[发明专利]一种基于时空数据的快速索引方法

权利要求书

1、一种时空数据快速索引方法，其特征在于，考虑倒相邻时间片的R-树可能会重叠，若相邻时间片的R-树有相同的分支，只保留该分支的一个版本；同时引入四叉树将每一时间戳对应的空间块分成n=Σi=0d-1(2k)i]]>个部分，每个部分对应四叉树的一个分支节点，能将索引过程中涉及到的查找空间限制在整个索引空间的一部分，而不必查找整个树形结构。该方法包括一下步骤：

A.将数据存储到数据库中，并建立以时间点为树根的树形索引结构；

B.将待索引的数据用深度为d的四叉树将整个k维索引空间IS0划分成n=Σi=0d-1(2k)i]]>个子索引空间进行索引；

C.将四叉树的每个结点均与一个索引子空间和一棵R-树Rti相关联：

如果相邻时间片的R-树有相同分支，只保留前一个时间片的分支，将下一个时间片的索引指针指向该分支；

如果相邻时间片的R-树没有相同分支，需要建立新的索引关系，将索引指针指向新添加的数据项；

D.根据所要索引的数据项，进行相应的查找操作，插入操作和删除操作；

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中深度为d的四叉树将整个k维索引空间IS0划分为个数为n的d级子空间，依次记为：IS0，IS1，…，IS(n-1)。Rt0，Rt1，…，Rt(n-1)这n棵R-树分别与之相关联。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D中的查找操作包括时间查询和窗口查询。时间查询是指查找在某一时间戳所有活动的空间对象；窗口查询是查找特定时间戳查询窗口内的所有活动对象。

其中，时间查询的操作过程为：在时间索引结点所对应的四叉树划分出的子索引空间中查找时间片包含指定时间戳的结点，遍历该四叉树分支对应的R-树，输出该叶子结点中所有索引数据项信息。

其中，窗口查询的操作过程为：依次对树形结构的所有时间索引结点指向的与子空间对应的R-树执行R-树的窗口操作，输出各时间片中指定窗口内的时空对象。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D中的插入操作实现在的R-树中插入一个新的MBR或者生成一个新的由[A/now]指向的R-树版本(该节点的时间片[ti，now])。将新的对象插入到树形结构中，空间对象随时间发生变化，发生时间为当前时间戳。插入操作包括建立分支(create branch)、分裂结点(split node)和调整树(adjust tree)三个过程。

情况一，如果一个新的MBR被插入节点，如果节点仍然维持它的最大索引数据项数目，没有上溢，则直接插入节点；

情况二，如果一个新的MBR被插入节点，如果节点不能维持它的最大索引数据项数目，则上溢，则需要分裂节点，生成两个新节点。由于根节点未满，不需要进一步的分裂。在最坏的情况下，一个节点的分裂从叶节点繁殖到根节点，造成二个分支被重建。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D中的删除操作实现删除树形索引结构中的对象，由于对象随时间发生了变化，需要创建新的时间索引结点，同样需要建立分支(create branch)、分裂结点(split node)和调整树(adjust tree)三个过程。

情况一，如果一个MBR被删除后，节点仍然维持它的最小索引数据项数目，没有下溢，则直接删除节点；

情况二，如果一个MBR被删除后，节点维持不了它的最小索引数据项数目，则下溢，由此原结点的所有记录插入到相邻节点，并且释放原节点。在将原节点记录插入到邻节点的过程中，若邻节点上溢，则参考插入操作过程。