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时空对象(数据库)

时间:2022-11-10 20:30:01 | 来源:信息时代

时间:2022-11-10 20:30:01 来源:信息时代

    时空对象 : 时空变化的空间对象,或称时空实体(spatiotemporal entity)。时空对象的概念源自传统空间数据库中的“空间对象”概念。时空对象是动态变化的空间对象,而通常的空间对象的属性、结构等是静态的。在时空数据库中,时空变化是指空间对象随时间而发生的变化。是否具有时空变化的特性是区分时空对象与空间对象概念的关键。时空对象通常具有唯一的对象标识,且包含描述其特性的空间属性和主题属性。因此时空对象上的时空变化也会表现在不同的方面,比如在空间属性、主题属性上等。另外,在不同的应用环境中,时空对象表现出来的时空变化还具有不同的形式。正是由于时空对象的时空变化特性,使得时空数据库的数据模型、索引、查询语言等需要研究新的理论和技术。
时空对象从概念上可以形式地表示为: SO=<oid,S,A>。其中,oid是时空对象的标识,S是随时间变化的空间属性,A是主题属性集,其中某些主题属性是随时间而变化的。空间属性变化是指空间对象的几何形状发生变化,比如一个地块由四边形扩大成六边形。形状的变化往往意味着空间位置的变化。空间对象的主题属性同样也可能随时间而变化,如土地块的所有者改变、地理区域的土壤类型随着时间而发生的变化等。
按照面向对象的观点,现实世界中的对象由对象标识来确定,而对象的状态则通过对象的内部属性来确定。空间对象的内部属性包括空间属性和主题属性。因此,时空对象的时空变化可以根据空间对象的内部结构分为两类: ①时空对象的内部属性随时间发生的变化; ②时空对象的标识随时间发生的变化。但由于对象标识本质上是不会变化的,只可能诞生或者消亡,因此,此类变化在时空数据库中通常以对象的“生命期(lifecycle)”来命名。时空对象的内部属性变化又可分为空间属性变化和主题属性变化。因此,一个时空对象的时空变化过程可以通过以上的三种变化类型来表示。
另一方面,根据变化的特点,时空变化有两种:连续时空变化和离散时空变化。连续时空变化是指随时间渐变的时空变化,它通常要持续一段时间。离散时空变化是指瞬间发生的时空变化,它通常发生在一个特定时刻。因此,一个时空对象的时空变化类型如表1所示。

表1 时空变化的类型


 空间属性变化主题属性变化对象标识变化
连续时空变化连续空间变化连续属性变化连续生命期
离散时空变化离散空间变化离散属性变化离散生命期


但是,其中的连续生命期在现实世界中并不存在,因为对象的诞生或者消亡总是突然发生的。因此,现实世界中的时空变化可以分为五类(见图1):


(类型1)行驶车辆



(类型2)地块边界变化



(类型3)土壤类型的渐变



(类型4)地块所有权的变化



(类型5)地块的合并


图1 五类时空变化的例子


类型1:连续空间变化。空间对象的空间属性随时间发生连续变化,例如洪水的蔓延(空间范围随时间连续变化)和车辆的行驶(空间位置的连续变化)。连续空间变化总是与一段时间相关联。
类型2:离散空间变化。空间对象的空间属性随时间发生离散变化,例如地块的边界变化。离散空间变化总是发生在某个特定的时刻。
类型3:连续属性变化。空间对象的主题属性随时间发生连续变化,例如地理区域的土壤类型变化。
类型4:离散属性变化。空间对象的主题属性随时间离散变化,例如地块所有者的变更。
类型5:离散生命期。一个或多个时空对象的标识瞬时消亡或者诞生,例如地块的划分和合并。
在实际应用中,“离散生命期”型时空变化有几种不同的表现形式,包括:
(1)时空对象的诞生(creation):指一个或多个新对象的增加。例如在GIS应用中地物对象的新建。
(2)时空对象的消亡(deletion):指对象在现实世界中被永久删除。例如在森林火灾监测应用中,火灾区域的扑灭意味着该对象的消亡。
(3)时空对象的分裂(split_new): 指一个时空对象分裂为多个新的对象,同时原来的时空对象消亡。例如在城市规划中,一个地区被划分为若干个新的地区,同时原来的地区则不复存在。
(4)时空对象的合并(merge_new): 一个或多个时空对象合并为一个时空对象,同时原始的时空对象消亡。
(5)时空对象的保持分裂(split_remain): 一个时空对象分裂为多个新的对象,同时原始的时空对象仍然存在,例如一个国家的几个区域独立为新的国家,同时原来的国家依然存在于现实世界中。
(6)时空对象的保持合并(merge_remain): 一个或多个时空对象合并到某个时空对象中,例如地块A与其相邻的若干个地块合并,合并后的地块仍使用地块A的标识。

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