本文關(guān)鍵詞：基于事件語義模型的歷史拓撲關(guān)系查詢研究

  更多相關(guān)文章： 時態(tài)地理信息系統(tǒng) 事件語義 歷史拓撲 演變 關(guān)系樹

【摘要】：在地理信息系統(tǒng)(GIS)中,拓撲關(guān)系是一類比較重要的空間關(guān)系,它對空間數(shù)據(jù)物理形式的表達與存儲、空間層次的查詢和分析以及現(xiàn)實世界中的實際應(yīng)用等都具有非常重要的作用,尤其是在地理信息系統(tǒng)(GIS)和圖像數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域常被用作選擇條件出現(xiàn)在空間信息的查詢當中。因而,拓撲關(guān)系的查詢方法和處理的效率備受學(xué)術(shù)界關(guān)注,目前對相關(guān)拓撲關(guān)系的查詢研究主要集中在地理世界的二維、三維空間,而對時態(tài)地理信息系統(tǒng)(Temporal GIS, TGIS)中歷史拓撲關(guān)系的查詢研究相對較少。 歷史拓撲來自于空間對象在時間軸上的時空變化(拓撲變化),在眾多的時空數(shù)據(jù)模型中,基于事件語義的時空數(shù)據(jù)模型從信息系統(tǒng)的觀點出發(fā),將時態(tài)GIS中的時間語義分解為事件與時間來表達。事件就是實體對象變化的原因,事件的發(fā)生是導(dǎo)致實體對象狀態(tài)的不斷改變,這種改變可能包括很多方面,如空間位置、對象屬性的改變,所有的改變都意味著一件事情,舊對象消失了,新對象產(chǎn)生了,把這一切串聯(lián)起來就形成了對象間的歷史拓撲演變。如果沿著時間軸去一一記錄這些變化,一個事件表示一個時空變化,那么某一區(qū)域的空間動態(tài)信息就可以用事件序列去反映。在這個過程中,事件都有一個確定的時間和內(nèi)容,在這樣的時空數(shù)據(jù)模型中,既然實體對象間的拓撲變化能夠以事件的形式被存儲起來,那么基于時間的歷史拓撲查詢也就成為了可能。 歷史拓撲的查詢問題(History Topology Query Problem,HTQP)是一類具有廣泛應(yīng)用環(huán)境的TGIS問題,也是表達時空對象間拓撲演變過程的關(guān)鍵。在為數(shù)不多的查詢方法中,關(guān)系樹遞歸查詢法是近年來解決簡單HTQP并取得良好效果的一類典型算法,其主要思想是將時空數(shù)據(jù)庫中的每條存儲事件看作獨立節(jié)點,然后基于邏輯謝義導(dǎo)出并構(gòu)建歷史拓撲關(guān)系樹,以后每次都是根據(jù)需要在關(guān)系樹上遞歸查詢,得到查詢結(jié)果。這種算法避免了每次臨時導(dǎo)出歷史拓撲的資源和時間損耗,但是缺忽略了時空數(shù)據(jù)庫中語義信息的混合性,一旦應(yīng)用環(huán)境的數(shù)據(jù)規(guī)模和語義信息異常龐大時,關(guān)系樹遞歸法在資源占用和時間效率上的低效性就會暴漏出來,不具備很好的研究與應(yīng)用價值。 為了提高歷史拓撲關(guān)系查詢的時間效率,論文在綜述了當前主流時空數(shù)據(jù)模型的研究意義與發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,重點圍繞基于事件語義的時空數(shù)據(jù)模型闡述了歷史拓撲關(guān)系的本質(zhì),然后針對當前典型的關(guān)系樹遞歸查詢法的原理和過程進行分析,指出了該算法在TGIS環(huán)境較為復(fù)雜時,存在時間效率上的缺陷。最后針對性的提出了兩個改進算法：基于“邏輯語義分離”的遞歸查詢法和基于“數(shù)據(jù)分層”的遞歸查詢法,前者基于拆分思想降低了邏輯語義的混合度,后者對大數(shù)據(jù)分層以降低搜索空間。實驗結(jié)果表明,在面對復(fù)雜的HTQP問題時,兩種改進算法都可以在一定程度上降低時間損耗,提高查詢的時間效率。 本文的創(chuàng)新點如下： (1)提出了基于“邏輯語義分離”的遞歸查詢法,將時空數(shù)據(jù)庫中存儲事件的靜態(tài)語義和動態(tài)語義分離開來,并為它們建立對應(yīng)關(guān)系,然后只基于動態(tài)語義導(dǎo)出并構(gòu)建查詢初始解,從邏輯語義角度,降低了查詢空間,將復(fù)雜HTQP從化為了簡單HTQP。 (2)提出了基于“數(shù)據(jù)分層”的遞歸查詢法,采用數(shù)據(jù)分層思想將大規(guī)模數(shù)據(jù)分層,為查詢提供快速入口和啟發(fā)信息,可以跳過大部分的節(jié)點獲得結(jié)果集,有效地減少了查詢的問題規(guī)模,提高了查詢的時間效率。 測試的實驗結(jié)果表明,兩種改進算法相對于直接的關(guān)系樹遞歸法在查詢的時候擁有更好的時間效率,可以更加有效的解決復(fù)雜HTQP問題。
【關(guān)鍵詞】：時態(tài)地理信息系統(tǒng) 事件語義 歷史拓撲 演變 關(guān)系樹
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P208
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 研究背景和現(xiàn)狀9-10
• 1.2 研究目的和意義10-11
• 1.3 本文主要工作11-12
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)12-13
• 第二章 GIS時空數(shù)據(jù)模型13-25
• 2.1 GIS空間模型14-15
• 2.1.1 地理空間14
• 2.1.2 空間對象和屬性14-15
• 2.2 GIS時間模型15-21
• 2.2.1 地理世界的時間15-16
• 2.2.2 四種基本時間特征模型16-19
• 2.2.3 時間的表示19-20
• 2.2.4 時間粒度和時間密度20-21
• 2.3 GIS時空數(shù)據(jù)模型分類21-25
• 第三章 事件語義的時空數(shù)據(jù)模型25-32
• 3.1 時空語義25
• 3.2 事件及分類25-28
• 3.3 事件關(guān)系28-29
• 3.4 事件語義模型29-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 第四章 歷史拓撲關(guān)系32-41
• 4.1 基于事件語義的歷史拓撲關(guān)系32-35
• 4.1.1 事件語義模型的時空特性分析32-33
• 4.1.2 歷史拓撲關(guān)系概念33-35
• 4.2 基本類型35-36
• 4.3 組織方式36-38
• 4.4 查詢—復(fù)雜HTQP問題38-40
• 4.5 本章小結(jié)40-41
• 第五章 關(guān)系樹遞歸查詢法41-48
• 5.1 遞歸分析41-42
• 5.2 查詢過程42-45
• 5.2.1 構(gòu)造階段42-44
• 5.2.2 搜索階段44-45
• 5.3 時間復(fù)雜度分析45-47
• 5.4 本章小結(jié)47-48
• 第六章 基于邏輯語義分離遞歸查詢法48-54
• 6.1 分離原理48-49
• 6.2 查詢過程49-51
• 6.2.1 構(gòu)造階段49-50
• 6.2.2 查詢過程50-51
• 6.3 時間復(fù)雜度分析51-52
• 6.4 實驗52-53
• 6.4.1 實驗環(huán)境52
• 6.4.2 實驗與分析52-53
• 6.5 本章小結(jié)53-54
• 第七章 基于數(shù)據(jù)分層遞歸查詢法54-61
• 7.1 分層原理54-56
• 7.2 查詢分析56-58
• 7.3 時間復(fù)雜度分析58
• 7.4 實驗58-60
• 7.4.1 實驗環(huán)境58
• 7.4.2 實驗與分析58-60
• 7.5 本章小結(jié)60-61
• 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻63-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士期間的科研項目與獲獎68

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄧敏;馮學(xué)智;劉文寶;林宗堅;;地理信息系統(tǒng)中拓撲關(guān)系的不確定性推理方法[J];模式識別與人工智能;2004年03期

2 楊磊庫,卞正富,張燕平;基于結(jié)點等效變化的緩沖區(qū)生成算法[J];遙感信息;2005年04期

3 杜世宏,秦其明,王橋;GIS中由多種方向關(guān)系推理拓撲關(guān)系的方法[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2005年09期

4 李大軍;劉波;程朋根;劉學(xué)軍;;模糊空間對象拓撲關(guān)系的Rough描述[J];測繪學(xué)報;2007年01期

5 郭慶勝;呂秀琴;蔡永香;;圖形簡化過程中空間拓撲關(guān)系抽象的規(guī)律[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2008年05期

6 鄧敏;馬杭英;;線與面目標間拓撲關(guān)系的層次表達方法[J];測繪學(xué)報;2008年04期

7 劉波;鄒時林;阮見;郭先春;;帶空洞的復(fù)雜面域間拓撲關(guān)系的形式化描述[J];測繪科學(xué);2009年04期

8 倪建華;周曉光;;基于結(jié)點度和歐拉數(shù)的拓撲關(guān)系一般化描述[J];遙感技術(shù)與應(yīng)用;2011年04期

9 高顯連，李應(yīng)國，田永林;WINGIS中拓撲關(guān)系的建立[J];林業(yè)資源管理;1994年06期

10 王有剛;;基于MAPGIS下拓撲關(guān)系的自動建立[J];測繪標準化;2004年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 莊劍斌;郭朝珍;;基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的矢量空間數(shù)據(jù)及其拓撲關(guān)系的一種存儲方法[A];第二十一屆中國數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)會議論文集（技術(shù)報告篇）[C];2004年

2 史與正;蔣衛(wèi)國;曾風(fēng)山;;GIS軟件中的拓撲關(guān)系及判定法則[A];地理空間信息技術(shù)與應(yīng)用——中國科協(xié)2002年學(xué)術(shù)年會測繪論文集[C];2002年

3 楊利娟;;AutoDesk Map在地形圖建庫中的應(yīng)用[A];2007'全國測繪科技信息交流會暨信息網(wǎng)成立30周年慶典論文集[C];2007年

4 楊利娟;;AutoDesk Map在地形圖建庫中的應(yīng)用[A];全國測繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第二十一次學(xué)術(shù)信息交流會論文集[C];2007年

5 張求喜;周太平;巢寧佳;;基于MapX的道路線狀數(shù)據(jù)拓撲不一致性自動檢測[A];華東六省一市測繪學(xué)會第十一次學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2009年

6 吉福龍;;利用ArcGIS軟件對濟南市二調(diào)數(shù)據(jù)進行拓撲關(guān)系檢查[A];中國測繪學(xué)會第九次全國會員代表大會暨學(xué)會成立50周年紀念大會論文集[C];2009年

7 羅芳;艾廷華;王洪;;閉合坐標鏈多邊形數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系快速構(gòu)建[A];全國測繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第二十四次學(xué)術(shù)信息交流會論文集[C];2010年

8 侯妙樂;陳軍;趙學(xué)勝;;基于QTM的球面柵格拓撲關(guān)系描述和計算[A];中國測繪學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

9 李學(xué)軍;;利用CASS地形圖建立MapInfo數(shù)據(jù)庫的探討[A];2007'全國測繪科技信息交流會暨信息網(wǎng)成立30周年慶典論文集[C];2007年

10 劉萬增;陳軍;趙仁亮;程濤;;線目標間拓撲關(guān)系細化計算的分解-組合方法[A];中國測繪學(xué)會第八次全國會員代表大會暨2005年綜合性學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 胡曉峰;上船澄西三維設(shè)計軟件銷往歐亞多國[N];中國船舶報;2006年

2 實習(xí)記者 楊鶴云;科技創(chuàng)新助力電力企業(yè)高效管理[N];中國電力報;2007年

3 方正數(shù)碼有限公司 閻靜;資源管理: 圖形＋數(shù)據(jù)[N];計算機世界;2002年

4 沈占鋒;遙感影像信息提取與分析[N];計算機世界;2006年

5 戴強 王劍鴻;給EAM配上一雙慧眼[N];中國電力報;2005年

6 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息管理系 賈文濤 朱德海;AutoCAD Map的拓撲分析功能綜述[N];中國計算機報;2000年

7 記者 胡曉峰 趙慧 特約記者 馮根深;國產(chǎn)船舶三維設(shè)計軟件首次邁出國門[N];中國船舶報;2005年

8 吳艾寧;Web3d技術(shù)[N];建筑時報;2003年

9 劉勇　張秀麗 蔣健;泰安供電公司配電信息平臺投運[N];國家電網(wǎng)報;2010年

10 ;雅都GIS實現(xiàn)北京供電公司配電管理人性化[N];中國計算機報;2003年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李健;多個空間區(qū)域間拓撲關(guān)系模型的研究[D];吉林大學(xué);2013年

2 富倩;空間凹形區(qū)域中拓撲關(guān)系模型和形狀關(guān)系模型的研究[D];吉林大學(xué);2010年

3 張駿;三維空間拓撲分析關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

4 張蓮梅;基于3S-VR的數(shù)字配電網(wǎng)基礎(chǔ)模型研究[D];武漢大學(xué);2010年

5 霍林林;復(fù)雜空間關(guān)系模型及空間描述邏輯中若干問題的研究[D];吉林大學(xué);2013年

6 倪景峰;礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)可視化研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2004年

7 劉濤;空間群（組）目標相似關(guān)系及計算模型研究[D];武漢大學(xué);2011年

8 周曉光;基于拓撲關(guān)系的地籍數(shù)據(jù)庫增量更新方法研究[D];中南大學(xué);2005年

9 周祖煜;面狀空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系快速構(gòu)建方法研究[D];浙江大學(xué);2008年

10 郭新成;拓撲地圖模型與圖庫一體化研究[D];長安大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊姍姍;供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)中爆管分析的設(shè)計與實現(xiàn)[D];武漢大學(xué);2005年

2 劉智華;基于攝影測量點集的參數(shù)化三維重建[D];武漢大學(xué);2005年

3 陳斐;細分拓撲關(guān)系計算及其在更新中的應(yīng)用[D];中南大學(xué);2012年

4 李國棟;帶雙洞區(qū)域與簡單區(qū)域間拓撲關(guān)系的表達推理[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

5 馬科;凸區(qū)域拓撲關(guān)系的表達和推理研究[D];吉林大學(xué);2012年

6 劉津津;帶洞區(qū)域拓撲關(guān)系概念鄰域圖的自動推導(dǎo)研究[D];吉林大學(xué);2012年

7 張平飛;基于單純形的三維空間對象嵌入式數(shù)據(jù)模型及拓撲關(guān)系計算[D];南京師范大學(xué);2011年

8 王曉霞;三維空間中拓撲關(guān)系查詢方法研究[D];燕山大學(xué);2012年

9 楊紅艷;基于拓撲關(guān)系的燃氣管網(wǎng)巡檢終端的數(shù)據(jù)增量更新[D];中南大學(xué);2012年

10 任艷;空間拓撲一致性維護研究[D];華中師范大學(xué);2007年

，

本文編號：975181