基于过程的面向对象时空数据模型数据组织方法.doc

基于过程的面向对象时空数据模型数据组织方法 李景文a,1b , 邹文娟1a,1b , 田丽亚2 , 农佳捷3，苏浩3 (1a.桂林理工大学学院桂林 541004，南宁 5300张丰 对象状态的变化只反映了状态之间的时间先后关系，并不能说明状态之间存在的因果关系[7]；事件是由外界驱动产生的，它是状态变化的原因，而且能记录发生的所有变化，但不能描述时空变化的详细过程和内部动因；过程不仅能够揭示时空对象状态发生变化的外部原因，还更进一步地表达了事件系列间的内部联系，进而细化空间对象内部变化的时空因果关系。 1.2过程语义描述 事件语义描述地理实体的某一状态或特定时间内的空间、属性变化情况，未能详细表达变化的原因和过程，在特定的尺度上，事件对时空语义的描述粒度还是粗放的。时空过程反映着对象状态变化的因果序列，它实质上是一系列沿时间轴的时空目标的演变过程，时空变化包括沿时间轴的空间变化、拓扑变化和属性变化[3]。 过程语义实质上是在事件语义的基础上对地理实体变化的连续描述，因此过程语义表达的语义粒度比事件语义更为详实。本文将在特定时间尺度下相邻两个状态间的地理实体用过程语义来描述，并将地理实体抽象成时空对象，通过将时空对象的过程语义表达连续时间的时空对象演变过程。 2基于过程的面向对象时空数据模型 基于过程的面向对象时空数据模型是以面向对象方法为基础，结合事件与过程之间的相互关系，以及基于过程语义表达事件变化的内在联系，从而体现出地理事件之间的时空拓扑关系并解决了在时空变化中对空间对象的查询、历史回溯、分析等问题。 2.1基于过程的面向对象时空数据概念模型描述 面向对象方法是将地理实体抽象为时空对象，将时空对象的属性特征、空间特征以及行为动态等有关知识“封装”在对象结构中，每一类时空对象是独立封装的具有唯一能确定自己是产生或消失的标识的概念实体。外界驱动事件的发生，而作为事件自身特性的过程操作最终引发时空对象的状态改变，在变化过程中，对象的存在与否可以通过表达对象性质或结构的唯一标识来判断。 时空过程反映着对象状态变化的因果序列，因此时空过程建模既要表达空间实体及实体间的各种相互关系，也要表达实体间的事件关联关系。基于过程的面向对象时空数据概念模型为： Object，Event，Constraint Rule ；用BNF范式形式化描述如下： ① Object参数的描述 Object ∷= OID Spatial Temporal Attribute Operation ；式中 Object 表示时空对象，可以是简单时空点、线、面对象，也可以是复杂时空对象（由简单时空对象组合而成）；OID为时空变化过程中对象的唯一标识号； Spatial 为描述时空对象的空间几何形状、空间分布、空间位置与空间相关性等空间特征；Attribute反映时空对象的时空变化和非时空变化信息，是对事物本质特征和对空间实体的语义定义； Temporal 为对象的时态描述； Operation 表达对时空对象的关系操作、拓扑操作和几何操作等时空操作，可描述为： Operation ∷= Relational Operations ∣ Topoloical Operations ∣ Geometric Operations ② Event参数的描述 Event ∷= EID ETS Proi ETE EN（i≥1）；式中 Event 是时空变化中发生的事件； EID 表示事件的唯一标识号， ETS 、 ETE 表示事件发生的起始和结束时刻； EN 为事件的名称； Proi 属于该事件的过程序列， Proi 的描述如下： Pro ∷= PID ProiName Object1 Object2 … Objectj S Object1 Object2 … Objectk (j≥1，k≥1)； 上式中， Pro 为构成事件的的i个过程，时空对象是事件和过程作用的主体，某个事件一发生，一个过程或若干个过程的就随即启动，这样就可能有一个或者多个对象参与到若干个变化过程中，达到质变后，事件便结束；Objectj表示变化前的空间对象的集合，Objectk表示变化后的时空对象的集合； S 表示过程的变化类型，一般分为连续变化（↗）和离散变化（△），变化类型可描述为： S ∷= 离散变化∣ 连续变化 ； ③ Constraint Rule 参数的描述 Constraint Rule ∷= RID RM ；式中 Constraint Rule 为约束规则，可以描述为引起系列事件构成相互联系的条件，在特定应用中有相对应的规则也可以预定义符合自己应用的约束规则，其中包含规则ID及规则描述。 基于过