城市測繪數(shù)據(jù)庫時空數(shù)據(jù)模型

前言

如何建立有效的時空數(shù)據(jù)模型來表述地理實(shí)體的時空特性并據(jù)此建立時空數(shù)據(jù)庫管理時空信息是GIS研究的熱點(diǎn)問題。一些學(xué)者從不同方面或以不同方式研究了多種時空數(shù)據(jù)模型。較為常用的時空數(shù)據(jù)模型主要有基態(tài)修正式、時空復(fù)合式、面向?qū)ο笫胶突谑录臅r空數(shù)據(jù)模型。這些模型主要限于理論研究和地籍、房產(chǎn)等少數(shù)時態(tài)性較強(qiáng)的領(lǐng)域。城市測繪數(shù)據(jù)庫應(yīng)用時空數(shù)據(jù)模型還處于起步階段。本書首先評述了時空數(shù)據(jù)模型的研究進(jìn)展，列舉了城市測繪數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，分析了城市測繪數(shù)據(jù)庫的建設(shè)現(xiàn)狀。在分析已有地名數(shù)據(jù)庫不足的基礎(chǔ)上，應(yīng)用基態(tài)式時空數(shù)據(jù)模型建立了地名數(shù)據(jù)庫的時空數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)了對時態(tài)地名數(shù)據(jù)庫的編輯更新以及時空查詢。在提出規(guī)劃道路中線時空復(fù)合模型的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對規(guī)劃路的各種更新編輯操作，結(jié)合應(yīng)用實(shí)例實(shí)現(xiàn)了對規(guī)劃路數(shù)據(jù)的時態(tài)查詢。隨著時間的延續(xù)，碎分弧段增多，建立的時空數(shù)據(jù)庫會變得越來越大。本書提出按目標(biāo)的生命終止時間分庫，對各庫分別查詢，對查詢結(jié)果進(jìn)行邏輯操作的方法。針對線狀地物時空復(fù)合模型容易形成碎分弧段，數(shù)據(jù)不易維護(hù)的不足，本文提出了規(guī)劃道路中線面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型。這個模型具有圖形、屬性、時態(tài)一體化存儲及維護(hù)方便、操作簡單和查詢效率高的特點(diǎn)。對規(guī)劃道路復(fù)合對象進(jìn)行了定義，對規(guī)劃道路的空間操作進(jìn)行了歸納，并對每項(xiàng)操作進(jìn)行了動作分解；分析了每項(xiàng)操作可能引起的誘發(fā)事件；實(shí)現(xiàn)了時態(tài)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)更新及時態(tài)數(shù)據(jù)的查詢操作、時態(tài)關(guān)系操作和時間對象生成操作。應(yīng)用基態(tài)修正法進(jìn)行城市建筑物數(shù)據(jù)庫更新和歷史數(shù)據(jù)派生，數(shù)據(jù)庫每次更新的要素分類為增加要素和刪除要素。采用基態(tài)加差文件的方法可以恢復(fù)任何歷史時期的歷史數(shù)據(jù)。相對來講，時態(tài)數(shù)據(jù)的查詢較為復(fù)雜。若查詢某一歷史時期的時空目標(biāo)，則需查詢現(xiàn)狀庫和各個差文件，對符合查詢條件的各時空目標(biāo)集合做邏輯運(yùn)算，如“交”或“并”等得到查詢目標(biāo)。在已建立時空數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，從時空數(shù)據(jù)庫的建立過程、時空數(shù)據(jù)庫設(shè)計、時空數(shù)據(jù)采集與現(xiàn)狀數(shù)據(jù)入庫、時空數(shù)據(jù)變化的發(fā)現(xiàn)與獲取、時空數(shù)據(jù)庫的更新維護(hù)、時空數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)恢復(fù)幾個方面研究了地形圖時空數(shù)據(jù)庫的建設(shè)問題。分析了已有基于基態(tài)修正模型的5種數(shù)據(jù)存儲方式，在此基礎(chǔ)上提出了多基態(tài)多級索引修正方法、多基態(tài)單級索引修正方法。與已有方法相比，上述兩種方法具有節(jié)省存儲空間，檢索速度快且不受歷史久遠(yuǎn)影響的特點(diǎn)。多基態(tài)多級索引修正方法與多基態(tài)單級索引修正方法相比，沒有增加存儲空間，但提高了檢索速度。

內(nèi)容概要

　　時空數(shù)據(jù)模型是隨著地籍、房產(chǎn)GIS的發(fā)展而出現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)模型。隨著城市基礎(chǔ)測繪更新速度的加快，時空數(shù)據(jù)模型開始滲透到城市測繪領(lǐng)域。本書是時空數(shù)據(jù)模型在城市測繪數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的一個嘗試，共由9章組成。第一章介紹時空數(shù)據(jù)模型與時空數(shù)據(jù)庫的概念。第二至四章分別以城市地名、規(guī)劃道路中線、城市建筑物為例，研究了點(diǎn)、線、面狀地物的時空數(shù)據(jù)模型。第五章重點(diǎn)討論城市大比例尺地形圖時空數(shù)據(jù)建庫問題。第六章提出了一種多基態(tài)多級差文件的時空數(shù)據(jù)模型。第七章提出了一種同時基于位置、對象和時間的時空數(shù)據(jù)模型。最后研究了通用時空數(shù)據(jù)模型以及時空數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)?！　”緯m于地理信息系統(tǒng)、測繪、地理等地學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的科研、生產(chǎn)、開發(fā)人員使用，也可供大學(xué)測繪工程、地理信息系統(tǒng)專業(yè)高年級本科生、研究生參考使用。

書籍目錄

第1章 概述  1.1 時空數(shù)據(jù)模型及其研究進(jìn)展  1.2 城市測繪數(shù)據(jù)庫的建設(shè)現(xiàn)狀　1.3 本書的研究目的、內(nèi)容與方法第2章 點(diǎn)狀地名的時空數(shù)據(jù)模型　2.1 概述　2.2 點(diǎn)狀地名的時空數(shù)據(jù)模型　2.3 地名數(shù)據(jù)庫的編輯更新　2.4 地名數(shù)據(jù)庫的時態(tài)查詢　2.5 多義地名的處理　2.6 本章小結(jié)第3章 規(guī)劃道路中線的時空數(shù)據(jù)模型　3.1 概述　3.2 規(guī)劃道路中線時空復(fù)合模型　3.3 面向?qū)ο蟮囊?guī)劃路中線時空數(shù)據(jù)模型　3.4 本章小結(jié)第4章 城市建筑物的時空數(shù)據(jù)模型　4.1 概述　4.2 建筑物更新類型　4.3 時空數(shù)據(jù)模型的建立　4.4 實(shí)例　4.5 本章小結(jié)第5章 城市地形圖時空數(shù)據(jù)庫建設(shè)　5.1 概述　5.2 時空數(shù)據(jù)庫的建立過程　5.3 時空數(shù)據(jù)庫設(shè)計　5.4 時空數(shù)據(jù)采集與現(xiàn)狀數(shù)據(jù)入庫　5.5 時空數(shù)據(jù)庫的更新維護(hù)　5.6 時空數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)恢復(fù)與可視化　5.7 效果分析　5.8 本章小結(jié)第6章 改進(jìn)的時空數(shù)據(jù)基態(tài)修正方法　6.1 概述　6.2 多基態(tài)多級差文件修正方法　6.3 基態(tài)距閾值的確定　6.4 實(shí)例　6.5 本章小結(jié)第7章 基于位置、對象和時間的時空數(shù)據(jù)模型　7.1 概述　7.2 基于位置、對象和時間的空間時態(tài)概念數(shù)據(jù)模型　7.3 模型的關(guān)系分解　7.4 模型的一個應(yīng)用實(shí)例　7.5 本章小結(jié)第8章 通用時空數(shù)據(jù)模型研究　8.1 概述　8.2 基于位置的時空數(shù)據(jù)模型　8.3 基于對象的時空數(shù)據(jù)模型　8.4 基于時間的時空數(shù)據(jù)模型　8.5 時空分離的時空數(shù)據(jù)模型　8.6 本章小結(jié)第9章 時空數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)　9.1 點(diǎn)狀地物時空數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)　9.2 線狀地物時空數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)　9.3 面狀地物時空數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)　9.4 地形圖時空數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)　9.5 本章小結(jié)第10章 總結(jié)與展望參考文獻(xiàn)致謝

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 概述1.1 時空數(shù)據(jù)模型及其研究進(jìn)展1.1.1 空間實(shí)體的特征及其在GIs中的表示空間實(shí)體是地理信息系統(tǒng)研究和表示的對象?？臻g實(shí)體在現(xiàn)實(shí)世界中是多種多樣和不可窮盡的，它們彼此之間又是相互聯(lián)系和密不可分的。地理信息系統(tǒng)要表示空間實(shí)體，就要對這些空間實(shí)體的特征進(jìn)行分類歸納，找出其共有的和特有的特征。一般來講地理信息系統(tǒng)中的空間實(shí)體有以下4個方面的特征（馬智民等，1996）。（1）空間定位特征人們在研究空間實(shí)體的分布時，首先要確定空間實(shí)體在一定空間參照系中的位置，這是空間信息區(qū)別于非空間信息的一個顯著標(biāo)志?？臻g實(shí)體的這種定位特征往往是通過公共的地理基礎(chǔ)來體現(xiàn)的，即按照世界、國家或地方的坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)空間位置的識別。（2）屬性特征空間實(shí)體的屬性特征是一個空間實(shí)體區(qū)別于其他空間實(shí)體的重要標(biāo)志。屬性特征常用特征碼和屬性值表示。（3）多維特征空間實(shí)體在客觀世界中的發(fā)展和演變往往表現(xiàn)出多維結(jié)構(gòu)特征。在GIS中，空間實(shí)體的多維特征表示為3種類型：2維，平面的XY坐標(biāo)或經(jīng)緯度坐標(biāo)；3維，空間實(shí)體的平面坐標(biāo)和高程值分別作為獨(dú)立變量存儲在一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中；4維，空間實(shí)體的3維空間坐標(biāo)外加時間維。（4）時序特征指空間實(shí)體隨時間變化的特征。例如，土地或房屋的權(quán)屬隨著交易而發(fā)生變化，城市道路由于城市建設(shè)或改造而發(fā)生變化，海岸線由于海水的侵蝕或泥土沙石的堆積而發(fā)生變化。目前常規(guī)的GIS中僅表示一個時間段（比如當(dāng)前的）空間信息，但是大量的歷史空間信息是非常重要和有保存價值的。人們往往要對不同歷史時期的空間信息進(jìn)行疊加、比較或追溯某些目標(biāo)的變化情況，甚至人們還要根據(jù)當(dāng)前和歷史的情況預(yù)測未來某個時間的情況。

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