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第1章　预备知识1

1.1　时空数据库概述1

1.1.1　空间数据库基本功能与分类1

1.1.2　空间数据类型2

1.1.3　空间数据结构3

1.1.4　空间数据特征4

1.1.5　空间对象具有的特殊性5

1.2　空间数据存储和查询6

1.2.1　空间数据存储6

1.2.2　空间查询7

1.2.3　空间对象近似化9

1.2.4　空间查询处理步骤9

1.3　空间数据库索引11

1.3.1　空间数据库索引技术概述11

1.3.2 B-树和B+树索引结构11

1.3.3 R-树索引结构13

1.3.4 R-树操作15

1.3.5 R＊树21

1.3.6 四叉树及其变形树22

1.4　本章小结23

第2章　空间数据库最近邻查询24

2.1　空间数据库最近邻查询概况24

2.1.1　空间数据库最近邻查询的意义24

2.1.2　空间数据库最近邻查询的研究现状25

2.1.3　最近邻查询方法概论26

2.2　顺序最近邻查询27

2.2.1　最近邻查询的定义27

2.2.2　最近邻查询的测量距离28

2.2.3　基于R-树的最近邻顺序查询算法31

2.3 Voronoi图及生成方法32

2.3.1 Voronoi图的定义与性质33

2.3.2　基于Voronoi图的邻近关系类型35

2.3.3 Delaunay三角网的定义与性质35

2.4　静态环境下基于V-树的NN查询37

2.4.1　基于Voronoi图的V-树结构37

2.4.2　基于Voronoi图的1NN查询40

2.5　基于Voronoi图的kNN查询41

2.6　静态环境下基于Voronoi图的cNN查询44

2.6.1　连续最近邻查询问题的定义和描述45

2.6.2　基于Voronoi图的cNN查询算法45

2.7　动态创建局部k阶Voronoi图的连续ckNN查询算法47

2.8　本章小结50

第3章　反向最近邻查询52

3.1　反向最近邻查询概述52

3.1.1　问题产生背景52

3.1.2　反向最近邻查询研究现状53

3.2　反向最近邻查询的定义与性质54

3.2.1　反向最近邻查询定义54

3.2.2　反向最近邻查询的性质54

3.3　基于RNN-树的反向最近邻查询算法57

3.4　基于RDNN-树的反向最近邻查询算法60

3.5 Delaunay图的增量生成方法63

3.5.1　基础定义与定理63

3.5.2　Delaunay图的增量生成算法64

3.6　基于Delaunay图的反向最近邻查询66

3.6.1　Delaunay树66

3.6.2　基于Delaunay图的反向最近邻查询算法66

3.7　本章小结70

第4章　基于Voronoi图的组和多类型最近邻查询71

4.1　基本定义与定理71

4.2　基于Voronoi图的组最近邻查询75

4.3　局部范围约束的多类型最近邻查询77

4.3.1　基本概念78

4.3.2　满足范围约束条件的查询算法79

4.3.3　单个数据集的处理算法81

4.3.4　局部范围约束的多类型最近邻查询算法82

4.3.5 Pcmt_NN算法的剪枝策略及分析83

4.4　障碍物群中最优有序路径的查询85

4.4.1　基本定义85

4.4.2　k完全相异可视最优有序路径查询89

4.4.3　障碍空间k全局相异最优有序路径查询94

4.5　本章小结98

第5章　线段的最近邻查询100

5.1　线段最近邻查询的基本理论100

5.1.1　点与线段最近邻查询的相关定义100

5.1.2　线段与线段不相交时的位置关系103

5.1.3　基于两条线段不相交的有关定理105

5.2　线段最近邻查询方法108

5.2.1 R-树中MBR与线段的MBR的筛选规则108

5.2.2　基于Mindist的筛选规则108

5.2.3　判断线段与线段的位置关系的算法109

5.2.4　线段与线段不相交时位置关系的确定算法110

5.2.5　查询线段与被查询线段的最近距离的算法110

5.2.6　查询线段在R-树中的遍历算法111

5.3　基于线段索引树SI-树的平面线段集最近邻查询112

5.3.1　线段索引树SI-树112

5.3.2　线段索引树的生成114

5.3.3　线段集的最近邻查询的剪枝规则115

5.3.4　基于SI-树的最近邻查询算法116

5.4　线段的反向最近邻查询119

5.4.1　平面线段反向最近邻的相关定义119

5.4.2　基于Rcd-树的平面线段反向最近邻查询算法120

5.5　本章小结122

第6章　基于空间填充曲线的空间查询124

6.1　基于空间填充曲线网格划分最近邻查询125

6.1.1　Hilbert曲线的映射方法126

6.1.2 Z曲线的映射方法128

6.1.3 Gray曲线的映射方法129

6.1.4　基于空间填充曲线索引结构131

6.2　基于空间填充曲线最近邻查询132

6.3　高维空间基于Z曲线的近似k最近对查询143

6.3.1　基本定义143

6.3.2　高维空间基于Z曲线的近似k最近对查询算法145

6.3.3　误差分析147

6.4　基于Hilbert曲线的高维k最近对查询148

6.4.1　网格划分149

6.4.2　基于Hilbert曲线的高维k最近对查询151

6.5　基于Hilbert曲线的近似k最近邻查询154

6.6　基于Z曲线高维空间范围查询156

6.6.1　网格划分156

6.6.2　分割规则159

6.6.3 Z曲线的高维空间范围查询算法162

6.7　基于Bz树高维空间范围查询163

6.7.1 Bz树索引结构164

6.7.2 Bz树上的操作165

6.7.3 Bz树高维空间范围查询算法166

6.8　基于Hilbert曲线网格划分聚类167

6.8.1　聚类168

6.8.2　基于Hilbert曲线网格划分聚类算法169

6.9　本章小结178

第7章 曲面最近邻及反向最远邻查询180

7.1　柱面及锥面上的点最近邻查询180

7.2　球面上的点的最近邻查询182

7.2.1　利用球面Voronoi图计算最近邻182

7.2.2　利用欧式空间内的空间数据索引结构183

7.2.3　降维方法183

7.2.4　曲面投影于平面187

7.3　反向最远邻的过滤与查询189

7.3.1 查询点的RFN过滤判断190

7.3.2　过滤后给定点的RFN的查询192

7.3.3 RFF查询及动态更新194

7.4　动态数据集的反向最远邻196

7.4.1　增加数据点的情况196

7.4.2　减少数据点的情况197

7.5　本章小结198

第8章　基于主存△-tree的高维空间连接200

8.1　理论基础200

8.1.1　主成分分析200

8.1.2　△-tree201

8.2　基于主存△-tree的高维数据自相似连接算法202

8.3　基于主存△-tree的高维空间相似连接处理210

8.3.1　基于主存△-tree的相似连接索引结构210

8.3.2　基于主存△-tree的相似连接算法214

8.4　基于主存△-tree的高维空间kNN连接处理216

8.4.1　基于主存△-tree的kNN连接索引结构216

8.4.2　基于主存△-tree的kNN连接算法222

8.5　本章小结229

第9章　时空数据库最近邻查询230

9.1　时空移动对象概述230

9.1.1　移动对象的描述230

9.1.2　移动对象环境的特点231

9.1.3　移动对象数据的空间属性231

9.1.4　移动对象的位置的表示232

9.1.5　对象位置不确定性的表示与处理232

9.2　时空数据库索引技术233

9.2.1　移动对象索引技术233

9.2.2　时空数据库索引技术要求234

9.2.3 TPR-树时空索引结构235

9.2.4 TPR＊树238

9.3　基于TPR-树的时间段最近邻查询239

9.3.1　基于TPR-树的时间段最近邻查询240

9.3.2　基于分界时间的TPR-树最近邻查询算法242

9.4　移动对象的连续k最优有序路径查询244

9.4.1　基本概念244

9.4.2　移动对象的连续k最优有序路径查询246

9.4.3　静态全局算法247

9.4.4　动态局部算法248

9.5　移动对象动态反向最近邻查询251

9.5.1　基本定义与定理251

9.5.2　利用时空距离函数计算移动对象q的动态最近邻253

9.5.3　利用时空距离函数及限界区域查询q的动态反向最近邻256

9.5.4　时空索引结构259

9.5.5　时间段里q的动态反向最近邻查询算法260

9.6　本章小结262

第10章 时空道路网络中最近邻查询264

10.1　启发式计算时空道路网络的最近邻查询理论基础264

10.1.1　查询模式分析265

10.1.2　选择移动查询点的最近邻启发式规则266

10.1.3 P区域和R区域266

10.1.4　道路网络的划分和边界点的选择269

10.2　启发式时空道路网络中的最近邻查询269

10.2.1　启发式时空道路网络中的最近邻查询算法269

10.2.2　启发式时空道路网络中的连续最近邻查询算法271

10.3　时空道路网络中移动对象的连续最近邻查询272

10.3.1　基本定义和定理272

10.3.2 cNN查询算法275

10.3.3　实例分析279

10.4　网络环境下移动对象的不确定性最近邻查询281

10.4.1　移动对象的不确定性轨迹模型281

10.4.2　相关概念282

10.4.3　道路网络中移动对象的概率近邻查询过程285

10.4.4　概率计算289

10.5　本章小结294

第11章　移动对象的轨迹查询296

11.1　移动对象轨迹的描述296

11.1.1　插值方法296

11.1.2　插值方法描述轨迹297

11.1.3　道路网络轨迹的插值方法301

11.1.4　线性函数表示方法302

11.2　移动对象的不确定轨迹和查询302

11.2.1　时间不确定性302

11.2.2　空间不确定性303

11.2.3　时空不确定性303

11.2.4　轨迹的不确定查询305

11.2.5　移动对象轨迹的更新策略308

11.3　移动对象过去轨迹查询308

11.3.1　轨迹更新索引309

11.3.2　原四叉树索引存在的不足311

11.3.3　将来轨迹FT-四叉树312

11.3.4　更新算法313

11.3.5　基于FT-四叉树的高维空间查询315

11.4　网络中移动对象轨迹查询316

11.4.1　网络模型317

11.4.2　索引结构319

11.4.3　插入算法319

11.4.4　移动插入算法320

11.4.5　查询算法321

11.5　本章小结323

第12章　主方向关系网络一致性检验和组合推理325

12.1　空间推理概述325

12.1.1　空间关系研究的意义325

12.1.2　空间推理类型325

12.1.3　定性空间推理326

12.2　空间方向关系模型和区间代数328

12.2.1　定量的方向关系模型328

12.2.2　定性的方向模型329

12.2.3　区间代数中的凸关系329

12.2.4　矩形关系网络330

12.3　基于MBR的主方向关系模型331

12.3.1　最小矩形边界框MBR的定义331

12.3.2　矩形代数与主方向的关系334

12.3.3　矩形代数的基本运算336

12.3.4　基于MBR主方向关系运算337

12.4　主方向关系网络一致性339

12.4.1　一致性检验问题339

12.4.2　点物体的空间主方向表示及代数运算340

12.5　基于MBR的主方向关系的一致性检验算法342

12.5.1　主方向关系的子类342

12.5.2　一致性检测343

12.5.3　基于MBR主方向关系上的可达类344

12.5.4　基于MBR的主方向关系的一致性检验算法346

12.6　基于矩阵的方向关系组合推理348

12.6.1　基本概念349

12.6.2　方向关系矩阵间的运算351

12.6.3　方向关系矩阵间组合352

12.6.4　原子方向关系矩阵间的组合推理规则354

12.7　原子方向关系与基本方向关系的组合356

12.8　基本方向关系矩阵之间的组合359

12.9　本章小结361

第13章　Vague区域关系推理363

13.1　不确定的区域关系363

13.1.1　空间关系概述363

13.1.2　确定性空间区域关系363

13.1.3　不确定性空间区域关系364

13.2 Vague集和Vague区域366

13.2.1 Vague集的定义与性质368

13.2.2 Vague区域的定义368

13.3　无核Vague区域关系371

13.3.1　无核Vague区域的描述与划分371

13.3.2 同一平面中的无核Vague区域关系373

13.3.3　不同平面中的无核Vague区域关系376

13.3.4　两类空间关系的旋转对应关系377

13.3.5　实例分析377

13.4 同一平面中的含核Vague区域关系381

13.4.1　含核Vague区域的描述与划分381

13.4.2 同一平面中的含核Vague区域关系383

13.4.3　蕴涵定理和算法388

13.4.4　实例分析390

13.5　不同平面中的含核Vague区域关系395

13.5.1 DPVR关系交集模型396

13.5.2 DPVR关系和CPVR关系的旋转对应关系398

13.5.3　实例分析400

13.6　含洞Vague区域关系402

13.6.1　含洞Vague区域基本概念404

13.6.2 Vague洞区域关系405

13.6.3　凸壳化洞区域关系408

13.6.4　含洞不规则Vague区域关系410

13.6.5　实例分析411

13.7　多范畴的Vague区域关系415

13.7.1 多类粗糙Vague区域关系表示415

13.7.2　粗糙Vague区域关系的可能蕴涵式419

13.7.3　Vague区域关系的相互转化及关联性421

13.8　本章小结422

第14章　Vague区域关系组合推理423

14.1 Vague区域关系和Vague方向关系组合推理423

14.1.1 Vague方向关系表示424

14.1.2 Vague方向关系的动态邻接关系427

14.1.3 Vague方向关系和区域关系的复合关联推理428

14.1.4　实例分析429

14.2 Vague区域关系和Vague时间关系组合分析432

14.2.1 Vague时间段关系432

14.2.2　线性Vague时间段关系433

14.2.3　周期性双向叠合时间段关系438

14.2.4 Vague时间段关系和Vague区域关系的复合推理441

14.2.5　实例分析442

14.3　本章小结445

参考文献447