空间对象来表示实体，重要的特性都用空间对象的属性来表示。时态信息可以与基于时间戳的独立层次相关联，也可以与独立的空间对象相关联。随着时空建模的进一步发展，出现了面向对象的数据模型和基于事件的数据模型。综合研究了这些典型的时空数据模型，讨论了它们的应用及时空分析建模的作用。此外介绍了针对移动对象的数据类型的建模方法，以及在时空分析数据库管理系统STADBS中，基于Realms的二级平衡二叉树的时空数据模型。     

随时间演化的不确定区域间拓扑关系判定

不确定性处理是时空数据库技术研究的新领域,现有研究成果集中在时空不确定性的表示模型方面,缺乏不确定性对象间时空关系特别是拓扑关系的分析.提出了利用3维拓扑分析模型来分析2维运动对象的时空关系,针对随时间演化的2维不确定性区域,将Egg/Yolk模型中的RCC（region connection calculus）区域扩充至3维,得到46种联合完备且互不相交的基本拓扑关系,根据各基本拓扑关系的时空特性,将46种基本关系归类为21类不确定性时空关系.     

基于事件的时空数据库增量更新

提出了一种时空数据自动化（或半自动化）的更新方法——基于事件的时空数据库增量更新方法（eventbased incremental updating,缩写为E-BIU）.其以地理事件、空间实体变化类型及时空数据库动态操作算子间关系为基础,通过地理空间变化事件来确定单一实体变化类型,然后通过单一实体变化类型与动态操作算子之间的关系来确定更新操作以实现时空数据库更新的自动化（或半自动化）.继而设计了E-BIU系统的实现框架,包括地理空间变化事件队列（简称事件队列）、时空数据库、3个代理（事件代理、更新规则代理和一致性规则代理）、两个规则集（更新规则和一致性规则）,描述了其实现流程,并对该方法进行了实例分析与实验验证.     

基于笛卡尔运算的时空拓扑关系研究

时空拓扑关系是时空数据模型和时空数据库的基础。在Allen’s的13种时态关系、Egenhofer’s的8种空间拓扑关系和舒红的8种时态拓扑关系分析的基础上,提出基于笛卡尔运算的时空框架集成体系。在此框架体系下,归纳出64种联合完备且互不相交的时空拓扑关系,详细给出其几何表达和语义描述,并引入联合矩阵对其存储。鉴于时空拓扑概念邻居在时空动态分析和时空推理中的重要性及复杂性,在空间拓扑和时态拓扑概念邻居讨论的基础上,分析并给出时空拓扑关系概念邻居通用的描述过程和求解的算法流程。     

时空数据模型的研究与进展*

时态地理信息系统(TGIS)以表达、管理和分析动态变化的地理现象为目的,其核心是时空数据库,因此对时空数据库的理论基础——时空数据模型的研究十分必要。目前的时空数据模型主要有简单模型、时空联合模型、时空属三域模型、基于对象/特征的模型和基于事件/过程的模型等。首先对这些模型进行了回顾,对其优缺点和侧重点进行了分析对比,然后在此基础上对时空数据模型的进一步研究方向进行了剖析。     

历史事件时空过程描述及其可视化研究

结合基于事件的时空数据模型和面向对象的思想,提出一种面向历史事件的时空数据模型。分析基于事件、变化与状态之间的关系,描述和再现重大历史事件中的时空信息及时空变化。给出一种结合事件链表与子事件树的历史事件时态树结构,有效地将时间、事件及相关时空对象组织起来,动态追溯、反演和检索历史事件的发展过程与状态。利用事件时态树结构实现历史事件时空过程可视化,并以Adobe Flex为工具开发实现了历史事件时空过程可视化算法,取得良好效果。     

基于对象行为的时空拓扑模型

通过对时空对象的行为进行分析，提出了一种时空拓扑关系模型，并在此基础上提出了时空拓扑的分解和重构算法．该算法既可以跟踪对象本身的历史，同时也可以跟踪在不同的时间段(或时刻)的空间对象之间的关系．模型和算法对于时空拓扑的描述提供了一种可行的解决方案．     

对象关系型GIS中改进基态修正时空数据模型的实现

通过对几种典型时空数据模型特性的分析 ,提出了一种改进的基态修正模型 .此模型以空间数据的现状作为基态 ,从而避免了系统频繁载入现状数据的开销 ;同时 ,在对象关系型 GIS的支持下 ,该模型利用关系运算来实现“非起始”状态的随机整合 ,因而提高了系统的执行效率 .最后还从“时空快照恢复”、“时态拓扑分析”和“空间对象的历史沿革”等 3个方面阐述了此模型在对象关系型 GIS中的实现方法 ,并以大兴县的村边界变更为例给出了所提出模型在 Geo Media3.0环境中的具体应用过程 .经验证 ,此模型在对象关系型 GIS中是一种较为实用的模型     

基于多基态修正模型的空间探测数据管理技术研究与实现

传统的空间环境探测数据存储方式效率较低,且难于满足数据时空分析及深度挖掘,也不能基于三维特性开展时空可视化表达。设计了一种满足海量探测数据特点的多基态修正扩展的混合时空模型,并进行了管理系统软件的设计和开发。该系统能较好地组织管理空间环境数据,减少存储空间,并在一定程度上提高了时空数据操作的效率。     

时空轨迹大数据分布式蜂群模式挖掘算法

针对时空轨迹大数据的蜂群模式挖掘需求,提出了一种高效的基于MapReduce的分布式蜂群模式挖掘算法。首先,提出了基于最大移动目标集的对象集闭合蜂群模式概念,并利用最小时间支集优化了串行挖掘算法;其次,提出了蜂群模式的并行化挖掘模型,利用蜂群模式时间域无关性,并行化了聚类与子时间域上的蜂群模式挖掘过程;第三,设计了一个基于MapReduce链式架构的分布式并行挖掘算法,通过四个阶段快速地实现了蜂群模式的并行挖掘;最后,在Hadoop平台上,使用真实交通轨迹大数据集对分布式算法的有效性和高效性进行了验证与分析。     

自适应目标变化的时空上下文抗遮挡跟踪算法

在传统时空上下文目标跟踪过程中,为了自适应目标尺度变化,以及解决目标跟踪失败的跟踪无法恢复问题,提出了一种自适应目标变化的时空上下文抗遮挡跟踪算法 STC ALD。首先,在初始框采取TLD中值流算法初始化跟踪点,并利用F B误差算法预测下一帧跟踪点位置。其次利用STC算法计算得到目标框并计算其保守相似度, 当超过设定阈值即跟踪有效,将跟踪点与目标框进行运动相似度计算以便进行窗口调整。相反,利用检测器进行检测,对单一聚类框直接输出,而对多个检测聚类框学习其时空上下文模型,利用当前空间模型逐个计算其置信度,输出置信值最大者。最后,进行在线学习更新分类器的相关参数。对不同的测试视频序列进行实验,结果表明,STC ALD算法能够适用于目标尺度变化、遮挡等复杂情景下的跟踪,具有一定的鲁棒性。     

应急系统中时态数据的本体表示与检索研究

时间是信息的重要属性,时态数据在信息管理系统中起着关键性作用。双时态数据库有很多优点,但是双时态数据库需要较高的储存空间,另外,有效时间和事务时间的二元时间结构,给本体表示和时态数据的查询带来了很大的困难。针对这些问题提出了一种时态数据的本体表示方法,并用本体语言表示出了应急系统中的具体时态数据。最后,通过语义检索验证了时态数据本体表示的正确性。     

时空数据表达研究*

描述了目前时态数据模型和时空数据模型的发展,现已共识时态是任何信息的一个重要属性,但是时态数据库中时态关系代数的基本思路是通过在关系模式上显式化时变语义来进行简单结构的时态数据建模,而时空数据建模中时态对象代数是在对象结构上显式化时变语义来进行复杂结构的时态数据建模,并深入探讨了时空数据模型中地理信息的时间维表达方式,指出了各种时空数据模型存在的主要问题。