6.1.1 时态空间数据库概述

现实世界的数据不仅与空间相关，而且与时间相关。在许多应用领域，如环境监测、抢险救灾、交通管理、医疗救援等，相关数据随着时间变化而变化，称之为时态数据。很多空间数据库应用都涉及时态数据，这些应用不仅需要存取空间数据库的当前状态，也需要存取空间数据库随时间变化的情况。

如何处理数据随时间变化的动态特性，是GIS面临的新课题。现有的GIS大多不具有处理数据的时间动态性的功能，而只是描述数据的一个瞬态(snapshot)。造成传统数据库系统在时态数据的表示上有两种局限性: 第一，不保存数据库改变的历史。每一个数据更新操作都会删除更新前的数据，仅保存当前状态，而不能保存历史状态; 第二，数据一进入数据库就立即生效。在很多应用中，数据的录入时间(即数据进入数据库的时间)和数据可以被利用的时间是不同的。因而无法对数据变化的历史进行分析，更无法预测未来的趋势，这类GIS亦称为静态GIS。

许多应用领域要求GIS能提供完善的时序分析功能，高效地回答与时间相关的各类问题，在时间与空间两方面全面处理地理信息系统，即所谓时态GIS(Temporal GIS)。时态GIS作为GIS研究和应用的一个新领域，由于其巨大的应用驱动力，正受到普遍的关注。而且，随着存储和处理技术的飞速进步，为大容量的时态数据的存储和高效处理提供了必要的物质条件，使时态GIS的研究和应用成为可能。TGIS目前基本上还处在实验阶段，国内外均未见成型的TGIS应用系统，其理论主要集中在时空数据模型方面。

在国外，Langran和Chrisman最早在1998年就给出了TGIS概念设计的框架，随后又提出了四种基本的时空数据模型: 时空立方体模型，快照模型、基态修正模型和时空复合模型。在国内，舒红、陈军等给出了时态对象结构的形式化定义、时态拓扑关系点集拓扑理论描述及逻辑谓词描述并设计了面向对象的时空数据模型，探讨了连续时间变化的空间实体建模理论。(www.daowen.com)

6.1.2 时态空间数据库模型

近年来，作为GIS研究和应用的一个领域，时态GIS已经得到了GIS界的广泛关注，人们在研究能支持时态GIS产品的时空数据模型。这种数据模型相比传统数据模型必须具有如下能力: 能够准确地表示时态数据的时间语义; 能够区分随时间变化的信息和与时间无关信息并分别表示之。除了数据模型方面的要求以外，时间数据库应用在查询语言、存取方法、物理组织等数据库管理系统的各个方面都需要新的技术。

在时态GIS的发展过程中，提出了许多时空数据模型，其中比较成功的有连续快照模型、基态修正模型、时空复合模型、时空立方体模型及近来发展起来的基于事件的方法和面向对象的方法，这些数据库模型本书第2章已有介绍，在此不再赘述。

需要指出的是虽然时空建模已取得了长足的进步，但是GIS的时态问题远未解决，很多关键问题仍需继续研究。