多維不動(dòng)產(chǎn)拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型與建模方法研究

丁 遠(yuǎn)

河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211100

不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)模型是不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)。不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)模型需要考慮顯式存儲(chǔ)不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象的拓?fù)潢P(guān)系，實(shí)質(zhì)上是拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型。不同維度不動(dòng)產(chǎn)空間數(shù)據(jù)與不動(dòng)產(chǎn)時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的共存使得不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多維度特征，給不動(dòng)產(chǎn)拓?fù)鋽?shù)據(jù)管理帶來(lái)了困難?，F(xiàn)有的GIS拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型大多僅局限于對(duì)特定維度對(duì)象拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)，難以滿足二三維空間與時(shí)間數(shù)據(jù)共存的多維不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)管理的需求。論文借鑒代數(shù)拓?fù)湎嚓P(guān)理論，設(shè)計(jì)了一種不依賴于維度對(duì)象的不動(dòng)產(chǎn)拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型，以適應(yīng)多維不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)。利用廣義映射(generalized map,G -map)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)維度獨(dú)立的特性，統(tǒng)一組織各維度不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象的拓?fù)潢P(guān)系，并基于G -map基本操作實(shí)現(xiàn)多維不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象維度獨(dú)立的拓?fù)浣：筒僮?。研究?jī)?nèi)容如下：

(1)分析和討論了多維GIS數(shù)據(jù)模型理論，總結(jié)了目前多維GIS數(shù)據(jù)模型存在的問(wèn)題。在界定不動(dòng)產(chǎn)基本單元的基礎(chǔ)上，將不動(dòng)產(chǎn)空間對(duì)象和時(shí)間維度結(jié)合并歸納出多維不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象的類型。從拓?fù)潢P(guān)系組織的角度出發(fā)，分析了多維不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象之間的鄰接和關(guān)聯(lián)關(guān)系。針對(duì)現(xiàn)有拓?fù)潢P(guān)系組織方法存在的缺陷，突破現(xiàn)有多維不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)模型的局限，提出維度獨(dú)立的多維不動(dòng)產(chǎn)拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)思路，并以基本元素為核心設(shè)計(jì)了概念模型。

(2)比較了3個(gè)基于代數(shù)拓?fù)淅碚摰亩嗑S對(duì)象拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型在代數(shù)性質(zhì)、易操作性和維度擴(kuò)展方面的優(yōu)劣，選擇有序拓?fù)淠Ｐ妥鳛槎嗑S不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)。對(duì)比有序拓?fù)淠Ｐ偷膬煞N實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)在不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象表達(dá)與操作方面的適用性，選擇G -map數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織多維不動(dòng)產(chǎn)拓?fù)鋽?shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)多維不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，基于胞腔元組概念提出了G -map的對(duì)象元組表達(dá)，該方法能夠支持帶有孔洞結(jié)構(gòu)的不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)操作案例證明了該方法的可行性和有效性。

(3)分析了傳統(tǒng)的擠壓式建模方法在構(gòu)建不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象幾何模型方面存在缺陷，對(duì)其改進(jìn)并提出了基于無(wú)重疊基面的擠壓法用于構(gòu)建不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象的幾何模型。該方法通過(guò)移除基面之間的重疊部分以及傳播擠壓區(qū)間來(lái)構(gòu)建幾何模型，從而避免歧義產(chǎn)生。為了避免幾何對(duì)象中存在的冗余，提出了3條判斷冗余對(duì)象準(zhǔn)則，保證該方法構(gòu)建不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象幾何模型的正確性。通過(guò)試驗(yàn)案例驗(yàn)證了該方法的可行性。

(4)基于G -map數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基本操作，定義了不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提出基于G -map和無(wú)重疊基面擠壓法的多維不動(dòng)產(chǎn)拓?fù)浣７椒ǎO(shè)計(jì)了不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象合并和分割操作方法。該建模和操作方法不依賴于特定維度對(duì)象，具有較強(qiáng)的維度通用性。

(5)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多維不動(dòng)產(chǎn)建庫(kù)和管理系統(tǒng)的原型系統(tǒng)。選取不同規(guī)模、不同維度的不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)測(cè)試多維不動(dòng)產(chǎn)拓?fù)浣７椒ǎ囼?yàn)證明了多維不動(dòng)產(chǎn)拓?fù)浣７椒ǖ目尚行?，且該建模方法的時(shí)間和空間復(fù)雜度與數(shù)據(jù)規(guī)模和維度呈現(xiàn)線性關(guān)系。選取試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了多維不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象操作方法、時(shí)空關(guān)系查詢和時(shí)態(tài)對(duì)象查詢的可行性。