关于方向关系模型和查询的研究

论文摘要

空间数据库是近年来的热点研究领域,是一门前沿的交叉学科。空间关系的表示和处理在地图制图、计算机辅助设计、图像和多媒体数据库以及地理信息系统等领域中有着广泛的应用,越来越引起人们的注意。空间关系主要包括:拓扑关系、方向关系和距离关系。方向关系描述的是空间中对象之间的顺序关系,是空间关系研究的重要领域。以往的文献主要集中于拓扑和距离关系的研究,近年来方向关系得到了人们越来越多的重视。空间关系是指空间对象之间具有某种空间特性的关系。空间对象之间的方向关系是顺序关系中的一类,是空间中最基本的关系之一,构成了空间关系研究的基本方面。方向关系描述的是空间对象之间在空间之中的相互排序,一般使用方向性名词描述空间实体间的顺序关系。本文主要研究了空间数据库中方向关系的两个方面:方向关系模型和方向关系查询,归纳和比较了目前已经提出的理论和方法。本论文的主要贡献如下:1.深入分析和研究现有的方向关系模型,比较各种方向模型的优缺点,针对其缺陷和不足之处,以及方向关系的特点和应用的需求,提出一种新的方向关系模型—星形模型。该模型具有形式化、认知性、多尺度性、兼容性等特点。2.研究现有的方向关系查询,在新的方向关系模型中应用R树索引,针对应用的需求,给出一种基于R树的方向关系查询方法。同时也给出了一种基于方向关系矩阵的相似性计算方法,该方法改进了方向关系矩阵的形式化表示,实现了矩阵距离不变条件下的相似性计算。3.根据提出的新的方向关系模型和查询方法,搭建试验平台,研究其性能以及特点。理论分析和试验评估得出基于R树的方向查询提高了效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 空间数据库研究的背景
• 1.1.2 方向关系研究的重要性
• 1.1.3 方向关系的特征
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 从语言与认知角度研究方向关系
• 1.2.2 从数学角度研究方向关系
• 1.3 课题的来源及研究内容
• 1.3.1 课题的来源
• 1.3.2 课题的研究内容
• 第2章 方向关系模型
• 2.1 方向关系模型简介
• 2.1.1 基本概念
• 2.1.2 方向关系模型的分类
• 2.1.3 参考框架
• 2.2 定量方向关系模型
• 2.3 定性方向关系模型
• 2.4 点对象之间的方向关系模型
• 2.4.1 基于锥形的方向模型
• 2.4.2 基于投影的方向模型
• 2.4.3 基于双十字的方向模型
• 2.5 扩展对象之间的方向关系模型
• 2.5.1 三角模型
• 2.5.2 二维串模型
• 2.5.3 符号阵列模型
• 2.5.4 最小外接矩形模型
• 2.5.5 方向关系矩阵模型
• 2.5.6 Voronoi 图模型
• 2.6 不同方向关系模型的比较分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 改进的方向关系模型
• 3.1 模型的基本思想
• 3.1.1 方向关系模型所具有的性质
• 3.1.2 方向关系表达
• 3.2 方向关系模型的建立
• 3.2.1 方向定位的计算
• 3.2.2 方向谓词的定义
• 3.3 与其它模型的比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 方向查询技术的研究
• 4.1 空间查询与GIS 其他功能的差别
• 4.2 空间数据索引技术
• 4.2.1 R 树系列
• 4.2.2 四叉树系列
• 4.2.3 不同空间索引技术的比较
• 4.2.4 R 树在星形模型中的应用
• 4.3 基于方向关系矩阵的图像查询
• 4.3.1 基本概念
• 4.3.2 矩阵距离改变条件下的相似性计算
• 4.3.3 矩阵距离不变条件下的相似性计算
• 4.4 本章小结
• 第5章 试验评估
• 5.1 基于R 树方向查询的试验验证
• 5.1.1 试验目的
• 5.1.2 软硬件配置
• 5.1.3 试验数据
• 5.1.4 具体实现的思路
• 5.2 性能分析
• 5.2.1 实验结果
• 5.2.2 实验结论
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢