移動(dòng)對象的時(shí)空數(shù)據(jù)模型研究

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1、移動(dòng)對象的時(shí)空數(shù)據(jù)模型研究11柯美忠陳慧萍（1.湖北省地圖院，湖北省武漢市中南一路50號(hào)，430071）摘要:本文基于線性參考思想，提出一種新的移動(dòng)對象時(shí)空數(shù)據(jù)模型用于有效地存儲(chǔ)和管理移動(dòng)對象軌跡數(shù)據(jù)?；贏rcGIS軟件包開發(fā)了該模型的原型系統(tǒng)，并通過大數(shù)據(jù)量驗(yàn)證了模型的存儲(chǔ)效率和更新代價(jià)。關(guān)鍵詞：隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)；雙目標(biāo)；最短路徑；AStudyonSpatiotemporalDataModelingForMovingObjects11Mei-zhongKEHui-pingCHEN(1.HubeiMa

2、pInstitution,50ZhongnanRoad,Wuhan430079,China）Abstract:Inthispaper,anewspatiotemporalmodelisproposedinordertostoreandmanagecomplexspatiotemporaltrajectoriesofmovingobjects.BasedonArcGISsoftwaredeveloperkit,aprototypesystemisimplemented.Theexperiments

3、showthattheproposedmodelrequiressmallstoragespaceandhasalowupdatingcost.1.引言近年來,隨著移動(dòng)定位技術(shù)和無線通訊技術(shù)的發(fā)展,車載定位設(shè)備、PDA、移動(dòng)電話等移動(dòng)定位設(shè)備逐漸流行,車載導(dǎo)航(VNS)、位置服務(wù)(LBS)、智能交通系統(tǒng)(ITS)等應(yīng)用大量興起,移動(dòng)對象的研究變得越來越重要。如何有效地存儲(chǔ)、索引和查詢移動(dòng)對象海量的軌跡數(shù)據(jù),已經(jīng)成為時(shí)態(tài)GIS研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。由于時(shí)空數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)對象的時(shí)空數(shù)據(jù)模型

4、還比較少，主要有Vazirgiannis等和Güting等的模型。Vazirgiannis和Wolfson[18]提出的時(shí)空數(shù)據(jù)模型假設(shè)所有的汽車在同一直線段(Segment)內(nèi)勻速行駛,汽車的軌跡表示為汽車在線段端點(diǎn)的信息(I,X,Y,T)的集合。Vazirgiannis和Wolfson的時(shí)空數(shù)據(jù)模型存在明顯的缺點(diǎn),首先是汽車在道路內(nèi)不能停止,不能改變速度,不能轉(zhuǎn)向;其次,它采用線段為道路組成單元,模型數(shù)據(jù)更新頻繁;另外,它采用的(X,Y,T)軌跡數(shù)據(jù)較難建立有效的時(shí)空索引和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的時(shí)空操作

5、。Güting[19]等提出的時(shí)空模型是以道路為單位的路網(wǎng)數(shù)據(jù)模型,采用基于里程的線性參考系統(tǒng),將汽車軌跡描述為一系列(rid,pos,t)記錄的集合。Güting等提出的時(shí)空數(shù)據(jù)模型雖然克服了Vazirgiannis和Wolfson模型的較多缺點(diǎn),但是,(rid,pos,t)空間的模型還需要建立復(fù)雜的時(shí)空索引,且實(shí)現(xiàn)時(shí)空查詢分析操作較為困難。針對目前已有模型的不足,本文提出一種新的時(shí)空數(shù)據(jù)模型。該模型基于百分比線性參考系統(tǒng),將(X,Y,T)空間中的軌跡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到2維(Loc,T)空間中進(jìn)行存儲(chǔ)

6、和管理,并采用運(yùn)動(dòng)矢量的數(shù)據(jù)更新方式,具有較小的數(shù)據(jù)量和較低的更新代價(jià)。2．網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)對象的2維時(shí)空數(shù)據(jù)模型移動(dòng)對象的軌跡是(X,Y,T)空間中一系列點(diǎn)的集合。示例如圖1所示,兩個(gè)移動(dòng)對象PQ順序經(jīng)過道路Road1,Road3,Road2和Road4,Pi和Qi分別為對象PQ在道路路口的軌跡點(diǎn)。傳統(tǒng)的時(shí)空數(shù)據(jù)模型直接將時(shí)間作為地理信息空間中新的1維,描述了2維空間沿著時(shí)間維演變的過程,對移動(dòng)對象的描述直觀明了。但是,使用這種(X,Y,T)的時(shí)空數(shù)據(jù)模型,無論是時(shí)空操作的實(shí)現(xiàn)還是時(shí)空索引的建立方面

7、都存在較大難度,且難以得到較好的執(zhí)行效率。如果能夠?qū)?fù)雜的(X,Y,T)時(shí)空數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到2維空間中,采用處理2維空間數(shù)據(jù)的方468法來處理時(shí)空數(shù)據(jù),就可能高效地解決復(fù)雜的時(shí)空數(shù)據(jù)處理問題。本文正是基于以上考慮,通過以下兩個(gè)步驟將(X,Y,T)轉(zhuǎn)換到(Loc,T)空間的。圖1(X,Y,T)空間中移動(dòng)對象的軌跡然后,將Trajectory(RouteID,M,T)轉(zhuǎn)換為Trajectory(Loc,T)。采用百分比線性參考方法,道路中位置的量度值M為0到1內(nèi)的純小數(shù),且路網(wǎng)中的邊要素標(biāo)識(shí)RouteID

8、為惟一的正整數(shù),所以,將道路標(biāo)識(shí)RouteID和線性參考量度M進(jìn)行合并產(chǎn)生惟一的實(shí)數(shù)Loc,可以惟一地表示路網(wǎng)的任意點(diǎn),其中,Loc=RouteID+M,Loc為浮點(diǎn)類型,它的整數(shù)部分為道路標(biāo)識(shí)RouteID,它的小數(shù)部分為道路RouteID內(nèi)的百分比量度值M。因此,如圖2所示,在(RouteID,M,T)空間中的軌跡Trajectory(RouteID,M,T),通過合并邊標(biāo)識(shí)RouteID和量度值M,可轉(zhuǎn)換到(Loc,T)2維空間中一系列點(diǎn)的集合Trajectory(Loc,T)。從(Rou