模糊时空数据XML建模与查询关键技术研究

With extensive applications of computer in spatio-temporal domains, mass spatio-temporal data are emerging. How to represent and process huge spatio-temporal data effectively and efficiently has being received more attention.Uncertainties inherently exist in many spatio-temporal domains and so uncertain spatio-temporal data management has been a crucial research topic in the atea of spatio-temporal data management. Being the de facto standard of data representation and exchange over the Web, XML has its unique advantage and is hereby playing an increasing important role in managing spatio-temporal data as well as uncertain data since it can remain tree structure and contain semi-structure data. The proposed project investigates how to represent and query fuzzy spatio-temporal information in XML. The major issues involve in several key techniques related to fuzzy spatio-temporal XML modeling and query, including fuzzy spatio-temporal UML data model, fuzzy spatio-temporal XML model, formal mapping between fuzzy spatio-temporal UML data model and fuzzy spatio-temporal XML model, spatio-temporal semantic relationship analyses in fuzzy spatio-temporal XML model, algebraic operations and consistencies in fuzzy spatio-temporal XML model, and queries and index in fuzzy spatio-temporal XML model. Some original results of these key techniques are obtained and several prototypes, which support the proposed theoretical frameworks and formal methodologies, are developed. As a result, the existing theories of spatio-temporal databases are enriched and evolved, and a solid foundation can be put for constructing Web-based intelligent spatio-temporal information systems.

计算机技术在时空应用领域的广泛应用，导致了海量时空数据的出现，有效地表示和处理大规模时空数据已经受到国内外研究者的高度重视。由于时空应用领域广泛存在着不确定性，不确定时空数据管理因而成为了时空数据管理的一项重要研究内容。XML作为Web数据表示与交换事实上的标准，其树型结构及半结构化的特点使得它在时空数据以及不确定数据管理方面具有独特的优势，并发挥着越来越重要的作用。 项目致力于模糊时空数据XML表示与查询处理的研究，研究内容覆盖与之相关的若干关键技术：模糊时空UML和XML数据模型，模糊时空UML数据模型与模糊时空XML模型之间的映射，基于模糊时空XML模型的时空语义关系分析、代数操作与一致性、查询与索引。通过在这些关键技术上取得系列原创性研究成果，开发出支持和实现相关理论框架和形式化方法的原型系统，丰富和发展现有的时空数据库理论，为Web环境下智能时空信息系统的开发奠定坚实的理论基础。

计算机技术在时空应用领域的广泛应用，导致了海量时空数据的出现，有效地表示和处理大规模时空数据已经受到国内外研究者的高度重视。时空应用领域的随时间变化的动态特性导致了不确定性的广泛存在，不确定时空数据管理因此成为了时空数据管理的一项重要研究内容。随着Web技术的快速发展和在众多领域的广泛使用，XML已经成为Web数据表示与交换的标准。XML的树型结构及半结构化的特点使得它在时空数据管理和不确定数据管理方面具有独特的优势，并发挥着越来越重要的作用。 .针对时空应用领域中的主观不确定性，项目对模糊时空数据基于XML的表示与查询进行了系统、深入的研究。主要研究内容包括：提出模糊时空对象不同粒度模糊性的形式与语义，特别是区分出不同形式的模糊时空拓扑关系；在此基础上，分别提出模糊时空XML数据模型、模糊时空UML类图模型以及模糊时空描述逻辑f-ALC(S)-LTL知识库模型；提出模糊时空UML类图模型到模糊时空XML模型的映射方法以及模糊时空XML模型到关系数据库模型的映射方法；针对模糊时空XML数据模型的使用，分别提出更新、插入及删除操作产生不一致性的检测与修复方法；基于所提出的模糊时空XML模型，提出模糊时空XML数据编码模式及twig匹配方法，并对XQuery进行模糊时空查询能力的扩展，提出模糊时空XQuery形式化表示方法。.围绕着项目研究工作的开展和最后完成，项目组发表国际期刊论文30篇(含已在线发表论文3篇)，其中已被SCI收录23篇，由德国Springer出版集团出版英文学术专著1部，由美国IGI Global出版集团出版主编英文学术著作1部。培养已毕业博士研究生5名，硕士研究生4名，另有在读博士生1名，在读硕士研究生2名。