時空數(shù)據(jù)庫中不確定性處理技術(shù)若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、在復雜多變的現(xiàn)實世界中，時空不確定性廣泛存在。知識的不完備性、概念的模糊性與數(shù)據(jù)的衍生性，使得實體具有不確定性特征。作為一種面向時空實體的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，時空數(shù)據(jù)庫必須充分分析時空不確定性并提供合理的解決方法。本文從數(shù)據(jù)模型、分析操作和查詢處理等方面對時空數(shù)據(jù)庫中不確定性處理技術(shù)的若干關(guān)鍵問題進行了深入研究，給出了相應(yīng)研究成果。 論文主要在以下幾個方面取得了進展： ⑴提出了一種基于灰集的不確定性時空表示模型，用一個灰色區(qū)

2、域來表示不確定性時空對象的不確定性范圍，以灰集的上、下兩個隸屬度函數(shù)來表示對象的不確定性分布。相對于模糊集模型，該模型關(guān)注上下隸屬度函數(shù)之間的未知區(qū)域而不是隸屬度函數(shù)本身，減少了對隸屬度函數(shù)自身精確度的依賴；相對于粗糙集模型，該模型可以通過對隸屬度函數(shù)的截集計算定量描述實體的不確定性，提高了對時空不確定性的定量表示能力。該模型放寬了對時空實體已知信息的限制，適合表示部分已知、部分未知的不確定性對象。 ⑵針對隨時間連續(xù)變化的區(qū)域?qū)?/p>

3、象，提出了一種基于rcc公理的不確定時空拓撲關(guān)系形式化分析方法。采用不確定性高維空間拓撲關(guān)系來判定不確定性低維時空關(guān)系，將二維Egg/Yolk模型擴充到三維空間，設(shè)計并證明了三維不確定性空間拓撲關(guān)系和不確定性時空關(guān)系之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則，最終獲得了隨時間演化的不確定性區(qū)域間拓撲關(guān)系的形式化分析方法和所有拓撲關(guān)系的完備描述。 ⑶實現(xiàn)模型方面，提出了一種基于GM(1,1)灰模型的時空單元計算方法。能夠在持續(xù)運動對象各離散抽樣點包含不確定性

4、的情況下降低由離散表示帶來的誤差和不確定性，能夠穩(wěn)定地反映不確定性時空對象各個時態(tài)單元內(nèi)的整體變化趨勢。與已有的線性局部插值模型相比，模型的誤差穩(wěn)定，預(yù)測性能良好。 ⑷不確定性時空查詢處理方面，首先設(shè)計了一種不確定性時空查詢的符號表示法，用于對各類不確定性時空查詢進行統(tǒng)一歸類和處理。表示法消除了由不同表現(xiàn)形式帶來的語義混淆，能建立起各種形式不同查詢的內(nèi)在聯(lián)系。然后提出了一種基于最小外接矩形對的查詢處理框架，設(shè)計了查詢重寫規(guī)則和執(zhí)

5、行策略，以對象的內(nèi)、外2個外接矩形來過濾不需要參與運算的元組，可以有效提高不確定性時空查詢的處理效率。最后針對時空查詢估計問題提出了一種可采用的基于直方圖的時空選擇性查詢灰色估計方法。 另外，針對提出的抽象模型，基于Gueting的確定性時空數(shù)據(jù)類型系統(tǒng)，本文設(shè)計了一個不確定性時空數(shù)據(jù)類型系統(tǒng)，給出了各類型的形式化定義；討論了類型的一般性和通用性、在集合操作下的封閉性、時空一致性和獨立性；以該類型系統(tǒng)作為指導，基于Realms和