GIS空间数据库(99)地理世界的时间

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1.时间概念

从地理信息系统的角度来观察,时间在逻辑上可以是一条没有端点、向过去和未来无限延伸的坐标轴——时间轴,在每一设定的时间分辨率的坐标点上,都可以扩展其三维空间数据。它是现实世界的第四维,除了与三维空间一样具有通用性、连续性和可量测性外,还具有运动的不可逆性或称单向性。

有两种基本的时空观点:一种是将时间理解为一种特殊含义的度量尺度,则可以将时间、空间和属性平等地作为地理空间对象的三种数据成份或一个基本特征;另一种观点是将时间理解为事件序列的表现形式,或者说将变化作为时间的深层含义,则时间特征应居于空间特征和属性特征之上,即地理实体的时间特征由其空间特征变化和属性特征变化来共同表现。

2.时间的结构

线性结构、循环结构、分支结构、多维结构。

3.时间的表示

离散(Discrete)的时间表示和自然数相似,将时间看作非负整数的集合,每一个时刻之后都有一个后继者,即T={0,1,2,…,NOW}或T={0,NOW}。NOW是可以改变的常量,其含义为当前时间。

紧凑(Dense)的时间表示类似于有理数,即将时间模拟为有理数的集合,在任意两个时刻中间都可插入一个时间点。连续的时间类似于实数,即将时间模拟为实数和集合。

在连续(Continuous)时间表示中,对于任意两个时间点t1、t2,存在t1<t2,总能找到第三个时间点t3,且满足:t1<t3<t2。在这几种方式中,以采用离散的时刻表示时间居多,如12:40:10(虽然时间本身是连续的)。

4.时间粒度(时间的多标度性)

时间多标度性是指用于度量时间的尺度的多样性,时间标度也称时间分辨率或时间粒度。不同的应用领域,及用一应用领域中的不同应用范围,都可能采用不同的时间标度。

5.时间的密度特性

离散模型:时间与自然数同构,每个自然数对应一个时间粒子,是一种较常用的结构;紧凑模型:时间与有理数/实数同构;连续模型:时间与实数同构,每个实数对应时间上一个点。

6.时间的不确定性

空间数据库中的数据在空间、非空间属性上都具有不确定性,同样在时态性上也存在着不确定性。当某事件发生是已知的,但何时发生是未知的,则称该事件是时态非确定的。

  • (1)微粒过小:在大多数情况下,数据库时间计时单位与计算事件发生的时间尺寸不吻合。例如,数据库里计时单位为秒,而实际事件是以天来计算的。
  • (2)计时的不精确性:即使数据库的计时单位和实际事件发生的时间相多数计时设备是不精确的。
  • (3)预测的不精确性:绝大多数系统的预测时间是不精确的。
  • (4)事件时间的不确定性:有时实际事件发生的时间是不确定的日期等。如一个人的出生日期。

7.事件与状态

一个对象在其生命周期(Life-span)里有不同的状态,事件是对象从一个状态到另外一个状态的质变过程,而状态可以认为是对象逐渐进化的过程。一般来说,在数据库中事件采用时刻的方式表示,而状态则采用时间段表示。

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作者:,GIS爱好者。
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