论文总字数：23033字

摘 要

本文对各种时空数据模型从表达变化、时空关系、查询支持以及实现难易程度等方面进行分析。基态修正模型修正基态、差值存储的方式为庞大的空间数据的存储带来便利。在时空数据库的更新策略中，基于基态修正的更新方式具有高度灵活性，可以随时检测并更新时空数据库，使数据库具有很高的现势性，为后期的数据处理提供便利。在文章后半部分以江苏省行政区划为例，在Oracle和ArcGIS平台下实现了时空数据的更新入库。

在时空数据库的更新操作中，关键的难点在于变化信息的提取以及属性信息的提取。变化信息的提取依赖于ArcGIS所带的空间分析功能实现。根据时态内聚性的强弱判定是否要将现势数据与历史数据分开存储；根据空间与属性内聚性强度判断是否将几何数据与属性数据分开存储。以江苏省行政区划图为例，采取历史库与现势库分别存储历史数据与现势数据的方式，保证了数据的准确性，便于用户使用。

关键词：时空数据模型，基态修正，增量更新，二次开发，时空数据库

A STUDY ON THE DESIGN OF SPATIO-TEMPORAL DATABASE AND UPDATE STRATEGY

Abstract

Spatio-Temporal Database is an extending kind of spatial database. To deal with it many spatio-temporal data models had been presented, but there is not a corresponding model for all the spatio-temporal database. This paper present many common used models to prepare the advantages and disadvantages of them. A good model need to describe changes of the spatio-object,spatio-temporal relationships, support of query and implemented in the computer. Base amendment models stores the changes of different map to save the storage. In spatio-temporal database update strategy, updating by the base state with amendments is of high degree of flexibility .Detected by time makes this model of high timeliness, good for the data handling. In the second part of the paper we take the update of the maps of Province Jiangsu as an example to show how the base state amendments models work based on Arcgis and Oracle.

It’s important to extract the change of different maps and update attribute information in the update system. Arcgis can make it easy to get changes of vector data by analysis tools such as merge intersect and clip. Temporal cohesion is to decide whether to store history data and present data separately. And spatial and attribute cohesion is to decide whether to store geometry data and attribute data.

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 时空数据库国内外研究现状 1

1.3 本文的研究目的和主要研究内容 2

第2章 时空建模基础 3

2.1 时空建模相关概念 3

2.1.1 时间语义 3

2.1.2空间语义 4

2.1.3 时空语义 4

2.2 时空数据模型 5

2.2.1 空间时间立方体模型（Space-time Cube） 6

2.2.2 序列快照模型（Snapshot Model） 6

2.2.3 基态修正模型（Base state with amendments） 7

2.3.4 时空复合模型（Space-time composite） 8

2.2.5面向事件的时空模型（Event-oriented models） 9

2.2.6 离散格网单元列表模型 9

2.2.7 时空三域模型（Three-domain model） 10

2.2.8第一范式（INF）关系时空数据模型 12

2.2.9非第一范式（NINF）关系时空数据库模型 13

2.3 各时空数据模型之间的优缺点分析与选择 14

第3章 时空数据库的更新策略 16

3.1 时空数据库数据更新的原则 16

3.2时空数据库数据更新的内容 16

3.3 时空数据库数据更新的步骤 17

3.3.1 确定更新策略 17

3.3.2 提取变化信息 18

3.3.3 存储变化信息 19

3.3.4 更新数据库 19

3.3.5 更新现势库 19

3.4 时空数据库的更新方法 19

3.5 时空数据库的更新模式 20

3.6 本章小结 20

第4章 实例分析——江苏省区划图时空数据库 21

4.1 数据库的数据基础和建模分析 21

4.1.1 数据的收集与分析 21

4.1.2 时空数据模型的选择 21

4.2 时空数据库设计 22

4.2.1 时空数据库逻辑设计 22

4.2.2时空数据库物理设计 23

4.3时空数据库的具体实现 24

4.4 本章小结 29

第5章 结论和展望 30

致谢 31

参考文献（References） 32

第1章 绪 论

1.1 引言

GIS系统萌芽于20世纪60年代初，经过50多年的飞速发展，地理信息系统发展成为对地理数据采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。空间分析是地理信息系统的特色功能，依赖于空间数据库实现。地理空间信息具有空间位置、属性及时间三大基本要素。这就要求对地理信息及时采集和更新，并根据多时相的数据和信息来寻找随时间变化的分布规律，进而对未来做出预报和预测。在这种情况下，时态地理信息系统（Temporal Geographic Information System，简称TGIS）成为一个新的研究方向。TGIS与一般非时态地理信息系统的主要区别在于对地理信息的表达增加了时间维度，对可能的地理变化提供时态跟踪。

随着人类社会的不断进步发展，人类对环境的认识和影响能力大大提高，人类需要从全球的角度把握动态的地理环境。通过TGIS人们不仅可以分析海岸带变迁、植被覆盖变化、荒漠化、城镇居民变迁、耕地面积减少、水域变化等自然地理现象，也可以应用于地学分析、国防军事、地籍管理、行政区域管理、路网变化管理等社会问题，为国民经济和社会发展重大战略决策提供支持。

1.2 时空数据库国内外研究现状

时态数据库和空间数据库作为现代数据库的两个分支，发展已较为成熟。但空间数据库和时态数据库都具有一定的局限性，无法解决对历史时刻的具体查询。时空数据模型是一种有效组织和管理时态地理数据、属性、空间和时间语义更完整的地理数据模型。目前，规范化的时空数据模型尚处于探索阶段，以Max J.Egenhofer、Donna Pequet、Michael F.Worboy、Geoffrey Edwards、YvanBedard、Wolfgang Kanz为代表的学者们从概念、理论、结构、实现技术等方面对时空数据模型进行了广泛的研究。

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