基于数据仓库的时空数据整体表达研究

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1、基于数据仓库的时空数据整体表达研究王号(上海市房屋土地资源信息中心，上海市北京西路95号，200003)摘要：Peuquet提出的TRIAD框架是一个典型的时空数据集成表达框架。但存在以下不足：1)what、where和when三者表达之间的耦合性较差，缺少中间联系的核心和纽带;2)缺乏集成的载体和机制；3）没有真正基于时间维，而是通过事件的变化来表达时间。本文分析了存在这些不足的原因与解决方案。介绍了数据仓库作为数据集成框架的优势，提出了基于数据仓库的时空数据整体表达框架。最后介绍了基于数据仓库的时空数据整体表达框架的应用情况。关键词：时

2、态地理信息系统;时空数据;整体表达;数据仓库1前言空间、属性、时间是地理现象的三个基本特征或GIS数据库的三种基本数据成分，三[1]个方面共同标识地理实体(GailLangran,1992；陈军，1995)。空间(地理空间)特征是地理信息系统（GIS）区别于其他信息系统的根本特征，时间特征则是时态GIS（TGIS）区别于传统GIS的根本特征。TGIS的组织核心是时空数据库，时空数据模型则是时空数据库的基础。时空数据表达的核心问题，是如何协调表达时间、空间和属性数据及其关系问题。Peuquet[2]（1994）提出的TRIAD表达框架（tri

3、adrepresentationalframework）是综合时空数据表达框架的一个典型代表。下面将分析该框架的优点及其不足，并结合当前的技术发展，提出改进措施。2TRIAD时空数据表达框架评述[2]2.1TRIAD时空数据表达框架在矢量和栅格数据模型上集成时间以让GIS表达空间变化，被大多数人看作是理所当然的解决方案。而且，传统的闵可夫斯基数学框架似乎也支持这种方法，在4-D时空可视化地图中，时间被看作一个附加的维度或坐标轴，即：在时空超立方体（x,y,z,t）中，t表示时间。这种组合处理时间和空间的方法似乎也符合自然语言的特征，与空间一

4、致的方式对待时间。但是由于时间和空间在本质上有很多不同之处，在基于时间和基于空间的查询上也有很多不同之处，所以这种同一的4-D表达并不合适，因此，Peuquet（1994）在DUAL表达框架的基础上，进一步提出了一个综合型时空数据模型即TRIAD表达框架（triadrepresentationalframework），以截然不同的方式集成基于位置、基于时间和基于对象的组件。DUAL框架表达了人类对地理事物和现象的两种观察视角，即基于对象和基于位置，前者是主观的，倾向于回答什么事物在什么地方；后者是客观的，倾向于回答什么地方存在什么。TRIA

5、D框架进一步将时间要素加入到表达框架中，从“基于对象”，“基于位置”和“基于时间”分别来回答“是什么（What）”，“在什么地方（Where）”和“什么时候（When）”的问题及问题的组合，从而比较全面地支持时空查询与时空分析（图1）。TRIAD表达框架综合了当时已有的多种模型，从“基于对象”的表达方式出发，地理对象可以用时态对象来表达；从“基于时间”的表达方式出发，可以按时间维上的地理事件将时空变化对象组织在一起；而“基于位置”表达方式适用于表达栅格数据模型中的时空变化数据，栅格409数据模型中的一定位置上时间变化数据是用该栅格位置上变化

6、序列来表达。图1TRIAD表达框架（Peuquet，1994）2.2TRIAD时空数据表达框架的优点以“基于对象”，“基于位置”和“基于时间”三种类型的表达作为TRIAD框架的基础，传统空间数据模型通常被设计为自包含的，而TRIAD模型中的三个组分别被设计为相互合作和相互依赖的。提供复杂的时态分析能力以及大量有效的时态查询能力，是GIS发展的必然趋势。多维表达综合不仅克服了明显的数据冗余问题，而且满足了以综合的方式进行复杂地理分析应用需要，TRIAD的目标是以一种统一的、相互支持的方式综合空间维、时间维和特征维，不仅使用户可以访问所有维的数

7、据，而且可以使用户在一种表达下((TRIAD)进行各种视角的观察与分析。特征、位置、事件是时空TRIAD框架中的三个相互关联的“视图”。当三个视图一起使用时，在基于特征的表达视图中，只需存贮概括的位置指标(indicators)，如矩形边框。位置指标用于从基于位置的视图中提取和检索详细的信息。同样在基于特征的视图中，也只需存贮概括的时态指标，如特征何时开始(出现)和结束(消失)。而随时间发生的详细的变化，则存贮在基于时间的视图中，随空间发生的详细变化，存贮在基于位置的视图中。这样在TRIAD表达框架中，可以在每个视图定义相对简单而有效的通用

8、对象模板。2.3TRIAD时空数据表达框架的不足从概念上讲，TRIAD框架可以实现时空数据组织的整体，并且对时空整体化的what、where和when给出了较为详细的描述和表达，