[发明专利]一种基于LR树和B+

说明书

本发明提供一种基于LR树和B⁺树的时空数据双索引结构，包括LR树索引结构和时态B⁺树索引结构，LR树索引结构的层次由大到小为树根—节点—树叶，LR树中叶子节点记录项结构定义如下：MBR，OID，MAP21Key，其中MBR为包含标识为OID对象的最小外包矩形，OID为对象标识，MAP21Key为对象生命周期LS的MAP21转换键值，该MAP21转换键值是将对象生命周期LS的1维时间间隔映射成的一个0维点数据，叶子节点中的记录项是按照MAP21转换键值即点数据的大小线性排序存放的，时态B⁺树索引结构的层次由大到小依次为树根—节点—树叶，时态B⁺树的叶子节点记录项结构中也包括MAP21转换键值。本申请提供的时空数据双索引结构既不降低时间或空间单方面查询的效率，同时又可顾及时空联合查询的速度。

技术领域

本发明涉及时空数据索引技术领域，具体涉及一种基于LR树和B⁺树的时空数据双索引结构。

背景技术

时空信息系统中一个重要应用是时空查询，时空查询可分为时间点查询、时间段查询、基于时间点的空间查询和基于时间段的空间查询4种情形。要解决前4种情形的查询问题，其关键是需要在系统中实现高效的时空索引。在现有研究成果中，已有几种行之有效的多维空间索引方法被提出，如R树、R⁺树、k-d树、k-d-B树、Grid结构以及这些方法的改进版本，但都没考虑到时态查询效率问题。另一方面，许多基于有效时间或事务时间的索引方法被提出，以提高诸如雇员信息、银行交易等历史信息的查询，但没有考虑到空间查询的效率问题。基于2维空间索引R树，提出了一个3维R树索引——3DR树结构，用于索引大型多媒体数据库中的时空角色对象。3DR树在空间对象的2维平面位置的基础上，将对象的时态信息生命周期作为第3维，即看作实体对象最小矩形的“高”，这样即将对象静态的最小包含矩形(MBR)扩展为动态的最小矩形体。3DR树结构将时态信息和空间同时集成在同一个索引中，可以提高时空联合查询的效率，尤其是对基于长时间间隔的历史查询，具有较高效率。但是，由于简单地将对象的时态信息生命周期作为第3维，而对于那些长时间存在的对象，将会在索引中存储一个非常长的矩形体，势必会造成索引效率的下降。另外一个问题是，对基于时间点的历史查询，其效率将变得很低。

另外一个时空索引结构是由Nascimento等提出的历史R树索引——HR树结构，该结构的主要思想是：为历史中的每一个时间标记建立一个R树索引，对于前后联系的两个时间标记R树，可以共用那些没有发生改变的树节点，只有那些在该标记时刻发生变化了的对象，才为它们建立新的树节点。HR树的优点是，对基于时间点的查询，具有很好的效率，因为在HR树中，基于某一时刻的查询实际上退化为静态的R树索引结构的查询，其缺点是在索引中可能存在大量对象的重复存储，这势必增大了索引的空间耗费，降低了查询效率，同时当进行时间间隔查询时，由于需要访问多个树根节点，因而效率不高。

作为本领域技术人员都知道，对于一个GIS应用系统，其使用最多的还是针对空间或时间单方面的查询，时空联合查询的需要相对于空间或时间单方面的查询要少得多。而本发明的发明人经过研究发现，前述的统一索引结构或多或少地提高了时空联合查询速度，但是却牺牲了针对空间或者时间单方面的查询效率。

发明内容

针对现有统一索引结构虽然或多或少地提高了时空联合查询速度，但是却牺牲了针对空间或者时间单方面查询效率的技术问题，本发明提供一种基于LR树和B⁺树的时空数据双索引结构，该双索引结构既不降低时间或空间单方面查询的效率，同时又可顾及时空联合查询的速度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于LR树和B⁺树的时空数据双索引结构，包括LR树索引结构和时态B⁺树索引结构；其中，

所述LR树索引结构的层次由大到小依次为树根-节点-树叶，所述LR树中节点定义如下：