时空数据库主要是用于存储和管理位置或形状随着时间的推移而发生变化的各类空间对象。随着对时空数据库需求的日益增加,对它进行深入的研究越来越受到人们的重视,最近邻(Nearest Neighbor, NN)查询作为时空数据库查询技术的重要组成部分自然也成为研究的重点和热点。最近邻查询的概念最先是在空间数据库中提出的,时空数据库在保持空间数据库最近邻查询含义不变的基础上,将所研究对象的运动状态从静止的扩充到运动的,因此使得这一查询过程更具有挑战性。尽管有许多科研人员致力于时空数据库最近邻查询的研究,目前也取得了很多卓越的成果,但随着研究的不断深入以及工业技术的持续发展,会发现对传统最近邻查询问题所提出的解决方法仍然存在不完善之处,对新型最近邻查询问题也存在许多有待研究之处,并且研究的内容还无法完全覆盖人们不断提出的复杂而多样的查询要求,因此对最近邻查询的研究仍然处在稳步发展之中,有待进一步的深入探索。鉴于此,本文主要对时空数据库的变体最近邻查询——多类型最近邻查询问题进行了研究,将其它最近邻查询问题与多类型最近邻查询问题相融合,从基础的静态多类型最近邻查询入手,逐步深化研究在存在障碍物和移动对象情况下的该类问题,使多类型最近邻查询问题更加具体化和实用化,完善时空数据库的查询处理技术,力求满足人们日益增长的、复杂而多样的查询要求。本文的主要贡献和创新可概括如下:(1)探讨了组最近邻查询问题,通过对不同个数的查询点的分布特征以及它们构成的几何图形的性质和特点的详细分析,结合组最近邻函数的特性,给出组最近邻所应满足的条件,利用Voronoi图的邻接性质,提出判断组最近邻的理论方法;提出基于Voronoi图的VTree索引,并在此基础上提出了基于VTree索引的组最近邻查询算法,从理论和实验两个方面分析和比较了所提出算法的性能,实验结果表明,在查询点不共线情况下,所提出算法的性能和稳定性好于在查询点共线情况下的性能和稳定性。(2)提出受限多类型最近邻查询问题,针对限制数据集的范围约束是任意简单多边形区域的情况,利用椭圆最小外接矩形的易求性、与椭圆本身覆盖区域的最近似性的特点以及用链表结构实现的剪枝策略,提出基于R树的受限多类型最近邻查询算法,并给出理论分析与实验分析的结果,分析结果表明,所提出的算法具有较好的性能。(3)对在障碍物环境中的多类型最近邻查询问题的特例问题——最优有序路径查询问题进行了研究,提出了k完全相异可视最优有序路径查询问题和障碍空间k全局相异最优有序路径查询问题,利用最近邻的思想分别对两类查询问题提出了近似查询算法,并利用实验对这些算法的性能进行了系统的分析,结果表明,所提出的算法在解决相应问题时具有较好的性能。(4)针对移动对象历史轨迹的连续最近邻查询问题,通过对轨迹之间的交点以及轨迹线段单调性等特征的分析给出理论支持,提出了在原始坐标下对一维移动对象历史轨迹连续最近邻查询的算法,实现了在不改变时空对象坐标系的情况下直接对一维移动对象历史轨迹连续最近邻的查询,给出实验分析和比较的结果,结果显示,所提出算法的性能优于已有算法的性能。(5)针对存在移动对象情况的最优有序路径查询问题,提出了移动对象的连续k最优有序路径查询问题,针对动态查询对象和静态数据对象的情况提出了处理该类查询的静态全局算法和动态局部算法,并对所提出算法的性能进行了实验分析,结果显示,所提出的算法能较好的解决该类查询问题。本文的研究成果是对时空数据库查询处理技术的有益补充和完善,为时空数据库的继续发展奠定了基础。