實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型

龔健雅,李小龍,吳華意

武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430079

實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型

龔健雅,李小龍,吳華意

武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430079

為滿足動態(tài)目標(biāo)與傳感器等實(shí)時觀測數(shù)據(jù)獲取、存儲、管理、分析與可視化的要求,需要發(fā)展一種新型地理信息系統(tǒng)——實(shí)時GIS。本文根據(jù)實(shí)時GIS中各種地理要素的特點(diǎn)以及存儲管理要求,提出一種面向動態(tài)地理對象與動態(tài)過程模擬的實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型,它將時空過程、地理對象、事件、事件類型、狀態(tài)、觀測等相關(guān)要素整合在一個時空數(shù)據(jù)模型中?；谠撃Ｐ脱邪l(fā)了新一代實(shí)時GIS,并以4種動態(tài)地理對象(包括移動對象、原位傳感器對象、視頻對象和過程模擬對象)的時空數(shù)據(jù)的實(shí)時接入、存儲與可視化為例,驗(yàn)證模型的可行性。

實(shí)時GIS;時空數(shù)據(jù)模型;時空過程;地理對象;事件類型;狀態(tài)

1 引 言

隨著位置服務(wù)技術(shù)(LBS)和天空地各種傳感器的廣泛應(yīng)用,產(chǎn)生了海量的時空序列數(shù)據(jù)。為了快速接入、存儲、管理這些時空序列數(shù)據(jù),維護(hù)時空關(guān)系,描述和分析時空變化過程,滿足對日益頻發(fā)的各種自然與人為突發(fā)事件的檢測、預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)以及智慧城市等需求,國家863地球觀測與導(dǎo)航領(lǐng)域“十二五”期間列立了“時空過程模擬與實(shí)時GIS系統(tǒng)”主題項目,研發(fā)一種面向動態(tài)地理對象與動態(tài)過程模擬的新一代實(shí)時GIS系統(tǒng)。為了支持實(shí)時GIS中動態(tài)地理數(shù)據(jù)的儲存管理時空過程模擬,首先需要建立一個合適的時空數(shù)據(jù)模型。傳統(tǒng)的GIS數(shù)據(jù)模型一般只能描述現(xiàn)實(shí)世界的靜態(tài)現(xiàn)象[1],難以滿足以上要求。

時空數(shù)據(jù)模型的研究從20世紀(jì)60年代開始,但初期進(jìn)展緩慢。文獻(xiàn)[2]于1992年在其著作中總結(jié)了時空立方體、快照序列、基態(tài)修正和時空復(fù)合4種時空數(shù)據(jù)模型[2],此后,時空數(shù)據(jù)模型的研究成為GIS研究的一個重要方向。按照時間在數(shù)據(jù)模型中所起的作用,時空數(shù)據(jù)模型的發(fā)展可分為3個時期[3]:①側(cè)重記錄實(shí)體時態(tài)變化的時態(tài)快照(temporal snapshots)時期,此時期提出的模型包括時空立方體模型[4]、快照序列模型[5],以及在此基礎(chǔ)上為減少數(shù)據(jù)冗余,只記錄變化部分的基態(tài)修正模型[2]、離散格網(wǎng)單元列表模型[6]、時空復(fù)合模型[7]、非第一范式時空數(shù)據(jù)模型[8]等;②側(cè)重表達(dá)實(shí)體變化前后關(guān)系的對象變化(object change)時期,此時期提出的模型包括面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型[9]、基于圖論的時空數(shù)據(jù)模型[10]、面向過程的時空數(shù)據(jù)模型[11]等;③側(cè)重描述實(shí)體變化語義關(guān)系的事件與活動(events and action)時期,此時期提出的模型包括基于事件的模型[12]、時空三域模型[13]、基于本體的時空數(shù)據(jù)模型[14]等。隨著研究的深入,為滿足新的實(shí)際需求,學(xué)者們對以上基本時空數(shù)據(jù)模型進(jìn)行了擴(kuò)展,其擴(kuò)展方式大致分為3種類型:①綜合集成法,如基于版本-增量的時空數(shù)據(jù)模型[15]就集成了序列快照模型、基態(tài)修正模型和時空復(fù)合模型的特點(diǎn);②變換表達(dá)法,如對于面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型,有的學(xué)者采用版本標(biāo)記方式[16],表達(dá)同一地理對象不同時期的版本變化,有的學(xué)者采用動態(tài)多級索引的基態(tài)修正方式[17],表達(dá)地理對象的歷史變化;③變換語義法,如在基于事件的時空過程模型中,關(guān)于事件含義的描述,有的學(xué)者用事件記錄地物變化[12],有的使用事件描述地理現(xiàn)象的一次完整的發(fā)生過程[18],有的用事件描述多個地理對象一次變化的組合關(guān)系[19],也有的用事件描述地理對象時空變化的原因[20]。經(jīng)過以上方式擴(kuò)展,形成了多種與快照狀態(tài)、地理對象、事件和過程相關(guān)的時空數(shù)據(jù)模型[21-25]?，F(xiàn)有的時空數(shù)據(jù)模型各具特點(diǎn),已經(jīng)在相應(yīng)的行業(yè)中發(fā)揮了重要的作用,但在通用性方面有所欠缺,以至于沒有得到廣泛而深入的應(yīng)用。此外,已有模型主要是對地理實(shí)體狀態(tài)變化及其關(guān)系的描述,如土地利用變化等,難以適應(yīng)實(shí)時GIS中動態(tài)目標(biāo)和傳感器實(shí)時獲取數(shù)據(jù)的管理需要。

本文認(rèn)為,一個應(yīng)用于實(shí)時GIS的時空數(shù)據(jù)模型應(yīng)該具有以下5個基本特點(diǎn):①能夠兼顧傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)管理包括傳統(tǒng)時空數(shù)據(jù)管理的需要,即在傳統(tǒng)GIS上進(jìn)行擴(kuò)張;②能夠高效管理運(yùn)動目標(biāo)的動態(tài)數(shù)據(jù);③能夠高效管理天空地各種傳感器的實(shí)時觀測數(shù)據(jù);④能夠有效支持實(shí)時GIS的動態(tài)過程模擬;⑤能夠有效建立各種地理對象、狀態(tài)、事件、過程等要素的相互關(guān)系。下面介紹該時空數(shù)據(jù)模型的設(shè)計思想與方法。

2 時空變化分析與抽象

時空變化是客觀世界永恒不變的主題,各種地物實(shí)體和現(xiàn)象總是沿著時間軸在或快或慢地變化著,如土地利用演化、海陸變遷、城市擴(kuò)張、騷亂發(fā)生和擴(kuò)散、傳染病蔓延等,它們都是與時間和空間密切相關(guān)的復(fù)雜地理現(xiàn)象。每個復(fù)雜地理現(xiàn)象是由不定數(shù)量的地理對象組成,表現(xiàn)為多個隨時間變化的地理對象及其相互作用,地理對象之間的相互作用通過事件來傳遞。事件是地理對象變化達(dá)到某種程度時生成的,并且傳遞給相關(guān)的地理對象,在某種條件下驅(qū)動相關(guān)地理對象發(fā)生相應(yīng)的變化,而地理對象的變化通過該對象的狀態(tài)序列來記錄。為實(shí)時表現(xiàn)時空變化,地理對象的狀態(tài)序列數(shù)據(jù)可直接來自傳感器的實(shí)時觀測。如海陸變遷過程的地理對象是海洋和陸地,事件是海洋侵蝕陸地和陸地露出海面,以上兩個事件是由海洋對象的海平面高度屬性變化達(dá)到某種程度時引起的,使用狀態(tài)分別記錄海洋和陸地某一時刻的空間屬性與專題屬性,而狀態(tài)數(shù)據(jù)源自對海水高度屬性的觀測。

根據(jù)以上分析,筆者提出一個通用的實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型,用于存儲與管理在復(fù)雜地理現(xiàn)象時空變化過程中所涉及的時空數(shù)據(jù),以便支撐實(shí)時GIS可視化與分析應(yīng)用。首先對該模型中相關(guān)要素的概念進(jìn)行說明。

地理對象:現(xiàn)實(shí)世界客觀存在的物理實(shí)體或社會現(xiàn)象的抽象表達(dá),由專題屬性、空間屬性及時態(tài)屬性共同組成。

時空過程:地理現(xiàn)象沿著時間軸的變化過程,即地理現(xiàn)象所包含的地理對象相互作用所產(chǎn)生的專題屬性和/或空間屬性變化的過程。

事件:地理對象時空顯著變化的一次發(fā)生過程,它是由地理對象時空變化達(dá)到某種程度時生成的,并且可以驅(qū)動地理對象產(chǎn)生新的時空變化,它是地理對象變化的結(jié)果,同時也可以是地理對象變化的直接原因,是時空過程得以繼續(xù)下去的動力。

狀態(tài):地理對象可變屬性在某一時刻所表現(xiàn)的出來的形態(tài),可變屬性包括專題屬性和空間屬性,通過狀態(tài)序列中屬性的變化,表現(xiàn)地理對象的時空變化。

事件類型:事件類型中包含地理對象生成該類事件的條件,或該類事件驅(qū)動地理對象產(chǎn)生變化的條件。

圖層:具有共同結(jié)構(gòu)和功能的地理對象集合。

觀測:獲取傳感器的觀測屬性值的行為,為地理對象提供變化的時空屬性。

實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型中各個要素及其相互關(guān)系,如圖1所示。

圖1 實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)概念模型Fig．1 Conception model of real-time GIS spatiotemporal data model

時空過程是地理現(xiàn)象時空變化的總稱,它就像一個大的場景或容器,包含著有限多個地理對象和事件。地理對象是時空過程的主要實(shí)體部分,地理對象隨時間的變化是時空過程的外在表現(xiàn)。在時空過程中,使用不同的圖層對地理對象進(jìn)行組織與管理,便于對地理對象進(jìn)行檢索與控制。事件是時空過程的另外一個重要的組成部分,它是地理對象相互作用的表現(xiàn)形式,也是地理對象相互聯(lián)系的紐帶。事件類型注冊到地理對象中,指明了地理對象生成該種類型的事件的生成條件,或者是地理對象受到該種類型事件驅(qū)動而產(chǎn)生變化時的驅(qū)動條件。當(dāng)?shù)乩韺ο蟮臅r空變化滿足事件類型所規(guī)定的條件時,地理對象就會生成一個該類型的事件,同樣,當(dāng)事件的屬性滿足事件類型所規(guī)定的條件時,地理對象就對事件的驅(qū)動作出響應(yīng),即事件驅(qū)動地理對象產(chǎn)生變化。從而使整個時空過程處于一個動態(tài)變化的過程中。為保證系統(tǒng)的實(shí)時性,觀測通過傳感網(wǎng)的傳感器觀測服務(wù)(sensor observation service,SOS)服務(wù),獲取傳感器觀測數(shù)據(jù),并將實(shí)時數(shù)據(jù)寫入對應(yīng)的地理對象中。地理對象根據(jù)變化的觀測數(shù)據(jù),構(gòu)建相應(yīng)的對象狀態(tài)序列。

2．1 事件類型注冊

在模型中,事件類型需要注冊到地理對象中。根據(jù)用途,注冊分為兩種:一種用于指明地理對象可以生成哪類事件,另一種用于判斷哪類事件可以驅(qū)動地理對象發(fā)生時空變化。圖2顯示了這種注冊結(jié)構(gòu)。

圖2 事件類型注冊Fig．2 Event type was registered to geo-object

事件類型不僅表明了生成或驅(qū)動的事件的類型,同時包含了生成或驅(qū)動的條件。在注冊事件類型的時候,要添加相應(yīng)的條件。如圖2所示,上面“注冊生成事件類型”中的條件是地理對象的某些屬性的閾值,即屬性值大于/大于等于/小于/小于等于/等于閾值的時候,該地理對象可以生成一個該類型的事件。同樣的,下面“注冊驅(qū)動事件類型”中的條件是事件中包含的某些屬性的閾值,即屬性值大于/大于等于/小于/小于等于/等于閾值的時候,該類型的事件可以驅(qū)動此地理對象產(chǎn)生時空變化。

2．2 地理對象的狀態(tài)

地理對象是現(xiàn)實(shí)世界中存在的隨時間變化的物理實(shí)體或社會現(xiàn)象,地理對象的存在主要表現(xiàn)為其所包含的不變屬性和可變屬性,其中可變屬性記錄在狀態(tài)序列中,如圖3所示。

圖3 地理對象的狀態(tài)Fig．3 States of geo-object

地理對象不可變的部分記錄在地理對象中,而可變化的部分通過狀態(tài)序列來表達(dá)。每個狀態(tài)記錄著該地理對象可變化部分某個時刻的快照。然而地理對象的空間屬性和專題屬性的變化方式和頻率往往是不同的,甚至差異很大,如出租車的空間位置和乘客數(shù),空間位置經(jīng)常變,而乘客數(shù)的變化頻率明顯低于空間位置。為了平衡時空數(shù)據(jù)庫的存儲和管理的資源開銷,在經(jīng)典的快照模型的基礎(chǔ)上作了簡單的改進(jìn),將空間屬性和專題屬性分開存儲,使得狀態(tài)數(shù)據(jù)易于維護(hù)的同時,也節(jié)省了部分存儲資源和計算資源。在表達(dá)地理對象某一時刻的整體狀態(tài)時,可以通過時態(tài)屬性查詢相應(yīng)的空間狀態(tài)和專題狀態(tài),并將它們合并到一起。

2．3 地理對象與事件的關(guān)系

事件類型注冊到地理對象當(dāng)中,地理對象便能夠在滿足某種條件時生成該類型的事件,而且該類型的事件也能夠在滿足某種條件時驅(qū)動地理對象發(fā)生變化,其詳細(xì)過程和條件如圖4所示。

圖4 地理對象和事件的關(guān)系Fig．4 Relations of geo-object and event

當(dāng)?shù)乩韺ο蟮哪硞€或某些屬性的變化達(dá)到已經(jīng)注冊的事件類型所指定的條件時,這個地理對象就生成一個該類型的事件,而地理對象的變化,是由它所包含的狀態(tài)序列提供。被生成的事件帶有生成時地理對象傳入的相關(guān)屬性,這些屬性值不是一個閾值范圍,而是等于一個確切的屬性值。帶有此確切屬性信息的事件,被地理對象發(fā)送給時空過程,再由時空過程發(fā)送給已經(jīng)注冊過該驅(qū)動事件類型的地理對象,獲得該事件的地理對象判斷事件屬性是否滿足事件類型中描述的條件,如果滿足,地理對象對該事件的驅(qū)動作出響應(yīng),即該事件驅(qū)動地理對象發(fā)生時空變化,并產(chǎn)生一個新的狀態(tài),若不滿足條件,則地理對象不對該事件作出響應(yīng)。

3 實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型

根據(jù)上節(jié)中對地理現(xiàn)象時空變化相關(guān)要素及其相互關(guān)系的分析,本節(jié)采用統(tǒng)一建模語言(UML)[26]描述實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型,目的是表達(dá)時空過程、地理對象、事件、事件類型、狀態(tài)、觀測之間的關(guān)系,為實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)的存儲與管理提供支持。為了突出重點(diǎn),圖5給出了該模型的UML簡圖。

(1)時空過程位于模型的上層,描述時空過程的生命周期(開始時間和結(jié)束時間),它是由不定數(shù)量的圖層和事件聚合而成,通過圖層關(guān)聯(lián)到地理對象,接收地理對象發(fā)送的事件,并將事件發(fā)送到能夠受該類型事件驅(qū)動的地理對象中。

(2)圖層包含了具有共同結(jié)構(gòu)和行為特征的地理對象,并能夠隨時添加和移除地理對象。使用圖層,可以對所包含的地理對象做統(tǒng)一的樣式設(shè)置,如符號、顏色等,也可以設(shè)置在客戶端上動態(tài)顯示的刷新頻率等。

(3)地理對象是模型的基礎(chǔ),描述了地理對象存在的生命周期(開始時間和結(jié)束時間),它是由狀態(tài)組合而成,同時關(guān)聯(lián)到事件和事件類型,記錄了驅(qū)動地理對象變化的事件及驅(qū)動時間。地理對象具有注冊生成事件類型和驅(qū)動事件類型功能,同時具有生成事件和響應(yīng)事件驅(qū)動的功能。此外,地理對象能夠在自身變化時生成對象狀態(tài),也可以在模擬預(yù)測時,將地理對象可變部分的模擬結(jié)果記錄在對象模擬狀態(tài)中。

(4)事件是模型的重要組成部分,它記錄了生成此事件的地理對象及生成時間。事件關(guān)聯(lián)到事件類型,并且可以修改和查看事件類型屬性。

(5)事件類型中記錄了生成或驅(qū)動的條件,是地理對象生成事件以及事件驅(qū)動地理對象的依據(jù),同時事件類型能夠?qū)l件進(jìn)行操作,如增加、查詢等。

(6)對象狀態(tài)是某一時刻地理對象可變屬性的變化快照,對象狀態(tài)中記錄了該狀態(tài)的產(chǎn)生時間和屬性,并將空間屬性狀態(tài)和專題屬性狀態(tài)分開存儲,同時每個狀態(tài)也要關(guān)聯(lián)到相鄰的其他狀態(tài),以便能夠快速遍歷相鄰狀態(tài),構(gòu)成狀態(tài)序列鏈表。

(7)空間屬性狀態(tài)記錄了對象狀態(tài)空間屬性的內(nèi)容。

(8)專題屬性狀態(tài)記錄了對象狀態(tài)專題屬性的內(nèi)容。

(9)對象模擬狀態(tài)是地理對象可變屬性在模擬預(yù)測變化過程中某一時刻的快照,對象模擬狀態(tài)中記錄了該模擬狀態(tài)的產(chǎn)生時間和屬性,并將空間屬性模擬狀態(tài)和專題屬性模擬狀態(tài)分開存儲,同時每個模擬狀態(tài)也要關(guān)聯(lián)到相鄰的其他模擬狀態(tài),以便能夠快速遍歷相鄰模擬狀態(tài),構(gòu)成模擬狀態(tài)序列鏈表。

(10)空間屬性模擬狀態(tài)記錄了對象模擬狀態(tài)的空間屬性內(nèi)容。

(11)專題屬性模擬狀態(tài)記錄了對象模擬狀態(tài)的專題屬性內(nèi)容。

(12)觀測從傳感網(wǎng)中快速獲取傳感器觀測值,為地理對象生成對象狀態(tài)提供實(shí)時動態(tài)數(shù)據(jù),這也是實(shí)時GIS中體現(xiàn)實(shí)時性的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。觀測中記錄了傳感器與地理對象的對應(yīng)關(guān)系,便于數(shù)據(jù)的定向?qū)懭?。在注冊地理對?將傳感器與地理對象關(guān)聯(lián))前,首先查找是否有合適的地理對象,如果沒有就創(chuàng)建一個新的地理對象,然后將地理對象注冊到觀測中。觀測獲取傳感器觀測值后,驅(qū)動地理對象生成新的狀態(tài)。

圖5 實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型UML簡圖Fig．5 Sample UML graph of real-time GIS spatiotemporal data model

4 試 驗(yàn)

本文應(yīng)用實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型,構(gòu)建實(shí)時GIS試驗(yàn)系統(tǒng),以便驗(yàn)證該模型的有效性和可行性。

根據(jù)時空數(shù)據(jù)的特點(diǎn),本文的試驗(yàn)暫不考慮傳統(tǒng)GIS的靜態(tài)數(shù)據(jù),而主要考慮4類動態(tài)地理對象的存儲管理,這4類對象包括移動對象、原位傳感器對象、視頻對象和過程模擬對象。其中,原位對象是空間位置不變,專題屬性變化的地理對象;視頻對象是觀測數(shù)據(jù)以視頻為主的地理對象;過程模擬對象是對象狀態(tài)屬性數(shù)據(jù)來源于過程模擬的地理對象。

在實(shí)時GIS中,與時空數(shù)據(jù)模型密切相關(guān)的有3個系統(tǒng),即數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)。數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)通過SOS服務(wù)獲取傳感網(wǎng)實(shí)時觀測數(shù)據(jù),并寫入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中;數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)按照實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型存儲和管理時空序列數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系;可視化系統(tǒng)通過查詢檢索,將實(shí)時數(shù)據(jù)展示在客戶端上。同時可視化系統(tǒng)通過預(yù)測模擬模塊,對時空對象變化過程進(jìn)行模擬預(yù)測,并將預(yù)測模擬結(jié)果寫入到數(shù)據(jù)庫中。各系統(tǒng)間的相互關(guān)系如圖6所示。

為同時接入多個傳感器數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)采用多線程技術(shù),將傳感器與相應(yīng)的地理對象關(guān)聯(lián)在一起,并將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫,形成地理對象的狀態(tài)。數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)界面如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)的地理對象注冊與數(shù)據(jù)入庫Fig．7 Geo-object registration and data loading in the data access system

在本試驗(yàn)中,使用某地出租車的實(shí)時行使監(jiān)控數(shù)據(jù)(包括坐標(biāo)、車速、方向等)表現(xiàn)移動對象,使用某氣象站的氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)(包括溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等)表現(xiàn)原位對象,使用某視頻傳感器的監(jiān)控數(shù)據(jù)表現(xiàn)視頻對象,通過對原位對象的模擬預(yù)測,表現(xiàn)過程模擬對象。其中,由于視頻的數(shù)據(jù)量巨大,不適合實(shí)時的本地集中存儲,而大型視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通常采用分布式的視頻服務(wù)器存儲。數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)實(shí)時接入到數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的視頻數(shù)據(jù)只是視頻傳感器的工作狀態(tài)參數(shù)及視頻流索引地址,可視化系統(tǒng)根據(jù)以上參數(shù),直接讀取遠(yuǎn)程視頻傳感器的視頻流。地理對象的時空數(shù)據(jù)實(shí)時變化顯示如圖8所示。

圖8 可視化系統(tǒng)中地理對象變化Fig．8 Real-time display change of geo-objects in the visualization system

由此可知,本文提出的實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型適合多種實(shí)時數(shù)據(jù)的接入、管理與可視化,具有一定的通用性。

5 結(jié) 論

本文分析了復(fù)雜地理現(xiàn)象時空變化的特點(diǎn)和現(xiàn)代時空數(shù)據(jù)模型的研究成果,提出了一種實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型,將時空過程、地理對象、事件、事件類型、狀態(tài)和觀測等要素有機(jī)地結(jié)合在一起。并且通過對多源傳感器觀測數(shù)據(jù)的實(shí)時接入、存儲與可視化的實(shí)現(xiàn),驗(yàn)證了模型的可行性和易用性。與以往時空數(shù)據(jù)模型相比,該模型更強(qiáng)調(diào)實(shí)時性。而采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想,也使得模型具有良好的可實(shí)現(xiàn)性和擴(kuò)展性,為各個領(lǐng)域的擴(kuò)展應(yīng)用提供基本框架。經(jīng)過以上理論表述和實(shí)例驗(yàn)證,該模型符合相對通用的實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型的3個基本特點(diǎn)。

由于該模型具有事件驅(qū)動的特性,在未來的研究中將針進(jìn)一步探討該模型對時空變化過程進(jìn)行模擬的能力,以便對復(fù)雜地理現(xiàn)象時空過程的變化趨勢進(jìn)行更好的預(yù)測分析。

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(責(zé)任編輯:張燕燕)

Spatiotemporal Data Model for Real-time GIS

GONG Jianya,LI Xiaolong,WU Huayi
State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying,Mapping and Remote Sensing,Wuhan University, Wuhan 430079,China

In order to satisfy the requirement of real-time observation data acquisition,storage, analysis and visualization for moving object and sensor,a new type of GIS,real-time GIS,is needed to develop．A real-time GIS spatiotemporal data model is proposed for dynamic geographic object and dynamic process simulation according to the characteristics of various geographic features and the requirements of storage management in Real-time GIS,the model integrates some related elements-spatiotemporal process,geo-object,event,event type and state．A new GIS has been developed based on the spatiotemporal data model,and this paper takes spatiotemporal data real-time access,storage and visualization of four dynamic geographic objects(moving object,situ object,video object and process simulation object)as an example and verifies the feasibility of the model．

real-time GIS;spatiotemporal data model;spatiotemporal process;geo-object; event type;state

GONG Jianya(1957—),male,academician of the Chinese Academy of Sciences,professor,PhD Supervisor,majors in theory and technology of GIS, and photogrammetry and remote sensing．

LI Xiaolong

P208

A

1001-1595(2014)03-0226-07

國家863計劃(2012AA121401)

2013-12-03

龔健雅(1957—),男,中國科學(xué)院院士,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)镚IS理論與技術(shù)、攝影測量與遙感。

李小龍

E-mail:xiaolong．li＠whu．edu．cn

GONG Jianya,LI Xiaolong,WU Huayi．Spatiotemporal Data Model for Real-time GIS[J]．Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2014,43(3):226-232．(龔健雅,李小龍,吳華意．實(shí)時GIS時空數(shù)據(jù)模型[J]．測繪學(xué)報,2014,43(3):226-232．)

10．13485/j．cnki．11-2089．2014．0033

修回日期:2014-01-10