李文清，李景文，呂 楠，蘇 濤

（1.桂林理工大學 測繪地理信息學院，廣西 桂林 541004；2.廣西空間信息與測繪重點實驗室，廣西 桂林 541004）

對象化智慧旅游時空數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)

李文清1,2，李景文1,2，呂 楠1,2，蘇 濤1,2

（1.桂林理工大學 測繪地理信息學院，廣西 桂林 541004；2.廣西空間信息與測繪重點實驗室，廣西 桂林 541004）

從面向?qū)ο蟮慕嵌龋瑢χ腔勐糜沃械牡乩頃r空現(xiàn)象進行動態(tài)描述，設計了對象化智慧旅游時空數(shù)據(jù)的概念模型、邏輯模型、物理模型，構(gòu)建了對象化智慧旅游時空數(shù)據(jù)庫。采用基于Oracle Spatial數(shù)據(jù)庫對旅游時空數(shù)據(jù)進行了存儲和查詢分析。

對象化；智慧旅游；時空數(shù)據(jù)庫；Oracle Spatial

在計算機和網(wǎng)絡技術迅猛發(fā)展的今天，人類的一切活動都與互聯(lián)網(wǎng)緊密相連。隨著數(shù)字地球和智慧城市等大型項目的開展，智慧旅游也在這種大背景下應運而生。要實現(xiàn)旅游的智能化，關鍵是要科學有效地組織和管理好智慧旅游的時空數(shù)據(jù)，因此，構(gòu)建和設計智慧旅游的時空數(shù)據(jù)庫是智慧旅游實現(xiàn)的核心內(nèi)容。本文利用面向?qū)ο蟮乃枷?，使用Oracle Spatial數(shù)據(jù)庫對智慧旅游的時空數(shù)據(jù)進行對象化描述、組織、存儲和查詢。

1 對象化智慧旅游時空數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法

本文使用面向?qū)ο蟮乃枷雭順?gòu)建智慧旅游時空數(shù)據(jù)庫，采用概念模型設計、邏輯模型設計、物理模型設計3個階段來實現(xiàn)對智慧旅游時空數(shù)據(jù)的描述。

1.1 智慧旅游時空數(shù)據(jù)概念模型設計

時間、空間、屬性是地理實體的3個基本特征，因此，地理實體的變化可以從時間語義、空間語義和屬性語義3個方面來進行描述。其中，時間語義可以分解為事件和時間，對于事件通常采用事件發(fā)生的時間、事件發(fā)生的地點、作用的對象、發(fā)生的事件和導致的變化這5個方面來描述；因此，對于地理實體的變化，也可以從時間、空間、對象、事件、屬性這5個方面來描述時空數(shù)據(jù)模型。面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型主要描述實體的空間、時間、屬性3個特征，而事件語義則描述時間、空間、事件、對象、屬性5個方面信息；其中，屬性、空間信息比較容易理解，事件（event）、時間（time）和對象（object）3個要素相對比較復雜，其概念與關系分述如下：

1）對象?，F(xiàn)實世界中的各種現(xiàn)象被概念性地抽象為實體，但在計算機系統(tǒng)中實體的數(shù)字化形式稱作對象，并且將具有空間屬性的實體稱作時空對象。當時空對象狀態(tài)發(fā)生變化時，就會產(chǎn)生一個問題：是新的時空對象的產(chǎn)生，還是該狀態(tài)變化的時空對象對應著相同的對象。解決該問題就需要通過唯一編碼對時空對象進行標識，以實現(xiàn)時空對象和時空演變緊密關聯(lián)在一起的目的。時空對象O的結(jié)構(gòu)定義為：

式中，ID表示時空對象O的對象標識碼（標識碼是唯一的）；S(t)表示對象隨時間變化的空間特性；P(t)表示對象隨時間變化的屬性特性；T(Tv，Td)表示對象的狀態(tài)發(fā)生改變的時態(tài)性，Tv表示有效時間，Td表示數(shù)據(jù)庫時間；A表示對象的行為操作，即對象的時間、空間和屬性的運算操作。

2）事件。對于某區(qū)域內(nèi)的任何一次操作都可以看成是一個事件，該區(qū)域所有事件的集合稱之為事件空間。每個事件在一定程度上又可以細分為更基本的事件。事物的發(fā)展由事件序列組成，事件序列的表達式為：

式中，EID表示事件的標識號；ESTi表示事件發(fā)生時刻；EETi表示事件結(jié)束時刻；EAi表示事件類型，如空間事件、屬性事件；EOi表示事件其他方面的說明。

3）時間。在時間數(shù)據(jù)庫中，基本的概念是實際時間和數(shù)據(jù)庫時間。實際時間指的是在現(xiàn)實世界中事件實際發(fā)生的時間（又稱為現(xiàn)實世界時間或真實時間）；數(shù)據(jù)庫時間指的是在數(shù)據(jù)庫中記錄該事件的時間（又稱為系統(tǒng)時間或事務處理時間）。在數(shù)據(jù)庫中，任何一個對象均具有實際時間和數(shù)據(jù)庫時間的屬性。

1.2 智慧旅游時空數(shù)據(jù)邏輯模型設計

根據(jù)概念模型中提出的5元組描述，通過對象、屬性、空間、時間、事件5個語義對象來全面描述動態(tài)的地理實體，因此，可以將概念模型中的每一個組成部分抽象為時空地理對象類，具體可概括為：屬性對象類、空間對象類、時間對象類、事件對象類。采用面向?qū)ο蟮姆椒▽β糜螘r空數(shù)據(jù)進行邏輯設計，這些類之間的關系如圖1所示。

圖1 對象化時空數(shù)據(jù)模型邏輯設計

由圖可以看出，事件包括新增、消亡、合并、分割等事件類型。當某事件發(fā)生變化，在事件的驅(qū)動下，從發(fā)生時間到完成時間，對象會產(chǎn)生相應的狀態(tài)變化。時空變化過程的同時還會引起時間、屬性、空間等要素發(fā)生變化。

1.3 智慧旅游時空數(shù)據(jù)物理模型構(gòu)建

以基于事件語義的旅游時空數(shù)據(jù)模型為基礎，根據(jù)Oracle Spatial時空數(shù)據(jù)存儲機制來構(gòu)建旅游時空數(shù)據(jù)庫。針對旅游時空數(shù)據(jù)模型對象的不同，對數(shù)據(jù)庫進行邏輯設計，可以分別對歷史數(shù)據(jù)庫、過程數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)勢數(shù)據(jù)庫進行設計。

1）歷史數(shù)據(jù)庫存儲的是改變到當前狀態(tài)之前的歷史旅游數(shù)據(jù)，當某個旅游信息變更事件發(fā)生時，旅游對象從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)化為另一個狀態(tài)，就按照一定的事件發(fā)生時間順序?qū)斍奥糜螌ο鬆顟B(tài)之前的旅游數(shù)據(jù)保存到歷史庫中。

2）過程數(shù)據(jù)庫保存的是對象各個變化時段的屬性和空間等數(shù)據(jù)，由事件與過程引起變化的前后對象之間對應關系的記錄數(shù)據(jù)，由事件表與過程表等組成。

3）現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫存儲的是旅游信息的最新數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)當前操作的對象，該數(shù)據(jù)描述了旅游對象當前狀態(tài)下的屬性和空間位置。

旅游時空數(shù)據(jù)庫物理設計主要針對旅游管理中的每一個邏輯時空對象進行對象信息存儲，根據(jù)Oracle Spatial空間數(shù)據(jù)模型，可以建立旅游各個部分的對象表，景區(qū)表結(jié)構(gòu)如表1所示。

其中，JQID為主鍵，也是描述景區(qū)對象的唯一標識，有助于時空索引；BT是開始時間，表示該旅游對象開始存在的時間；ET是結(jié)束時間，表示該景區(qū)對象消失的時間，BT和ET主要用來區(qū)分現(xiàn)勢數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)；B_EVID表示該景區(qū)對象產(chǎn)生的原因；E_EVID表示該景區(qū)對象變更結(jié)束的原因。

表1 景區(qū)時空數(shù)據(jù)表

結(jié)合旅游時空數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)，可以對模型中每一個邏輯時空對象建立現(xiàn)勢表、事件表、過程表、歷史表，各個表的結(jié)構(gòu)分別如表2～表5所示。

表2 旅游對象現(xiàn)勢表

表3 旅游對象事件表

表4 旅游對象過程表

表5 旅游對象歷史表

2 智慧旅游綜合信息的查詢分析

根據(jù)旅游時空信息變化的特征，對旅游綜合信息進行快照式查詢，包括輸入一個時刻或一個時間段和時間間隔，查詢顯示出相應時刻或間隔的靜態(tài)快照及時間段內(nèi)的動態(tài)變化，即某個時刻的歷史狀態(tài)查詢。

2.1 查詢某個時間點的旅游信息

給定一個時間點（T0），查詢在這時刻的旅游信息，首先在歷史數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫中檢索滿足條件Ts＜T0&&Te>T0的旅游對象記錄，即為查詢結(jié)果，其查詢流程如圖2所示。

圖2 基于時間點的快照查詢流程圖

設now、nowobj、past、pastobj、temp分別為現(xiàn)勢表、現(xiàn)勢表中的旅游對象、歷史表、歷史表中的旅游對象、臨時表，基于時間點的快照查詢算法描述如下：

2.2 查詢某個時間段的旅游信息

給定一個時間段（T1，T2），查詢在這時間段內(nèi)的旅游信息，這時間段可能包含對象的起始時間或消失時間，因此，在歷史數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫中檢索滿足條件Te>T1&&Te＜T2&&Ts>T1&&Ts＜T2的旅游對象記錄，即為查詢結(jié)果。設now、nowobj、past、pastobj、temp分別為現(xiàn)勢表、現(xiàn)勢表中的旅游對象、歷史表、歷史表中的旅游對象、臨時表，基于時間段的快照查詢算法描述如下：

快照式查詢只是比較所需要查詢的時間或時間段與起始時間（Ts）和結(jié)束時間（Te）的大小關系，接著在歷史數(shù)據(jù)庫及現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫中查詢滿足條件的記錄即可，因此，這種查詢效率相對比較高且易于實現(xiàn)。

3 結(jié) 語

在智慧城市的背景下，智慧旅游的建設步伐也不斷加快，與此同時，大量的旅游信息頻繁變更，如何合理掌握真實且具有現(xiàn)勢性的綜合性信息，實現(xiàn)旅游數(shù)據(jù)的快速存儲與查詢，這就需要建立一個有效的時空數(shù)據(jù)模型，節(jié)約存儲空間。通過對智慧旅游的時空數(shù)據(jù)進行科學的組織和管理來構(gòu)建智慧旅游時空數(shù)據(jù)庫，將是智慧旅游系統(tǒng)建設的重點和難點。

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B

1672-4623（2016）12-0024-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.12.009

李文清，碩士研究生，研究方向為GIS理論與應用。

2015-07-06。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41461085）；廣西自然科學基金資助項目（2014GXNSFDA118032）；教育廳資助項目（YB2014164）。