[发明专利]一种基于拓展PostgreSQL的语义轨迹数据库构建方法

说明书

本发明公开了一种基于拓展PostgreSQL的语义轨迹数据库构建方法，具体包含如下步骤：步骤1，从语义轨迹的特征出发，提出语义轨迹的抽象概念模型；步骤2，对语义轨迹进行形式化定义，为语义轨迹的数据库实现提供数学模型支持；步骤3，利用PostgreSQL数据库对空间数据类型的支持和开源可拓展性，设计一组面向语义轨迹的原生PostgreSQL数据类型，使语义轨迹数据类型和其他PostgreSQL原生数据类型在数据库中使用；步骤4，使用PostgreSQL的PL/PGSQL过程语言实现与语义轨迹数据类型相关的操作，实现轨迹数据的有效存储。

技术领域

本发明属于地理信息技术领域，提供了一种基于拓展PostgreSQL的语义轨迹数据库构建方法。本发明从语义轨迹视角出发，提出出行轨迹的概念模型；利用PostgreSQL的开源性，从数据类型和数据操作算子两方面实现轨迹数据模型，由此实现轨迹数据的聚合高效存储。通过本发明可以显著减少传统原始低关联性的时空点对数据组织方式的信息冗余，大大节省轨迹大数据的存储空间，具有较强的可操作性，为基于语义轨迹的数据分析应用提供数据组织和存储支持。

背景技术

轨迹具有时空属性，而时空数据库是可以包含时态数据、空间数据和时空数据，并能同时处理数据对象的时间和空间属性的数据库。因此，时空数据库是最早应用于轨迹数据管理的数据库。但是，时空数据库的优势在于处理静态的空间对象，如土地变更这类位置不发生变化，属性发生变化的对象。对轨迹而言，其位置和属性都会随时间不断变化，时空数据库对其显得无能为力。

事实上，轨迹可看作人随时间推移在空间上不断变换其位置而形成的对象，将人看作移动对象，采用移动对象数据库技术是目前轨迹数据建模管理的主流方法。在传统时空DBMS中，除非数据显式进行修改，否则一直保持不变，故不能应用于移动对象(轨迹)建模管理。为了对这类连续变化的位置进行管理，一系列新的数据存储模型相继被提出。根据对移动对象的分类，这些数据存储模型总体分为完全自由、受限网络[和室内移动对象模型三类。上述移动对象模型都是从空间维度对移动对象进行建模，近年来，学者们开始从更多维度对移动对象进行建模，如张恒才等研究集成地理空间、网络空间和社交空间的一体化移动对象模型GSM。

轨迹数据建模与存储，特别是移动对象库，已相对完善，但数据库模型主要表达是从时空视角进行描述，缺少对实体相互关系、实体与(静动态)地理环境等背景语义信息的表现。近年来，轨迹的语义建模研究已引起广泛的关注。Spaccapietra等首次从语义视角刻画了轨迹，认为轨迹是目标驱动的，是轨迹主体在其生命周期里的一段时间内有目的地运动，是一系列时空位置(抽象成点实体)集合。他将轨迹组织成一系列按时间排列的轨迹片段(停驻点Stop或移动Move)，每个停驻点或移动片段都与其他上下文信息关联，该模型简称为“Stop-Move”语义模型。语义视角的轨迹理念已被其他相关语义轨迹研究广泛采纳，并成为EU GeoPKDD、MODAP、SEEK等项目的理论基础。但是，语义轨迹具体的实现方案关注较少，如何将经过语义化组织的轨迹模型应用于数据组织与管理，目前还鲜有涉及。另一方面，移动对象数据库系统目前都只是研究原型，目前普遍只支持简单地轨迹索引和查询，离专业的商业化应用还很远。在目前的商业数据库管理系统中，如Oracle Spatial、SQLServer、PostgreSQL、MySQL等，已经构建了满足GIS需要的空间和时间操作函数。对于轨迹数据库而言，仍有很长的路要走。

发明内容

本发明主要针对传统的轨迹数据管理方法缺乏语义关联，而语义轨迹具体实现方案较少的问题，提出一种基于PostgreSQL的语义轨迹数据库构建方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于拓展PostgreSQL的语义轨迹数据库构建方法，具体包含如下步骤：

步骤1，从语义轨迹的特征出发，提出语义轨迹的抽象概念模型；