Handtering av tidsdimensjonen for stadfesta informasjon

1. Handtering av tidsdimensjonen for stadfesta informasjon Terje Midtbø Institutt for geomatikk NTNU terjem@geomatikk.ntnu.no

2. Døme på spørsmål • Korleis såg denne bydelen ut for 30 år sidan ? • Korleis har bydelen endra seg gjennom 30 år ? • Kvar gjekk denne vegen for 15 år sidan ? • Når og kvar har vi hatt meir enn x mm nedbør pr døgn ? • Kva var tilstanden til denne skogen for 10 år sidan ? • Kvar og når har helseplagene i Oslo vore størst p.g.a svevestøv? • Kva er historien til denne historiske mynten ? • Når vart denne grensa flytta ? Kvar gjekk den før ?

3. Innhald • Tidstimensjonen sin struktur og oppløysing • Enkle definisjonar • Vanleg brukte modellar for tid-rom relaterte data • Bør vi tenkje nytt ? • Grunnleggjande rammeverk for teoretiske modellar • Kvar bør fokus liggje?

4. Tidsdimensjonen sin struktur

5. No Tidsdimensjonen sin struktur Tida som ein linær akse

6. Tidsdimensjonen sin struktur Forgreina tid, mange alternative framtider No

7. Tidsdimensjonen sin struktur Forgreina tid, fleire mogelege fortider No

8. Tidsdimensjonen sin struktur Syklisk tid No For å beskrive fenomen som har ein naturleg syklus

9. Tidsdimensjonen si oppløysing • Den kontinuerlege tidsmodellen • Modellering av tida ved hjelp av reelle tal • Består av tidspunkt som ikkje har noko varigheit • Matematisk elegant, men lite brukt i praksis • Den diskrete tidsmodellen • Modellering av tida ved hjelp av naturlege tal • Minste tidseining, ”chronon”, har ei varigheit • ”Chronon”et si varigheit har samanheng med tidsoppløysinga (t.d. eit år)

10. Nokre definisjonar • Augenblink (Instant) – tidspunkt utan varigheit • Kronon (Chronon) – Minste tidseining langs diskret tidsakse • Tidsperiode, tidsintervall – Tidsrom mellom to augenblink eller eit sett av samanhengande kronons • Tidselement (temporal element) – Ei samling av eit eller fleire ikkje-samanhengande tidsintervall eller ei vilkårleg samling av kronons. • Livsspenn (Lifespan) – Eit tidselement som seier noko om kva tidsrom eit gjeve fakta er gyldig

11. Modellar for ein romleg-temporal database • ”Snapshot” modellen • Tid – rom samansett modell • Hendelsesorientert modell

12. Tid 4 Tid 1 Tid 2 Tid 3 Snapshot modellen Forrureining • Heilt ny versjon av databasen ved oppdatering • Ingen oppdatering ved sjølve endringa av objekta • Ingen informasjon mellom ”snapshot” • Enkel å implementere og å bruke

13. Hendelsesorientert modell Forrureining utvida Forrureining innskrenka Tid 4 Tid 1 Tid 2 Tid 3 • Berre endringane i ”terrenget” vert lagra • For å finne tilstanden til eit objekt ved eit gjeve tidspunkt må ein gå gjennom alle endringar

14. Tid 1 Tid 2 Tid 1 Tid 2 V 1 Veg V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 Veg Veg Veg 0 Veg Veg Tidl. veg Tidl. veg Veg Veg Tid – rom samansett modell V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 Tid 1 Tid 2 • Topologisk rensing ved kvar oppdatering • Objekt assosierast med historiske eigeskapsdata

15. Det vert hevda at.... ...utviding av eksisterande romlege datamodellar til å inkludere tid gjev lite fleksible og lite effektive løysingar

16. Korleis oppfattar vi tid?

17. Korleis oppfattar vi tid? Rekkjefølgje

18. Korleis oppfattar vi tid? Varigheit

19. WINTER WINTER SPRING SUMMER AUTUMN SPRING AUTUMN SUMMER Korleis oppfattar vi tid? Tidsbestemt perspektiv

20. Teoretisk rammeverk for rom-tid modellering • Diskret oppfatning: Tydelege fenomen er basis for representasjonen (t.d. vatn, veg). Utbreiing i rom og tid er gjeve som attbuttar • Kontinuerleg oppfatning: Rom/tid er basis i representasjonen. Objekt kjem fram som attributtar knytta til ei gjeve plassering i rom/tid

21. Utvikling av teori for rom-tid representasjon • Det er nødvendig med bidrag frå ulike disiplinar for å utvikle teorien, ikkje berre frå GIS og DBMS miljøa. • Semantisk retta representasjon og spørjespråk som verkar naturleg for brukaren (menneske) • Typiske spørsmål: • Kva er samanhengen mellom kontinuerleg og diskret rom og tid? • Når bør vi nytte linær tid, og når bør vi nytte syklisk tid • Korleis skal vi handtere fleire ”fortider” og fleire mogelege ”framtider”?

22. Utvikling av strategiar for å kunne handtere upresise og komplekse objekt og samanhengar • Geografiske entitetar inngår ofte i komplekse samanhengar • Både entitetar og relasjonar er ofte upresise • Typiske spørsmål: • Korleis kan vi handtere data som har ein”fuzzy” og/eller upresis karakter i datasystemet? • Korleis kan vi utvikle eit spørjespråk som på ein god måte handterar usikkerheit?

23. Utvikling av reidskap som kan handtere manglande data • Temporale databasar inneheld ofte historiske data der det er umogeleg å skaffe manglande data frå fortida • Data vert i mange høve samla inn via ei sekundær kjelde (t.d klima ut frå årringar i gamle tre) • Typiske spørsmål: • Korleis kan vi passe inn ufullstendig temporal informasjon? • Kva type interpolering kan ein eventuelt nytte for å fylle ut manglande data?

24. Utvikling av reidskap som kan handtere fleire ”tidsaksar” og alternativ historie • Det kan ofte handle om meir enn ”reell tid” og ”transaksjonstid”. Døme: Smykke frå vikingtida – når vart det funne?, når vart det laga?, kva tidsperiode er det frå? Etc. • Typiske spørsmål: • Korleis er slektskapet mellom den ulike tidsinformasjonen? • Korleis bør ein representere desse?

25. Vi har bruk for temporale GIS fordi... ...vi treng verktøy som kan skaffe oss betre innsikt i prosessar som inkluderer fenomen som har ei utbreiing både i tid og rom ...vi har aukande tilgang på denne typen data

26. REFERANSAR Peuquet, Donna J. (2001). ”Making Space for Time: Issues in Space-Time Data Representation”. GeoInformatica, 5(1):11-32 Renolen, Agnar (1999). ”Concepts and Methods for Modelling Temporal and Spatiotemporal Information. Dr.Ing avhandling, NTNU