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1、移动对象的时空数据模型研究11柯美忠陈慧萍（1.湖北省地图院，湖北省武汉市中南一路50号，430071）摘要:本文基于线性参考思想，提出一种新的移动对象时空数据模型用于有效地存储和管理移动对象轨迹数据。基于ArcGIS软件包开发了该模型的原型系统，并通过大数据量验证了模型的存储效率和更新代价。关键词：随机网络；双目标；最短路径；AStudyonSpatiotemporalDataModelingForMovingObjects11Mei-zhongKEHui-pingCHEN(1.HubeiMa
2、pInstitution,50ZhongnanRoad,Wuhan430079,China）Abstract:Inthispaper,anewspatiotemporalmodelisproposedinordertostoreandmanagecomplexspatiotemporaltrajectoriesofmovingobjects.BasedonArcGISsoftwaredeveloperkit,aprototypesystemisimplemented.Theexperiments
3、showthattheproposedmodelrequiressmallstoragespaceandhasalowupdatingcost.1.引言近年来,随着移动定位技术和无线通讯技术的发展,车载定位设备、PDA、移动电话等移动定位设备逐渐流行,车载导航(VNS)、位置服务(LBS)、智能交通系统(ITS)等应用大量兴起,移动对象的研究变得越来越重要。如何有效地存储、索引和查询移动对象海量的轨迹数据,已经成为时态GIS研究的热点和难点问题。由于时空数据的复杂性，网络中移动对象的时空数据模型
4、还比较少，主要有Vazirgiannis等和Güting等的模型。Vazirgiannis和Wolfson[18]提出的时空数据模型假设所有的汽车在同一直线段(Segment)内匀速行驶,汽车的轨迹表示为汽车在线段端点的信息(I,X,Y,T)的集合。Vazirgiannis和Wolfson的时空数据模型存在明显的缺点,首先是汽车在道路内不能停止,不能改变速度,不能转向;其次,它采用线段为道路组成单元,模型数据更新频繁;另外,它采用的(X,Y,T)轨迹数据较难建立有效的时空索引和实现复杂的时空操作
5、。Güting[19]等提出的时空模型是以道路为单位的路网数据模型,采用基于里程的线性参考系统,将汽车轨迹描述为一系列(rid,pos,t)记录的集合。Güting等提出的时空数据模型虽然克服了Vazirgiannis和Wolfson模型的较多缺点,但是,(rid,pos,t)空间的模型还需要建立复杂的时空索引,且实现时空查询分析操作较为困难。针对目前已有模型的不足,本文提出一种新的时空数据模型。该模型基于百分比线性参考系统,将(X,Y,T)空间中的轨迹数据转换到2维(Loc,T)空间中进行存储
6、和管理,并采用运动矢量的数据更新方式,具有较小的数据量和较低的更新代价。2．网络中移动对象的2维时空数据模型移动对象的轨迹是(X,Y,T)空间中一系列点的集合。示例如图1所示,两个移动对象PQ顺序经过道路Road1,Road3,Road2和Road4,Pi和Qi分别为对象PQ在道路路口的轨迹点。传统的时空数据模型直接将时间作为地理信息空间中新的1维,描述了2维空间沿着时间维演变的过程,对移动对象的描述直观明了。但是,使用这种(X,Y,T)的时空数据模型,无论是时空操作的实现还是时空索引的建立方面
7、都存在较大难度,且难以得到较好的执行效率。如果能够将复杂的(X,Y,T)时空数据转换到2维空间中,采用处理2维空间数据的方468法来处理时空数据,就可能高效地解决复杂的时空数据处理问题。本文正是基于以上考虑,通过以下两个步骤将(X,Y,T)转换到(Loc,T)空间的。图1(X,Y,T)空间中移动对象的轨迹然后,将Trajectory(RouteID,M,T)转换为Trajectory(Loc,T)。采用百分比线性参考方法,道路中位置的量度值M为0到1内的纯小数,且路网中的边要素标识RouteID
8、为惟一的正整数,所以,将道路标识RouteID和线性参考量度M进行合并产生惟一的实数Loc,可以惟一地表示路网的任意点,其中,Loc=RouteID+M,Loc为浮点类型,它的整数部分为道路标识RouteID,它的小数部分为道路RouteID内的百分比量度值M。因此,如图2所示,在(RouteID,M,T)空间中的轨迹Trajectory(RouteID,M,T),通过合并边标识RouteID和量度值M,可转换到(Loc,T)2维空间中一系列点的集合Trajectory(Loc,T)。从(Rou
