[發明專利]一種基于基態修正模型的高效時空數據檢索方法

有效

• 申請號: 201410318305.7
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104063490B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 張豐;杜震洪;劉仁義;劉校妍;方涯盼
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明屬于時空數據庫管理技術領域，特別涉及一種基于基態修正模型的高效時空數據檢索方法。

背景技術

地理時空對象本身包含了大量的特有屬性信息和空間信息，同時還隱含連續不斷地時態信息以及其與周邊環境拓撲關系的變化，在現實生活中地理時空要素總是處于離散的動態更新中。時空地理對象的歷史更新過程對于數據庫的歷史檢索、變化跟蹤以及分析預測具有重要的借鑒意義，因此時空數據庫不僅要存儲和維護現勢的數據狀態，還需要能實現即時的動態更新和高效的歷史時空數據操作。

地理時空對象結合了圖形信息、拓撲關系、屬性描述和時態描述信息，自時空對象的概念提出以來，一直是各界研究者的關注熱點，如何有效地實現空間對象與時態信息的有機融合、實現時空對象屬性與時空語義的合理組織和管理，并能行之有效地應用到現實需求中是建立時空數據模型的關鍵。

“修正”思想是時空數據模型研究的一個里程碑式理念，基態修正模型采用修正的方法記錄歷史數據，大大降低了歷史數據的冗余度，然而純粹修正數據的記錄又帶來了一個很嚴峻的問題：歷史時空拓撲關系難以維護，因此也造成歷史檢索難以高效的實現。基態修正模型理論技術和實踐應用的發展使得其在土地利用和地籍數據管理領域具有舉足輕重的地位，然而，隨著時態地理信息系統整體知識結構的逐步發展，以及人們對時空數據運算的精度、效率和解析能力的要求逐步提高，基態修正模型的歷史時空維護功能需要更進一步的改進。

發明內容

本發明的目的是克服現有的基態修正模型在歷史低冗余存儲和高效率檢索方面的矛盾，提出一種基于基態修正模型的高效時空數據檢索方法。

基于基態修正模型的高效時空數據檢索方法的步驟如下：

1)設計雙基態的存儲模式管理時空數據庫的最初始狀態和最現勢狀態，分別稱為初始基態和現勢基態，初始基態是數據庫的最原始狀態，一旦存儲則保持不變；現勢基態是時空演變的結果，表達數據庫在當下的狀態，現勢基態總是隨著現實世界的變化而時時更新以保持其現勢性，即現勢基態時刻處于動態更新中以保持其與當下狀態的一致性；

2)采用事件修正的方式對現勢基態進行即時的更新；

3)當歷史信息久遠時，設計相對于初始基態的高級修正，即修正版本，對一定歷史時間段之間的事件負增量進行集合、逆轉，構建特定時刻相對于初始基態的整體修正，建立數據庫在該時刻的邏輯快照；

4)在進行歷史檢索時，根據修正版本的時間屬性獲取距離目標點最近的正向修正版本和逆向修正版本；

5)根據修正版本與目標點之間的事件負增量荷載，從步驟4)中得到的兩個修正版本中選取距離目標點最近的修正版本；

6)以最鄰近修正版本為基礎，結合該修正版本與目標點之間的事件負增量，通過邏輯計算獲取目標點的要素狀態。

所述的步驟2)為：事件是對現實世界一系列變化的集合、描述，并將其映射到數據庫中，采用事件修正的方式對現勢基態進行即時的更新，即現時世界一旦發生了可識別的變化，即以事件的形式驅動時空數據庫的演變；而事件引起的舊現勢基態相對于新現勢基態之間的變化量以事件負增量的形式進行存儲組織，在歷史時空序列中，以事件負增量的方式組織每次事件引發的變化量，以低冗余的修正方式存儲詳細的歷史軌跡。

所述的步驟3)包括：當歷史信息久遠時，設計相對于初始基態的高級修正，即修正版本，對一定歷史時間段之間的事件負增量進行集合、逆轉，構建特定時刻相對于初始基態的整體修正，建立數據庫在該時刻的邏輯快照；

修正版本在構建的時候需要依賴初始基態或者上一個修正版本，結合兩者之間的事件負增量生成，實現過程如下：

3.1設置初始基態或者上一個修正版本作為計算基礎基態；

3.2獲取基礎基態與需要建立的修正版本兩者之間所有事件的集合；

3.3遍歷上述的事件集合，獲取每個事件的負增量并累積；

3.4通過基礎基態和累積負增量的邏輯計算，獲取目標修正版本狀態。

所述的步驟5)為：

根據修正版本與目標點之間的事件負增量荷載，從步驟4)得到的正向和逆向兩個修正版本中選取距離目標點最鄰近的修正版本，即操作數最少的修正版本，實現過程如下：

4.1獲取前版本和后版本距離目標點的事件集合，并通過事件集合分別獲取兩種版本距離目標點的負增量容量，即負增量條數；

4.2選取負增量容量最小的版本作為距離目標點最鄰近的修正版本。