第
38
卷第
1
期
2013
年
1
月
武汉大学学报·信息科学版
Geomatics and Information Science of Wuhan University
Vo
l.
38 No. 1
]an. 2013
文章编号
:1671-8860(2013)01-0078-04
文献标志码
:A
车辆监控数据仓库中时空立方体
数据模型的设计与实现
胡继华
l
程智锋
1
詹承志
l
唐
巍
l
cl
中山大学工学院智能交通中心,广州市大学城外环东路
132
号,
510275)
(2
广东省智能交通系统重点实验室,广州市市新港西路
135
号,
510006)
摘
要:分析了车辆监控数据和应用的特点,设计了车辆监控的时空索引机制和车辆监控数据仓库。利用广
东省重点车辆监控数据实现了车辆监控数据仓库,并与传统数据库管理方式的效率进行对比分析表明,设计
的时空数据仓库能够满足海量车辆监控数据管理和分析的要求。
关键词:时空立方体;数据仓库;车辆监控;双向链表
中图法分类号
:P208
车辆监控是对车辆的运营状态和违法行为进
行监控,接收车辆报警信息,并通知交通管理部门
出警或应急救援。车辆监控平台定时采集大批量
的车辆位置状态数据并进行分析,所采集数据量
非常庞大。同时,车辆监控和时间关系密切,是典
型的时空过程。传统的数据库难以对车辆监控数
据进行有效的管理和分析
o
时空数据模型是管理时空数据的有效方法。
时态数据库
[IJ
、面向对象数据库技术
[2J
常应用在
时空数据模型的构建上。在大量时空数据索引方
面,常用的有基于事件的时空处理模型和
R
树索
引方法[叫。
Vania
等问则针对移动对象轨迹检
索问题,设计了一种时空数据挖掘的查询语言。
Wonik
等
[6-7J
首次提出了采用时空立方体模型对
移动对象建立索引,证明了时空立方体处理方式
比
R
树具有更高的处理效率。薛存金等
[8J
提出
了面向过程的时空数据模型,并以海洋时空过程
为研究对象构建了原型系统平台。孟令奎等
[9J
讨
论了一种基于地理事件时变序列的时空数据模
型,并在
GIS
平台上进行了拓展。俞肇元等
[10J
根
据
Clifford
代数空间构建思想扩展了现有时空数
据模型,实现了时间、空间和属性的一体化表达。
李清泉等[l1
J
讨论了时空一体化
GIS-T
数据模型
的基本框架。王卫京等
[12J
在时空立方体模型基
础上提出了通过时空立方体建立轨迹版本的思
收稿日期
:2012-11-08
0
想。考虑到车辆监控的空间范围大,时间连续性要
求高等特点,本文采用时空立方体单元所在的空间
网格经纬度及时间作为其
ID
,建立空间格网十时
间+双向链表的时空索引机制,然后使用广东省重
点车辆监控数据,设计实现了时空数据仓库。
1
时空立方体模型
1.
1
时空立方体单元
时空立方体单元是以规则的空间网格为底,
相应的时间段为高组成的方形柱体,是数据存储
的基本单元。在时间维度,则按照时间段进行分
区,记为
6.
T 0
6.
5 X
6.
T
代表了一个三维空间,即
一个小的时空立方体单元,记为6.
C
。在空间平
面中,每个小的网格单元都具有一个固定的网格
编码值
g
,用于对数据按照空间范围进行索引,其
定义如下:
g =
f(
工
,
y
,
r)
(1)
在时间维度单元
6.
T
中,每一个时段
6.
T
都包
含多个时间快照。记一个不可再分的时间片单元
为
E[g
,
汀,以6.
C
为时空间隔的时空立方体单元为
C[g
,
b]
,
一个时间维度单元间隔
i:l
T
构成的空间平
面数据集合为
B[b]
。其中
,
t
和
b
分别为时间片和
时空立方体单元的时间尺度大小。时空立方体
ST-Cube(
spatiotemporal-cube)
G
就可以被定义为
项目来源:国家自然科学基金资助项目
(40971098);
广东省
2011
年度安全生产专项资金资助项目
(2011-118)
。