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l GS空间时态对象关系数据库模型研究+ 马劲松黄杏元徐寿成 0093) (南京大学城市与资源学系南京21 Information 摘要 本文着重探讨在地理信息系统(CeographicalSystems，6IS)软件开发过程中用一体化的 方式表达和处理空间时态与属性地理数据的基本方法．在传统的地理信息系统中，文件系统或关系数据库系统曾被 广泛应用于空问与属性数据的存储．而随着面向对象的新技术在地理信息系统中的不断应用，面向对象的软件数据 模型与传统的关系数据库模型之间产生了难以匹配的现象，被称为失配．目前在国际上，对象关系数据库的研究与 开发正在兴起．本文即试图将对象与关系模型结合起来，搿一体化的形式(即空间时态对象关系数据库模型)表达 与处理地理信息系统中的空间、时态与属性数据，以此来解决失配问题．并在此基础上开发了一个空间时态属-陛数 据库引擎，以期在理论与技术方面对地理信息系统的研究与应用提供数据库管理的支持． 关键词 地理信息系统(61S)，对象关系教据库，空间时态数据 一、概述 多年来，在地理信息系统研究领域内，就如何有效表达和高效处理地理数据这～基本问题，一 直存在着两难的局面。一方面，从地理数据的逻辑结构看，空间、属性与时间是构成某一地理对象 不可分割的三个部分。即地理对象是空间、属性与时间的统一体，不能将三者割裂开来。因此要求 地理信息系统能以一体化的形式表达和处理三位一体的地理数据。另一方面，组成地理信息三个方 面的数据又各自具有不同的结构特点。空问数据具有多层次的组织形式或网络化的复杂结构，而属 性数据呈现按二维表格形式组织的特点，时间特性则贯穿于空间数据与属性数据之间。所以，对这 三种不同表现形式的数据，其表达与处理就应遵循不同的方法，才能获得相应有效的表达和高效的 处理能力。这就要求不采用一体化的表达与处理形式。上述这一两难的局面一直阻挠着地理信息系 统研究的快速发展，这种现象颇似当年地理信息系统中矢量与栅格数据格式之争。 近年来，随着数据库领域理论与技术的进展，逐渐兴起了对象关系数据库的研究与开发热潮。 对象关系数据库结合了面向对象方法的优点。如善于表达复杂对象，数据模型更为 直观，性能稳定，可维护性强等。同时又兼顾了关系数据库结构简单，客户／服务计算模式以 及规范的SQL语言的优势，对于表达和处理大量的地理数据有所帮助。然而到目前为止，对象关系 数据库的设计与实现在国际上还存在不同的方向和策略，主要表现为究竟是在关系数据库的核心基 础之上添加对象技术，还是形成对象数据库与关系数据库两个数据库，并在两者之间建立通用的接 口。就目前的地理信息系统应用而言，作者认为后者较为现实。在本文中提出的空间时态对象关系 数据库模型，就是在这一基础之上建立起来的。这～空间时态对象关系数据库模型的设计可分为三 个方面的内容，一是关系数据库模型的设计，其次是对象数据库模型的设计，晟后是两个数据库之 间对象关系通用接口的设计和对象关系数据库引擎的设计。(图1) 二、空间时态关系数据库模型的设计 (一)空间时态与属性组成的地理对象 在空问时态数据模型的研究方面，很多学者都曾提出过相应的概念模型。如最为直观的是基于 栅格形式的快照模型，Langran的基于时态栅格加变长列表模型以及修正的矢量模型。此外还有 218 Peuquet和Duan基于事件的栅格时态模型等等。上述这些模型各具特色，都在某些方面提供了表 达和处理空间时态信息的较好方法。如前三个模型是以空间实体位置或特征为概念组织基础，便于 对空间实体位置或特性变化的分析。而后一个模型以事件作为其概念组织基础，便于分析空间实体 的时态关系。造成上述两类分别基于位置特征或基于时间事件的表达方法的不同之处主要在于对空 间、时态和属性组成的地理对象的定义上的差别。本文综合了上述两类表达方法，提出了一种新的 地理对象的定义。 系统用户与开发者 t ● 面向对象的编