王春波,楊大兵

(1.中糧集團(tuán)有限公司,北京 100020;2.河北工程大學(xué),河北邯鄲 056038)

為適應(yīng)當(dāng)前國(guó)際、國(guó)內(nèi)信息化建設(shè)快速發(fā)展的需要,在土地規(guī)劃與管理領(lǐng)域,“數(shù)字國(guó)土”的概念逐漸深入人心,實(shí)現(xiàn)土地資源的信息化管理成為必然的趨勢(shì),而地籍管理是土地資源業(yè)務(wù)的核心。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和城市化發(fā)展進(jìn)程的日益加快,城鄉(xiāng)土地利用變化極為頻繁,人地矛盾加劇,原土地管理方式已不能適應(yīng)新時(shí)期國(guó)土資源管理和經(jīng)濟(jì)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的要求[1]。傳統(tǒng)的管理手段和人工作業(yè)方式,效率十分低下,在現(xiàn)勢(shì)性、準(zhǔn)確性、科學(xué)性和效率方面已不能適應(yīng)目前的需要,更不能滿足將來(lái)的發(fā)展需求。運(yùn)用GIS及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取土地利用變更信息,建立土地利用數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)實(shí)現(xiàn)“以圖管地”的土地資源管理機(jī)制,提高土地資源管理的科學(xué)性有著非常重要的意義[2]。本文基于國(guó)內(nèi)外地籍管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論方法,結(jié)合北京市東城區(qū)地籍管理的現(xiàn)狀,運(yùn)用ArcSDE、ArcEngine、面向?qū)ο笳Z(yǔ)言、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù),設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了東城區(qū)地籍管理系統(tǒng),重點(diǎn)討論了基于ArcSDE的地籍管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則

根據(jù)地籍管理系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能,結(jié)合系統(tǒng)的特點(diǎn),建立系統(tǒng)應(yīng)遵循如下原則:

(1)標(biāo)準(zhǔn)化?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、投影、坐標(biāo)系等參照“第二次全國(guó)土地調(diào)查技術(shù)規(guī)范”,便于與省(市)、國(guó)家的地籍管理信息系統(tǒng)集成。

(2)實(shí)用性。系統(tǒng)的建立要符合當(dāng)?shù)剞k公條件和土地管理部門的工作現(xiàn)狀,使系統(tǒng)建成后真正發(fā)揮效益。

(3)系統(tǒng)要便于更新、便于擴(kuò)充。要考慮到地籍成果的現(xiàn)勢(shì)性,系統(tǒng)的更新功能要強(qiáng),同時(shí),要考慮到今后工作的發(fā)展方向,為系統(tǒng)過(guò)渡到土地信息系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

(4)分層原則。按照統(tǒng)一的地理坐標(biāo)對(duì)地理實(shí)體要素進(jìn)行分層疊合,是圖形數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本思路之一。根據(jù)這一原則把一類具有相同實(shí)體意義和空間特征的圖形要素存放在一起,構(gòu)成一個(gè)圖層,圖層是圖形數(shù)據(jù)庫(kù)管理的基本單位。一組相互關(guān)聯(lián)的圖層構(gòu)成一個(gè)專題,專題是描述土地、房產(chǎn)、規(guī)劃管理信息過(guò)程中某一相對(duì)獨(dú)立和完整的數(shù)據(jù)內(nèi)容的數(shù)據(jù)層次,與某一完整的土地、房產(chǎn)、規(guī)劃管理業(yè)務(wù)相對(duì)應(yīng)的若干專題形成一個(gè)子庫(kù)。圖形數(shù)據(jù)就是按照“數(shù)據(jù)庫(kù)-子庫(kù)-專題-層-要素及屬性”這樣的層次框架構(gòu)筑起來(lái)的[3]。

(5)保密安全。地籍信息是土地現(xiàn)狀的真實(shí)記錄,涉及到本地區(qū)的基本情況和業(yè)主的切身利益,具有一定的法律效力和保密性。因此系統(tǒng)必須具備有效的保密手段,對(duì)用戶按嚴(yán)格的權(quán)限進(jìn)行管理。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

C／S(Client／Server)、B／S(Browser／Server)是兩種常用的軟件架構(gòu)。C／S結(jié)構(gòu)能優(yōu)化共享服務(wù)器資源、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)利用率、減少網(wǎng)絡(luò)流量;但也存在開(kāi)放性不夠、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)維護(hù)和移植困難、升級(jí)麻煩、重復(fù)投資較嚴(yán)重、擴(kuò)展性差及缺乏系統(tǒng)性和前瞻性等缺點(diǎn)。B／S模式以Web為中心,采用TCP／IP、HTTP為傳輸協(xié)議,客戶端通過(guò)瀏覽器(Browser)訪問(wèn)服務(wù)器端的信息,與C／S結(jié)構(gòu)相比具有用戶界面簡(jiǎn)單易用、易于維護(hù)與升級(jí)、良好的開(kāi)放性、信息共享度高、擴(kuò)展性好、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。

城市地籍管理系統(tǒng)是以土地利用空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),空間數(shù)據(jù)具有海量性特征,因此作為城市土地業(yè)務(wù)的管理系統(tǒng),一方面要求具有很強(qiáng)的交互性和快速、安全的存取模式,采用Client／Server結(jié)構(gòu)能夠滿足這種要求;另一方面辦公自動(dòng)化則要求簡(jiǎn)化客戶端操作,且能夠方便進(jìn)行信息發(fā)布,而采用B／S結(jié)構(gòu)能更好滿足這種要求。綜合考慮以上因素,C／S、B／S的混合架構(gòu)可以分開(kāi)行業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)工作和外部服務(wù),平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,包融現(xiàn)有系統(tǒng)體系和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),同時(shí)滿足系統(tǒng)應(yīng)用部門內(nèi)部業(yè)務(wù)運(yùn)作和社會(huì)公眾對(duì)城市土地應(yīng)用服務(wù)的不同需求。本系統(tǒng)采用C／S、B／S的混合結(jié)構(gòu),兩種結(jié)構(gòu)可以取長(zhǎng)補(bǔ)短[4],系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

地籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)在整個(gè)地籍管理系統(tǒng)中具有核心作用[5]。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是地籍管理信息系統(tǒng)建立的關(guān)鍵技術(shù),主要涉及兩類數(shù)據(jù):空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。建立地籍管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的簡(jiǎn)要流程如圖2所示。

地籍管理系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)包括宗地權(quán)屬信息(界址點(diǎn)、界址線、宗地、房屋)、地物(線狀地物、面狀地物等)、行政區(qū)劃(圖幅結(jié)合表、街道、街坊)、注記和地類圖斑等。圖形數(shù)據(jù)的組織方式由所選擇的GIS控件決定,目前大多數(shù)的GIS基礎(chǔ)軟件都采用面向?qū)ο竽Ｐ徒M織空間數(shù)據(jù),如Arc／Info采用“圖層”(layer)來(lái)組織空間數(shù)據(jù)。隨著GIS數(shù)據(jù)組織技術(shù)的改進(jìn),空間數(shù)據(jù)也可以采用大型商用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理,如ESRI的ArcSDE技術(shù)就是一個(gè)基于關(guān)系數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)引擎,使用這種引擎可以將海量的地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中,如Oracle、SQL Server等,實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)、管理。屬性數(shù)據(jù)包括宗地權(quán)屬調(diào)查、宗地權(quán)利人信息及審批登記過(guò)程形成的過(guò)程數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)與宗地圖形之間存在從屬關(guān)系,通常根據(jù)地籍號(hào)作為主鍵(外鍵)關(guān)聯(lián)。另外,宗地在變更過(guò)程中會(huì)形成相應(yīng)的歷史圖形數(shù)據(jù)和歷史屬性數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中,方便宗地的歷史查詢和歷史回溯。數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 系統(tǒng)的主要功能模塊

根據(jù)東城區(qū)地籍管理的實(shí)際特點(diǎn)及業(yè)務(wù)范圍,將地籍管理信息系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃閿?shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析、宗地變更、專題圖制作、數(shù)據(jù)維護(hù)、權(quán)限管理七大模塊。

(1)數(shù)據(jù)交換:包括GeoDatabase要素類到CAD數(shù)據(jù)、Shape圖層到CAD、CAD到Shape及矢量數(shù)據(jù)到柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,以方便不同數(shù)據(jù)源的融合。

(2)數(shù)據(jù)查詢:①屬性查詢:利用地籍號(hào)、權(quán)利人、權(quán)屬性質(zhì)等作為條件查詢宗地、現(xiàn)宗地或者歷史宗地的信息;②空間查詢:根據(jù)圖形間存在的空間拓?fù)潢P(guān)系查詢,如查詢某宗地的所有界址點(diǎn)或界址線的信息等。

(3)統(tǒng)計(jì)分析:依據(jù)時(shí)間區(qū)間、屬性字段、空間范圍等作為分組統(tǒng)計(jì)條件,統(tǒng)計(jì)結(jié)果利用統(tǒng)計(jì)圖、報(bào)表等形式輸出,如根據(jù)時(shí)間的土地發(fā)證統(tǒng)計(jì)、根據(jù)區(qū)域范圍的宗地面積、圖形緩沖區(qū)的宗地查詢統(tǒng)計(jì)等。

(4)宗地變更:包括宗地圖形、屬性兩部分。宗地圖形編輯包括界址點(diǎn)增刪、宗地的添加、合并、刪除、分割等,宗地的屬性編輯包括對(duì)宗地權(quán)屬調(diào)查、權(quán)利人等信息的編輯維護(hù)。

(5)專題圖制作:利用地圖模板思想,定制生產(chǎn)專題圖,實(shí)現(xiàn)專題圖的打印輸出,主要專題圖包括宗地圖、街坊地籍圖、分幅地籍圖、土地利用分布圖等。

(6)數(shù)據(jù)維護(hù):地籍系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有嚴(yán)格拓?fù)?、圖屬一致性關(guān)系,在完成數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)入庫(kù)等操作后,需要重新檢查、構(gòu)建特定關(guān)系,包括:①宗地疊加分析:檢查空間上存在疊加關(guān)系的宗地;②圖屬一致性分析:檢查圖屬不一致的宗地;③宗地拓?fù)浞治?利用空間分析模型,檢查不符合拓?fù)湟蟮慕缰伏c(diǎn)、界址線和宗地,重構(gòu)拓?fù)?④元數(shù)據(jù)維護(hù):包括對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的投影坐標(biāo)系統(tǒng)、坐標(biāo)范圍、表結(jié)構(gòu)的維護(hù);⑤數(shù)據(jù)字典維護(hù)。

(7)權(quán)限管理:地籍?dāng)?shù)據(jù)具有嚴(yán)格的保密性,為了最大限度的保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性,將不同組織方式下各種類型的用戶按照用戶類型、用戶角色、使用目的等,對(duì)不同類型的用戶定義不同的角色,賦以不同的功能操作權(quán)限。采用授權(quán)保證訪問(wèn)安全和數(shù)據(jù)安全。采用用戶分級(jí)管理,用戶名、密碼綁定等多種手段保證用戶安全。

4 主要技術(shù)探討

混合構(gòu)架模式:系統(tǒng)在構(gòu)架時(shí),單純的利用B／S或C／S結(jié)構(gòu)都很難滿足地籍管理業(yè)務(wù)的需要,采用C／S+B／S的混合結(jié)構(gòu)可以取長(zhǎng)補(bǔ)短,充分發(fā)揮C／S結(jié)構(gòu)存取海量空間數(shù)據(jù)的效率和B／S結(jié)構(gòu)的輕巧靈活性,真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公,支持多用戶的同時(shí)處理和查詢,使系統(tǒng)的可用性大大提高[6]。

宗地變更及歷史回溯:宗地變更與歷史回溯是地籍管理的重要內(nèi)容,它們之間存在必然聯(lián)系。為了便于宗地的歷史回溯,需要在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立歷史宗地和現(xiàn)宗地地籍號(hào)對(duì)照表,宗地變更時(shí)首先把變更的現(xiàn)宗地和歷史宗地的地籍號(hào)存入對(duì)照表中,然后將歷史宗地信息存入宗地歷史庫(kù)中。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建觸發(fā)器,可以方便產(chǎn)生歷史宗地?cái)?shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)的完整性、一致性。歷史回溯是在宗地變更的基礎(chǔ)上,根據(jù)地籍號(hào)去回溯宗地的歷史宗地。

建立合適的空間索引:對(duì)于矢量數(shù)據(jù)的管理,選擇合適的空間索引對(duì)于性能的優(yōu)化是非常關(guān)鍵的,采用合適的空間索引可以提高空間數(shù)據(jù)的查詢效率。對(duì)于純點(diǎn)狀類型的要素類,使用一個(gè)網(wǎng)格層次,而且可以考慮增大格網(wǎng)大小。如果數(shù)據(jù)經(jīng)常發(fā)生變化,調(diào)整空間索引會(huì)很困難,調(diào)整措施取決于空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。

定期重新計(jì)算和重建ArcSDE的空間索引:根據(jù)ArcSDE的空間索引原理,空間索引和空間數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)有著非常密切的關(guān)系。不斷的數(shù)據(jù)更新會(huì)導(dǎo)致空間數(shù)據(jù)的分布規(guī)律發(fā)生變化,而空間數(shù)據(jù)分布規(guī)律發(fā)生變化,則會(huì)導(dǎo)致原有的空間索引參數(shù)不符合空間數(shù)據(jù)的分布規(guī)律。因此,需要定期地檢查空間索引設(shè)置的合理性,及時(shí)重建空間索引,以保證空間數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽的高速響應(yīng)。

5 結(jié)論

傳統(tǒng)的地籍信息系統(tǒng)不能較好地解決地籍管理中大量的歷史數(shù)據(jù)問(wèn)題。在北京市東城區(qū)地籍信息系統(tǒng)的研制中,在采納了其它地籍信息系統(tǒng)的一些成功經(jīng)驗(yàn)并加以修改和應(yīng)用的基礎(chǔ)上,充分利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(ArcSDE)在組織、存儲(chǔ)及處理空間數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢(shì),較好的解決了地籍管理中多源數(shù)據(jù)及海量數(shù)據(jù)的管理。

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