时空数据模型
时空数据库的模型与设计
时空数据库的模型与设计随着科技的不断发展，人们对数据的需求也越来越大。
传统的数据库只能存储文本和数字等简单的信息，而无法准确地描述一个事物的位置和时间属性。
为了满足大数据时代的需求，时空数据库应运而生，它允许我们存储和管理具有时空属性的数据，如地理位置、时间等。
时空数据库模型的分类根据时空模型的分类方法，时空数据库可分为四类：点模型、线模型、面模型和立体模型。
其中点模型是最简单的时空模型，它只描述一个点在时间和空间上的变化情况。
点模型适用于处理时间序列和轨迹数据。
线模型描述路径的拓扑结构，可以处理线路、路网等数据。
面模型适用于处理固定区域的数据，如城市建筑物、地形等。
立体模型是最复杂的模型，可以描述三维空间中的数据，如气象数据、环境数据等。
时空数据库的设计原则时空数据库的设计需要考虑以下原则：1. 完整性原则：确保数据的时空属性完整和准确。
2. 一致性原则：相同位置或时间的数据必须表示为相同的实体或对象。
3. 可访问性原则：确保数据可被方便地访问和查询。
4. 高效性原则：数据存储和处理要尽可能高效。
5. 可扩展性原则：数据库设计要具有可扩展性，以支持大数据处理和应用。
6. 安全性原则：数据存储和传输时要保证数据的安全，如数据加密、权限控制等。
时空数据库的设计实现时空数据库的设计实现可以采用空间索引和时间索引结合的方式。
常见的空间索引有四叉树、八叉树、R树、网格索引等。
四叉树和八叉树是用来处理二维面数据的，R树是用来处理高维数据的，网格索引是将二维平面划分为若干网格进行处理。
时间索引可以采用B+树、时间轴等结构来实现。
此外，时空数据库还需要采用适当的数据结构和算法来实现数据的存储和处理。
常见的数据结构有数组、链表、树、图等，常见的算法有排序算法、查找算法、路径算法等。
总结时空数据库是大数据时代的重要组成部分，它可以帮助我们更好地处理和管理大量的时空数据。
时空数据库的设计需要遵循完整性、一致性、可访问性、高效性、可扩展性和安全性等原则。
时空数据模型的表达方法
时空数据模型的表达方法
时空数据模型的表达方法是指用于描述和处理时空数据的数据模型。
时空数据
模型主要涉及地理位置和时间，用于表示和管理与地理位置和时间有关的数据。
以下是常见的几种时空数据模型的表达方法：
1. 栅格模型：栅格模型是一种将地理空间分割成规则网格的方法。
每个网格单
元都包含一个数值或某种属性信息，可以用来表示地理要素的分布或变化。
栅格模型适用于处理多尺度和连续变量数据，如地表温度、降雨量等。
2. 矢量模型：矢量模型使用点、线和面等基本几何要素来描述地理实体的形状
和位置。
通过矢量模型可以准确地表示地理要素之间的拓扑关系，如相邻、相交等。
矢量模型适用于处理离散的、具有精确几何形状的地理实体，如道路、建筑物、国界等。
3. 拓扑数据模型：拓扑数据模型是一种基于图论概念的数据模型，用于描述地
理实体之间的拓扑关系。
拓扑数据模型以节点、边和面作为基本要素，在描述地理实体时考虑了其邻接、相交和顺序等关系，可以用来进行空间网络分析和路径分析等。
4. 时空数据立方体模型：时空数据立方体模型是一种将时空数据组织成多维数
据立方体的方法。
它将地理位置和时间作为数据立方体的维度，通过对不同位置和时间上的数据进行切片和汇聚，可以实现对时空数据的灵活分析和可视化。
综上所述，时空数据模型的表达方法包括栅格模型、矢量模型、拓扑数据模型
和时空数据立方体模型。
选择适合的表达方法可以根据具体应用需求和数据特点来确定，以便更好地处理和分析时空数据。
时空数据模型标准
时空数据模型标准
时空数据模型是一种用于处理和管理具有时间和空间维度的数据的模型。
以下是一些常见的时空数据模型标准：
1.时空立方体模型（Spatio-Temporal Cube Model）：这是一种基于立方体的数据模型，将空间数据按照不同的维度进行组织和存储。
时空立方体模型可以用于表示不同时间和空间分辨率的数据。
2.时空对象模型（Spatio-Temporal Object Model）：这是一种基于对象的数据模型，将时空数据表示为具有时间和空间属性的对象。
时空对象模型可以用于表示具有复杂时空行为的数据。
3.时空索引模型（Spatio-Temporal Index Model）：这是一种用于快速查询和检索时空数据的模型，通过建立索引来提高查询效率。
时空索引模型可以基于不同的索引结构，如R 树、四叉树等。
4.时空数据仓库模型（Spatio-Temporal Data Warehouse Model）：这是一种用于存储和管理大规模时空数据的模型，将时空数据组织成数据仓库的形式。
时空数据仓库模型可以用于支持时空数据的分析和决策。
这些时空数据模型标准在不同的应用领域和数据管理系统中得到广泛应用，可以根据具体需求选择适合的标准。
地理时空数据模型研究及应用综述
国土资源国土资源LAND&RESOURCESLAND&RESOURCES44地理时空数据模型研究及应用综述□浙江省测绘科学技术研究院 王杰栋地理信息系统（Geographic I n f o r m a t i o n S y s t e m ,GIS ）的概念起源于60年代末、70年代初，其基本内容主要包括地理基础、标准化和数字化、多维结构等部分，可以反映出地理学中的区域综合能力、动态预测功能。
自1962年加拿大学者Roger. Tomlinson 建立了国际上第一个具有实用价值的加拿大地理信息系统CGIS 之后，很多国家相继建立了自己的地理信息系统。
同时，中国也完成了一批优秀的专用GIS 系统并投入使用。
地理实体主要通过空间、属性、时间等特征进行表达。
空间特征用于描述地理对象在地球表面及其附近位置的空间分布，属性特征着重描述地理对象的质量信息，时间特征则记录地理对象的时间尺度与时态关系。
然而，目前国内外的大多数GIS 系统主要局限于通过空间与属性数据来表达某一时刻地理实体的空间分布与相互关系，这并不能准确描述和描述真实世界中的时空变化。
由此，为满足动态目标与传感器等实时观测数据的要求，亟需发展一种新型地理信息系统——时态GIS （Temporal GIS, TGIS ）。
一、TGIS 数据模型（一）时空立方体模型Hägerstrand 于1970年提出了时空立方体模型（Space-Time cube, ST-Cube ），其最初被应用于分析人类的迁徙状态并取得了较好的效果。
基于此模型，我们可以直观地描述地理空间实体的位置随时间序列的演变情况，其形成的运动轨迹称为时空路径。
不难理解，若一个时空路径为垂线段则表示地理实体在该时间跨度内的空间位置保持不变，若时间路径为倾斜线段则表示地理实体在时间跨度内发生了移动，且移动速度可以用斜率的倒数来表示。
（二）快照序列模型快照序列模型通常包括矢量快照模型和栅格快照模型。
第二章 空间数据模型
2.2栅格数据模型-离散化的方法 栅格数据模型规则的格网(常用三角形,方格,六角形) 规则的格网(常用三角形,方格,六角形)，三角形 是最基本的不可再分的单元，根据角度和边长的 不同，可以取不同的形状，方格、三角形和六角 形可完整地铺满一个平面。 不规则的格网，可当做拓扑多边形处理，如按街 不规则的格网 区划分,社会经济分区等。 。
空间数据模型
本章描述的是整个GIS理论中最为核心的内容。 理论中最为核心的内容。 本章描述的是整个 理论中最为核心的内容 为了能够利用信息系统工具来描述现实世界， 为了能够利用信息系统工具来描述现实世界，并 解决其中的问题，必须对现实世界进行建模。 解决其中的问题，必须对现实世界进行建模。对 于地理信息系统而言，其结果就是空间数据模型。 于地理信息系统而言，其结果就是空间数据模型。 空间数据模型可以分为三种： 空间数据模型可以分为三种： 场模型：用于描述空间中连续分布的现象； 场模型：用于描述空间中连续分布的现象； 要素模型：用于描述各种空间地物； 要素模型：用于描述各种空间地物； 网络模型：可以模拟现实世界中的各种网络； 网络模型：可以模拟现实世界中的各种网络；
(一)空间结构特征和属性域 一 空间结构特征和属性域 空间” “空间”经常是指可以进行长度和角度 测量的欧几里德空间。 测量的欧几里德空间。空间结构可以是规 则的或不规则的。 则的或不规则的。 属性域的数值可以包含以下几种类型： 属性域的数值可以包含以下几种类型： 名称、序数、间隔和比率。 名称、序数、间隔和比率。属性域的另一 个特征是支持空值， 个特征是支持空值，如果值未知或不确定 则赋予空值。 则赋予空值。
2011-4-6
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2.2栅格数据模型 2.2栅格数据模型
栅格模型把空间看作像 元的划分， 元的划分，每个像元都 记录了所在位置的某种 现象，用像元值表示。 现象，用像元值表示。 该值可以表示一个确定 的现象，也可以是一种 模糊的现象。但一个像 元应该只赋一个单一的 值。
时空数据模型综述
结论
本次演示对时空数据模型进行了详细综述，概括总结了前人研究成果和不足 之处。尽管时空数据模型已经取得了许多重要的成果，但仍存在许多挑战和问题 需要进一步研究和探讨。例如，如何选择合适的时空数据模型以提高预测精度； 如何处理高维度的时空数据；如何构建通用有效的时空数据模型等问题。未来研 究可以进一步拓展时空数据模型的理论框架和应用领域，为其在实际问题中的应 用提供更多思路和方法。
引言
随着科学技术的发展，人们对于时间序列数据的分析和预测需求越来越高。 在这种背景下，时空数据模型应运而生。它是一种能够描述和预测时间序列数据 的统计模型，可以帮助人们更好地理解和掌握时间序列数据的动态变化规律，从 而为预测和决策提供有力支持。本次演示将详细介绍时空数据模型的相关知识和 研究现状，并对其应用领域进行探讨。
（3）规则/决策树模型
规则/决策树模型是一种基于决策树思想的机器学习算法，用于分类和回归 预测。它通常由多个决策节点和结果节点组成，通过对数据特征进行逐步规则判 断来逼近目标结果。在时空数据建模方面，规则/决策树模型可以利用其简单直 观的决策规则，对时间序列数据进行分类或回归预测。常用的规则/决策树模型 包括CART、C4.5、ID3等。这些模型在气象、地质、环境等领域都有广泛的应用。
二、时空数据模型应用场景
时空数据模型在各个领域都有广泛的应用。在地球科学领域，时空数据模型 被广泛应用于气候变化、地质灾害等方面的研究。在大气科学领域，时空数据模 型被用于气象预报、空气质量预测等领域。在空间科学领域，时空数据模型则被 应用于卫星轨迹预测、航天器姿态控制等领域。
三、时空数据模型研究方法
时空数据模型的研究方法主要包括理论分析、实证研究和案例分析等。理论 分析主要对时空数据模型的性质、特征和算法进行深入探讨；实证研究则通过实 际数据对模型的有效性和可靠性进行验证；案例分析则针对具体应用场景，对模 型的实用性和可扩展性进行评估。
面向对象的时空数据模型
面向对象的时空数据模型1. 引言面向对象的时空数据模型是计算机科学领域中的一个重要概念，它是一种用于描述和处理时空数据的方式。
时空数据是指在时间和空间上具有变化规律的数据，例如地理信息系统中的地理坐标、气象数据等。
面向对象的时空数据模型将时空数据抽象为对象，并通过面向对象的方法对其进行建模和处理。
本文将介绍面向对象的时空数据模型的基本概念、特点，以及在实际应用中的应用场景和重要性。
2. 面向对象的时空数据模型的基本概念面向对象的时空数据模型将时空数据抽象为对象，每个对象都具有属性和方法。
属性描述了对象的特性，方法描述了对象的行为。
通过定义不同的类，可以创建多个对象实例，实现对时空数据的描述和处理。
面向对象的时空数据模型中，常用的类包括点、线和面。
点代表一个时空位置，具有经度、纬度和时间等属性；线代表一条时空路径，由多个点组成；面代表一个时空区域，由多个线或点组成。
在面向对象的时空数据模型中，还可以定义一些常用的操作，例如空间查询、空间分析和空间可视化等。
这些操作可以通过方法来实现，并且可以方便地对时空数据进行处理和分析。
3. 面向对象的时空数据模型的特点面向对象的时空数据模型具有以下几个特点：3.1 封装性面向对象的时空数据模型通过将数据和方法封装在类中，实现了数据和操作的封装。
使用者可以通过对象的接口来操作数据，而不需要了解具体的实现细节。
3.2 继承性面向对象的时空数据模型支持继承机制，可以从父类派生出子类。
子类继承了父类的属性和方法，并可以对其进行扩展或重载。
这种继承关系使得数据模型的设计更加灵活和可扩展。
3.3 多态性面向对象的时空数据模型支持多态性，同一操作可以根据不同的对象实例执行不同的行为。
这种多态性使得数据模型的应用更加灵活和可扩展。
3.4 具体化和抽象化面向对象的时空数据模型既可以对具体的时空数据进行建模，也可以对抽象的概念进行建模。
这种具体化和抽象化的能力使得数据模型可以适应不同的应用场景。
时空数据模型名词解释
时空数据模型名词解释1.引言1.1 概述【概述】时空数据模型是一种用于描述和管理时空（时间和空间）数据的理论和方法。
随着人类社会的不断发展和科技的进步，产生的数据中包含了大量的时空信息，如地理位置、时间戳等。
这些时空数据对许多领域具有重要意义，包括地理信息系统、交通规划、气象预测、环境保护等。
因此，研究和建立一种统一的时空数据模型，以高效地存储、处理和分析这些数据，对于实现对时空信息的智能化应用具有重要意义。
时空数据模型主要涉及两个方面的内容：时间和空间。
时间维度通常指的是数据中包含的时间信息，如时间戳、时间序列等。
空间维度则涉及地理位置信息，如经纬度、行政区划等。
时空数据模型通过将时间和空间信息进行整合，可以更准确地描述现实世界中的各种现象和事件，从而为各个领域的应用提供强大的支持。
在时空数据模型中，时间和空间被视为两个重要的维度，相互交织在一起。
不同于传统的关系型数据模型，时空数据模型可以更好地处理多个时间点和空间位置之间的关系。
例如，在交通规划中，需要分析不同时段内不同位置的交通流量变化趋势，以制定合理的交通规划方案。
此时，时空数据模型可以提供一种灵活、高效的分析方法，帮助决策者做出准确、科学的判断。
本文将对时空数据模型进行详细解释和阐述，并对其中涉及的一些关键名词进行解释。
接下来的章节将依次介绍时空数据模型的概念与结构，以及其在现实应用中的意义和优势。
最后，将通过总结对时空数据模型的重要性进行回顾，并展望未来的发展方向。
通过本文的阐述，读者将能够全面了解时空数据模型的相关知识，并深入了解其在各个领域中的广泛应用。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构组织和呈现时空数据模型的名词解释：引言部分：在引言中，将对本文的主题进行概述，介绍时空数据模型的背景和意义，并说明本文的目的。
正文部分：本部分将详细介绍时空数据模型及其相关的名词解释。
首先，将详细解释什么是时空数据模型，包括定义、特点和应用领域等方面的内容。
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2.建立非遗文化空间时空 数据模型的关键
2.1 时空特性 2.2 载体类型
把握非遗文化空间的时空特征， 理清非遗文化空间载体的类型， 并对其进行时空表达，是建立 非遗文化空间时空数据模型的 关键。
非遗文化空 间的基
• 为了更好地表达非遗文化空间对象的行 为特性和变化原因，本模型中讨论的 “事件”和“过程”都是在特定尺度下 的划分。
3.1 模型的主要构成
事件
事件的类型、发生的时间、 地点、参与者、事件产生 的原因等。
过程
被用来描述事件，主要是指对 象演化进程中相邻两个状态间 的系列操作，这些操作最终引 起对象发生由量到质的变化。
感谢您的聆听
籍贯地、工作地等的空间分布格局，描 述传承人在不同发展时期的空间动态。
4.2 载体数据采集及表达
数据采集
整理出孝感雕花剪纸相关资源信息 123 条， 时间跨度为: 1950年 1 月 1 日至 2017 年 12 月 31 日。其中，围绕传承人建立的数据信息 如图。
提取传承人相关的事件( 包括发生的时间、 范围、过程与变化等) 、空间位置及状态等 信息，并建立空数据库。时空数据模型构建
——非物质文化遗产文化空间
目录
1. 概述
2. 建立非遗文化空间时空
数据模型的关键
非遗非遗文化空间的时
3. 空数据模型
4. 案例
1.概述
1.1 背景及意义 1.2 时空数据模型
1.1 背景及意义
• 非物质文化遗产 是一种产生于特定时空、以人为依托而进行世代相承的活态艺术。 • “文化空间”，即“具有特殊价值的非物质文化遗产的集中表现”，是非遗不可分割的
一部分。 • 尽管目前国内学界对文化空间的界定尚存争议，但将文化空间视为“非遗产生、生存与
发展的土壤”“非遗活态性最集中的体现”“是非遗保护的重中之重”却成共识，其保 护也已经从理论上升到实践。 • 如何准确地描述非遗的文化空间，建立能表达非遗文化空间时空信息的数据模型来有效 分析和展示其时空演变规律，进而促进非遗的保护与传承，具有现实的迫切性和一定的 研究意义。
状态
对象在一定时刻或时期内相 对稳定的形态，是记录时空 对象进化过程的重要标识。
3.2 时空数据模型构建
• 本模型以非遗文化空间的核心要素为研 究对象，以对象发生的事件、演化过程 及各阶段的状态为主线。
• 根据各要素的特点及其在时空数据模型 中的作用，建模时将共性的特征和操作 方法等抽象为矢量基类、时间基类和属 性基类。
将与“传承人”对象相关的事件、空间位置 及所处状态等信息建立关联。如建立传承关 系矩阵。
4.3 结果
从传承人时空数据库中提取不同 时段部分核心传承人的时空数据， 按照传承信息时空模型构建思路 进行可视化操作后，截取其中 3 个时间点，结果显示
在传承关系上
孝感雕花剪纸主流传承方式由派 系 传 承 过 渡 到 社 会 传 承。
1.2 时空数据模型
• 时空数据模型：为了表达地理对象前后 状态间的时空变化过程，并对触发这种 变化的因果联系进行推理与分析。
• 基于事件的时空模型（最多） • 面向对象的时空模型 • 基于状态的时空模型
• 与事件相关的时空数据模型：能清晰地 揭示地理现象产生、发展以及空间分布 等背后的过程机理，甚至实现对地理对 象进行历史状态重建、变化跟踪以及发 展趋势的推理和预测等操作，这为建立 非遗文化空间的时空数据模型提供了借 鉴和科学的理论支撑。
4.案例
——孝感雕花剪纸文化空间时空数据模型构建
4.1 传承信息时空描述模型
• 选取孝感雕花剪纸文化空间核心载体之 一的“传承人”为对象，按照上述模型 的类属关系，建立孝感雕花剪纸传承信 息的时空表达模型，以展示其时空关联、 演化等信息。
• “传承人”对象的事件主要是传承活动。 • ①派系传承和社会传承的一维关系; • ②传承空间的二维关系，即基于传承人
本组成要素
特定的空间 周期性时间 参与者 非遗活动 象征符号 核心价值观
3.非遗文化空间的时空数据模型
3.1 模型的主要构成 3.2 时空数据模型构建
3.1 模型的主要构成
• 建立非遗文化空间核心要素及其载体对 象的时空数据模型。
• 这里的对象是可以用点、线、面等表示 的物质载体，具有时间特征、空间特征 以及属性特征，是时空数据模型的主体。
在传承空间上
表现出了“分 － 合 － 分”的变化特 点。
4.3 结果
• 以 Adobe Flex Builder 4． 6 为前台开发工具，实现了孝感雕花剪纸传承人相关 时空过程的展示。
• 实验结果显示: 以该数据模型为结构的系统可以动态追溯、反演孝感雕花剪纸传承 人的时空信息。通过查询时间点或者人物名称等，可以显示出相关的事件集合及状 态信息。
5.分析总结
5.分析总结
非遗的当前状态是经历多个变 化发展后的结果，其时空变化 信息还可以借助核心对象以及 其他载体发生的空间位移或扩 散等过程来动态描述。
运用时空数据模型及相关开发 平台可以将非遗传承人的时间、 空间及属性等关键信息建立联 系，进而再现非遗的时空发展 过程。
基于孝感雕花剪纸传承人的时空 信息进行二次数据挖掘分析，能 够得出一些关于孝感雕花剪纸发 展态势的结论，更能有针对性地 引领我们去关注和解决现存的问 题。