基于Oracle Spatial的時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2024-08-29 13:30:00

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

最大的網(wǎng)站源碼資源下載站，

需求前提：數(shù)據(jù)每年變化1～2次，軟件預(yù)計(jì)生命周期50年

實(shí)踐環(huán)境：oracle spatial

術(shù)語表：時(shí)空對(duì)象，快照

時(shí)空對(duì)象：一個(gè)地理目標(biāo)從誕生到消亡所經(jīng)歷的空間和時(shí)間范圍及其屬性信息。這是一個(gè)為處理時(shí)空數(shù)據(jù)方便而抽象出來的概念，相當(dāng)于全信息模型中的全信息對(duì)象。為了理解時(shí)空對(duì)象，我們以二維地物為例。二維地物在二維空間中占據(jù)一定的空間范圍，表現(xiàn)為一個(gè)二維幾何體，也就是它的幾何屬性。如果再增加一條時(shí)間軸，成為（x，y，t）坐標(biāo)系，并認(rèn)為任何的空間對(duì)象都有誕生和消亡，則這個(gè)二維地物就在（x，y，t）坐標(biāo)系中占據(jù)了一定的三維空間。我們就把二維地物從誕生到消亡這一時(shí)間段所占據(jù)的空間－時(shí)間范圍稱之為“時(shí)空對(duì)象”。同理，也可以將時(shí)空對(duì)象擴(kuò)展為三維的空間對(duì)象在時(shí)間維度上的延續(xù)，也就是四維對(duì)象。時(shí)空對(duì)象的屬性信息是一張二維表。

快照：一個(gè)地理目標(biāo)在某一特定時(shí)刻所占據(jù)的空間范圍及其屬性信息，或者說：時(shí)空對(duì)象在某一特定的時(shí)刻所占據(jù)的空間范圍及其相應(yīng)的屬性信息。舉例來說，地圖上繪制了一個(gè)飯店的位置，大小，這就是飯店的一個(gè)快照。因?yàn)轱埖晔菑哪骋粫r(shí)刻才誕生的，又會(huì)在某一時(shí)刻消亡，而在誕生和消亡之間，還可能會(huì)搬遷或擴(kuò)建。所以地圖上反映的僅僅是飯店在某一時(shí)刻的狀態(tài)，所以稱之為飯店在某一時(shí)刻的快照或時(shí)空對(duì)象在某一特定時(shí)刻的快照。注意，快照總是對(duì)應(yīng)于某一特定的時(shí)刻，否則將失去快照的意義。快照的屬性信息是時(shí)空對(duì)象屬性信息表中的一條記錄。

設(shè)計(jì)方向：

       以時(shí)空對(duì)象的概念組織空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，使得對(duì)地物變遷歷史的查詢和分析成為可能。

       對(duì)應(yīng)用層屏蔽歷史數(shù)據(jù)的處理過程，將歷史數(shù)據(jù)的處理當(dāng)作數(shù)據(jù)庫模塊的功能之一。

技術(shù)要點(diǎn)：

1、 oracle包變量的會(huì)話獨(dú)立性

2、動(dòng)態(tài)視圖技術(shù)（基于函數(shù)的視圖）

圖形解說：

時(shí)間

空間

對(duì)象誕生時(shí)間

觀察方向

當(dāng)前觀察時(shí)間

對(duì)象消亡時(shí)間

快照3

快照2

快照1

時(shí)空對(duì)象（對(duì)象一）

對(duì)象三

對(duì)象二

       從以上示意圖中可以清晰地看出，每一個(gè)時(shí)空對(duì)象都是由多個(gè)快照記錄所描述的。觀察者的每一次觀察都是基于一個(gè)特定的觀察時(shí)間的。例如，圖示中的觀察者應(yīng)該看到對(duì)象一的快照2和對(duì)象三的快照2，而無法看到對(duì)象二和對(duì)象一、三的其他快照記錄?？床坏綄?duì)象二是因?yàn)樵诖擞^察時(shí)間之前，對(duì)象二已經(jīng)消亡?？床坏綄?duì)象一的快照1是因?yàn)閷?duì)象一有更新的觀察數(shù)據(jù)快照2可以更好地近似反映對(duì)象二在當(dāng)前觀察時(shí)間所處的狀態(tài)。

數(shù)據(jù)表：數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)基于以上概念

對(duì)象表

obj_id

number

時(shí)空對(duì)象標(biāo)識(shí)號(hào)

<pk>

start_time

date

對(duì)象誕生時(shí)間

end_time

date

對(duì)象消亡時(shí)間

obj_attr

varchar2(100)

對(duì)象屬性數(shù)據(jù)

會(huì)因時(shí)間的流逝而發(fā)生變化的屬性信息。

快照記錄表

obj_id

number

時(shí)空對(duì)象標(biāo)識(shí)號(hào)

<fk>

snap_id

number

快照數(shù)據(jù)的唯一序號(hào)

<pk>

snap_time

date

快照時(shí)間

snap_end

date

快照結(jié)束時(shí)間

屬于同一時(shí)空對(duì)象的最近的下一條快照的快照時(shí)間。設(shè)置此列的目的是為了查詢方便。

geom.

mdsys.sdo_geometry

快照幾何數(shù)據(jù)

attr

varchar2(100)

快照屬性數(shù)據(jù)

會(huì)因時(shí)間的流逝而發(fā)生變化的屬性信息。

存儲(chǔ)過程：

       利用oracle中包變量的會(huì)話獨(dú)立性，在包中建立以下幾個(gè)基本的存儲(chǔ)過程：設(shè)置當(dāng)前觀察時(shí)間，獲取當(dāng)前觀察時(shí)間，利用當(dāng)前觀察時(shí)間和傳入的snap_time，snap_end參數(shù)判斷快照記錄是否可見（snap_filter）。

視圖：建立在快照記錄表上的視圖，基于存儲(chǔ)函數(shù)snap_filter實(shí)現(xiàn)對(duì)表中記錄的篩選。傳入?yún)?shù)為：snap_time,snap_end.，返回值為此快照是否可見。

       select obj_id, snap_time, geom, attr

from 快照記錄表

where snap_filter(snap_time, snap_end) > 0;

obj_id

number

時(shí)空對(duì)象標(biāo)識(shí)號(hào)

snap_time

date

快照時(shí)間

geom.

mdsys.sdo_geometry

快照幾何數(shù)據(jù)

attr

varchar2(100)

快照屬性數(shù)據(jù)

觸發(fā)器：

       視圖上的觸發(fā)器，使應(yīng)用層用戶可以在視圖中插入，修改，刪除數(shù)據(jù)。

       要點(diǎn)：    1、維護(hù)表中數(shù)據(jù)時(shí)要避免出現(xiàn)時(shí)間悖論，造成時(shí)間邏輯混亂。

2、快照記錄表中的snap_end列的維護(hù)稍微麻煩一些，應(yīng)小心謹(jǐn)慎。

擴(kuò)展與變化：

1、支持多種觀察模式。

為了查詢功能的靈活性，可以增加幾個(gè)擴(kuò)展功能的存儲(chǔ)過程：設(shè)置當(dāng)前的觀察模式，獲取當(dāng)前的觀察模式，重寫snap_filter函數(shù)以支持多種觀察模式。

例如：

【對(duì)象歷史追溯模式】此時(shí)當(dāng)前觀察時(shí)間這一參數(shù)失效，snap_filter的行為發(fā)生變化，視圖中看到的是某一（或某幾個(gè)）指定對(duì)象的所有快照。這種模式便于對(duì)單個(gè)對(duì)象的整個(gè)歷史變遷過程加以追蹤。

【時(shí)間段觀察模式】此時(shí)需要設(shè)置的觀察時(shí)間不是一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，而是一個(gè)時(shí)間段。snap_filter的返回值也有了更豐富的含義，可以用不同的數(shù)字（例如：1，2，4）表示某一快照記錄在當(dāng)前時(shí)間段開始，結(jié)尾，中間的可見性。這種模式可以用于需要對(duì)兩個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的場合。

2、增加對(duì)象關(guān)系表以描述時(shí)空對(duì)象之間的聯(lián)系

時(shí)空對(duì)象之間可能會(huì)有各種各樣的聯(lián)系，例如：變化，融合，分裂等。可通過以下表格加以描述。

時(shí)空對(duì)象關(guān)系表

obj_1

number

時(shí)空對(duì)象標(biāo)識(shí)號(hào)

<pk><fk>

obj_2

number

時(shí)空對(duì)象標(biāo)識(shí)號(hào)

<pk><fk>

relation_type

number

關(guān)系類型

<pk>

使用方法：

如果是查詢最新信息，即觀察時(shí)間為系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，則直接訪問視圖即可。

       如果是查詢歷史數(shù)據(jù)，只需在數(shù)據(jù)連接會(huì)話中調(diào)用存儲(chǔ)過程來設(shè)置當(dāng)前觀察時(shí)間，其效果是所有視圖中可見的記錄集合都是當(dāng)前觀察時(shí)間點(diǎn)可見的記錄，其他記錄不會(huì)出現(xiàn)在視圖中。

上一篇：Oracle 的入門心得

下一篇：oracle數(shù)據(jù)庫用戶創(chuàng)建、權(quán)限分配