时空数据库瞬时查询和时空范围查询研究

摘要

时空数据库是在空间数据库和时态数据库的基础上发展而来的。经过二十年的发展，在时空数据模型、时空查询优化与索引和时空本体论等方面取得了许多成果。现实世界中的许多实体都具有空间特性和时态特性，需要数据库管理系统提供有效的时空数据管理。 时空数据库可以处理传统关系数据库难以处理的带有空间和时间特性的数据，它相对于传统关系数据库的一个突出特点就是数据量大，数据更新频繁。因此必须采取有效地查询和索引来提高查询效率。目前，索引方面的研究相对比较成熟，而对于时空查询方面的研究比较少，本文旨在研究时空查询。 时空查询在时空数据库的研究中是至关重要的。本文对已存在的索引结构和查询方法进行了研究总结和比较，采用Buddy树进行瞬时查询和时空范围查询的研究。同时，充分考虑了现实世界的不确定性，将不确定性引入索引和查询中，使得时空查询更具准确性。 本文首先针对时空数据库和时空不确定性进行了分析说明，为下面进一步的研究奠定了理论基础。然后提出了一种新的基于移动对象位置信息的索引结构，该索引结构在Buddy树的结构上进行改进，引入了一个辅助索引表，大大提高了索引的更新效率。同时在该索引结构的基础上进行了瞬时查询和时空范围查询的研究，结合查询窗口扩展策略提出查询算法，性能评价表明与现有技术相比较该算法提高了系统的查询性能。最后，基于提出的索引结构引入时空不确定性的概念，对基于时空不确定性的时空范围查询进行了研究，提出了时空概率范围查询算法。通过实验验证该算法降低了查询不确定性和查询成本。本课题的研究对于时空数据库查询技术的发展具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 时空数据库发展历程

1.3 本课题国内外研究现状

1.3.1 静态对象查询方法

1.3.2 移动对象查询方法

1.4 课题来源及研究内容

1.4.1 课题来源

1.4.2 研究内容

1.5 文章组织结构

第2章 时空数据库基础理论

2.1 引言

2.2 时空对象

2.3 时空数据模型

2.4 时空数据索引

2.4.1 R-树及其变形树

2.4.2 四叉树及其变形树

2.4.3 网格文件及其变形

2.5 时空数据查询

2.5.1 基于坐标的查询

2.5.2 基于轨迹的查询

2.6 本章小结

第3章 时空不确定性研究

3.1 引言

3.2 时空不确定性

3.2.1 空间不确定性

3.2.2 时间不确定性

3.2.3 时空运动关系的不确定性

3.3 不确定性模型

3.3.1 概率数据库模型

3.3.2 不确定对象模型

3.4 不确定性时空查询

3.5 本章小结

第4章 瞬时查询和时空范围查询基本研究

4.1 引言

4.2 索引结构

4.2.1 传统Buddy-树

4.2.2 BH索引结构

4.3 基于BH结构的时空查询

4.3.1 BH索引快照

4.3.2 查询窗口扩展策略

4.3.3 瞬时查询

4.3.4 时空范围查询

4.4 性能分析

4.5 本章小结

第5章 不确定性时空查询研究

5.1 引言

5.2 基本概念

5.3 基于不确定性索引结构

5.4 不确定瞬时查询和时空范围查询

5.4.1 概率计算方法

5.4.2 具体算法实现

5.5 性能评估

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢