郭貴海 ，王 偉

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083；2.華北水利水電學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，河南 鄭州 450011)

20世紀(jì)九十年代中期，隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制的確立，中國的城鎮(zhèn)住房制度進(jìn)行了根本性的改革，取消了實(shí)物分配，實(shí)行住房商品化.房產(chǎn)管理也經(jīng)歷了人工管理階段、單一的MIS管理階段、MIS+CAD管理階段和MIS/GIS/OA一體化集成階段[1].由于房產(chǎn)數(shù)據(jù)的變化極為頻繁，而把變化前的數(shù)據(jù)保存下來又有極其重要的意義，這些歷史數(shù)據(jù)不僅可以作為重要的檔案資料，而且可以用于房產(chǎn)變化的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測.目前，我國正處于城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展時(shí)期，傳統(tǒng)的靜態(tài)GIS已不能滿足房地產(chǎn)開發(fā)、舊城改造、商品房交易和產(chǎn)權(quán)產(chǎn)籍管理等管理需求，故有效地保存歷史數(shù)據(jù)和科學(xué)地管理當(dāng)前數(shù)據(jù)，有效體現(xiàn)房產(chǎn)數(shù)據(jù)的時(shí)空變化過程，成為當(dāng)前房產(chǎn)管理中亟待解決的重要課題.

1 房產(chǎn)時(shí)空數(shù)據(jù)模型的研究進(jìn)展

房產(chǎn)數(shù)據(jù)是典型的時(shí)空數(shù)據(jù)，不僅空間圖形信息具有明顯的時(shí)間特性，其屬性信息更是具有強(qiáng)烈的時(shí)間特征，所以必須利用現(xiàn)代化的手段對海量的房產(chǎn)時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行管理.地理時(shí)空數(shù)據(jù)組織與管理是近年來地理信息領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，時(shí)態(tài)GIS(TGIS)海量數(shù)據(jù)的處理必然導(dǎo)致數(shù)學(xué)模型的根本變化，TGIS問題的最終解決在于“可與拓?fù)湔撓囝惐鹊摹比聰?shù)學(xué)思路的出現(xiàn).時(shí)空數(shù)據(jù)模型的研究思路，目前可以研究TGIS技術(shù)，以便在靜態(tài)GIS(SGIS)的框架中用TGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)TGIS功能.對TGIS模型的研究可以本著兩種思路進(jìn)行平行探索：綜合模型和分解模型.先用分解模型思路針對典型應(yīng)用領(lǐng)域(如土地利用動態(tài)監(jiān)測工作)進(jìn)行全面研究，同時(shí)不斷豐富、充實(shí)綜合模型，最后得到一個(gè)比較完善的綜合模型.基于這樣的思路，我國學(xué)者近年來在這方面進(jìn)行了不斷探索，如龔健雅[2]于1997年提出了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型，突破了房產(chǎn)屬性變更時(shí)一個(gè)屬性字段不能夠存放多個(gè)屬性值的限制；張友靜[3]等于1999年運(yùn)用時(shí)空復(fù)合與基態(tài)修正相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)并構(gòu)造了適于房產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)變更管理和時(shí)空查詢的時(shí)空數(shù)據(jù)模型；林廣發(fā)[4]等于2002年提出了以事件為核心的時(shí)空數(shù)據(jù)模型；都金康[5]等于2003年構(gòu)造了房產(chǎn)對象—關(guān)系復(fù)合時(shí)空數(shù)據(jù)模型；黃照強(qiáng)[6]等于2005年提出了基于Petri網(wǎng)的時(shí)空數(shù)據(jù)模型；石偉偉[7]等于2006年按對象的不同生命周期提出了在物理數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)時(shí)的三庫分離技術(shù)；牛方曲[8]等于2006年針對柵格數(shù)據(jù)提出了一種改進(jìn)的基于事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型.

有3種方法可表達(dá)空間對象的歷史變化：第1種是將時(shí)間信息記錄在關(guān)系表上；第2種是將時(shí)間信息標(biāo)記在記錄上；第3種是將時(shí)間信息標(biāo)記在屬性上.使用第1種方法，當(dāng)房產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)，整個(gè)關(guān)系表都要作為歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，數(shù)據(jù)冗余度太大；第3種是將時(shí)間信息標(biāo)記在屬性上，由于一個(gè)實(shí)體的屬性有很多，實(shí)體的屬性都有可能發(fā)生變化，如果每個(gè)屬性都標(biāo)記時(shí)間信息的話，顯然數(shù)據(jù)存儲空間占用巨大；第2種方法是在每條記錄上標(biāo)記時(shí)間信息，它不僅節(jié)省了存儲空間,而且便于對歷史信息的檢索和查詢.

本研究在分析房產(chǎn)時(shí)空數(shù)據(jù)變化特征的基礎(chǔ)上，采用將時(shí)間信息標(biāo)記在記錄上的方法，針對關(guān)系數(shù)據(jù)模型中一個(gè)屬性字段不能夠同時(shí)存放多個(gè)屬性值的限制，提出了一種有效的解決方法.

2 房產(chǎn)時(shí)空數(shù)據(jù)的變化特征分析

房產(chǎn)時(shí)空數(shù)據(jù)的變化是離散的，呈非連續(xù)變化特征.房產(chǎn)時(shí)空數(shù)據(jù)變化一般有兩種類型：一是房產(chǎn)空間圖形數(shù)據(jù)變化，屬性數(shù)據(jù)也同時(shí)變化；一種是空間圖形數(shù)據(jù)不變，屬性數(shù)據(jù)發(fā)生改變，一般不可能出現(xiàn)空間圖形數(shù)據(jù)變化而屬性數(shù)據(jù)不變的情況.同時(shí)，不同產(chǎn)別房屋的屬性變化頻率也不相同，如公產(chǎn)或單位自管產(chǎn)，一般在房產(chǎn)調(diào)查時(shí)只調(diào)查到幢，對于這部分房屋，幢作為最小房產(chǎn)管理單元，只涉及房屋的新建、拆除、合并、分割等情況，而不存在房產(chǎn)交易等情況,這種情況的數(shù)據(jù)組織與管理相對簡單,見圖1.

圖1 房產(chǎn)時(shí)空變化示意圖

在房產(chǎn)時(shí)空數(shù)據(jù)組織中,研究最多的是商住樓和住宅樓，這時(shí)，戶(或室)作為房產(chǎn)管理的最小單元，在進(jìn)行房產(chǎn)調(diào)查時(shí)需要逐戶調(diào)查.隨著時(shí)間的發(fā)展，不僅房產(chǎn)圖形數(shù)據(jù)會有新增、刪除、擴(kuò)建、改建等情況，而且房產(chǎn)屬性數(shù)據(jù)也會同時(shí)發(fā)生變化.在房屋屬性數(shù)據(jù)變化中，有些屬性一般不會發(fā)生變化，比如，房屋竣工后房屋固有的屬性如房屋坐落、建筑結(jié)構(gòu)、層數(shù)、建成年份、產(chǎn)別、墻體歸屬等屬性；有些屬性如建筑面積、用途等會偶爾發(fā)生變化；房屋的權(quán)屬會因買賣、交換、贈與、繼承、劃撥、轉(zhuǎn)讓、裁決等原因發(fā)生轉(zhuǎn)移，使得房屋的權(quán)屬成為房屋屬性中變化最為頻繁的屬性,見表1.

表1 房屋屬性表

表1清楚地記錄和反映了某房屋的產(chǎn)權(quán)變化過程，產(chǎn)權(quán)人字段值發(fā)生了多次變化，但房屋坐落、建筑結(jié)構(gòu)、建成年份、建筑面積、建筑材料等其他屬性沒有發(fā)生變化.表中的產(chǎn)權(quán)人和變化日期字段具有多個(gè)屬性值，這顯然不符合關(guān)系模型的基本范式要求.

3 房產(chǎn)時(shí)空數(shù)據(jù)模型的實(shí)現(xiàn)

對于關(guān)系數(shù)據(jù)模型中一條記錄中一個(gè)字段含有多個(gè)屬性值不符合基本范式要求的問題，龔健雅提出了“GIS中面向?qū)ο蟮臅r(shí)空數(shù)據(jù)模型”，利用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型有效地解決了此問題.但是，關(guān)系模型的許多優(yōu)越性也只好放棄，為了繼續(xù)使用關(guān)系數(shù)據(jù)模型表達(dá)屬性的變化情況，可以把表1變更為表2和表3，兩表通過對象標(biāo)志進(jìn)行連接，完全滿足了關(guān)系數(shù)據(jù)模型的基本范式要求.

表2 房屋屬性表

表3 房屋屬性變更表

表2中,產(chǎn)權(quán)人一欄表示當(dāng)前房屋的權(quán)屬狀態(tài)，變更次數(shù)表示該房屋有記錄以來產(chǎn)權(quán)變更的次數(shù)，最后變更日期為最后一次產(chǎn)權(quán)變更的時(shí)間.表3中原產(chǎn)權(quán)人表示變更前的歷史權(quán)屬狀況，起始日期和結(jié)束日期分別表示原權(quán)屬的存續(xù)時(shí)間段.通過房屋標(biāo)志連接，以上兩表可以很容易地實(shí)現(xiàn)房屋現(xiàn)狀信息和歷史變更信息的查詢.

當(dāng)然，房產(chǎn)管理中的屬性變更不可能只存在權(quán)屬變更的情況，其他屬性也會發(fā)生變化.可以將表2和表3略加修改，例如序號為n、房屋標(biāo)志為201021的房屋，原用途為居住，于1999年09月09日變更為商業(yè)，這時(shí)只需將表2中對應(yīng)的記錄屬性為用途的字段由居住更新為商業(yè)，表3中增加變更類型字段，同時(shí)將“原產(chǎn)權(quán)人”字段變更為“原屬性值”，見表4和表5.

表4 房屋屬性表

表5 房屋屬性變更表

通過將原表分解為表4和表5，有效地解決了房屋屬性變化時(shí)同一字段具有多個(gè)屬性值的難題，而且數(shù)據(jù)冗余度小，歷史變更數(shù)據(jù)的查詢又非常方便，程序設(shè)計(jì)也容易實(shí)現(xiàn).

用表4和表5來記錄房產(chǎn)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和變更數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，保留了關(guān)系數(shù)據(jù)模型的各種優(yōu)點(diǎn).但是隨著時(shí)間的延續(xù)，關(guān)系表會越來越長，數(shù)據(jù)量也會相應(yīng)增加，使查詢工作的速度變慢.為此，在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到按房產(chǎn)分區(qū)的方法來組織關(guān)系表，可以限制關(guān)系表的記錄數(shù)，以保證數(shù)據(jù)查詢檢索的速度.

4 主要時(shí)空查詢功能的實(shí)現(xiàn)算法

時(shí)空查詢對網(wǎng)絡(luò)中某區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢時(shí)，該查詢將返回位于區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)上存儲且在時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)的集合，它會聯(lián)系傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn),然后各節(jié)點(diǎn)把符合的查詢結(jié)果返回.本研究的實(shí)驗(yàn)采用MS SQL Server數(shù)據(jù)庫存放房產(chǎn)管理信息，建立房產(chǎn)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫和房產(chǎn)歷史變更數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如表6和表7所示.

表6 房屋現(xiàn)狀管理數(shù)據(jù)庫

建筑面積使用面積分?jǐn)偯娣e層數(shù)所在層次他項(xiàng)權(quán)利變更次數(shù)最后更新日期C(8)C(8)C(8)C(2)C(2)C(32)numberdate

表7 房屋屬性變更表結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用C#.net ODBC訪問數(shù)據(jù)庫，利用嵌入式SQL語句完成對數(shù)據(jù)庫表格的管理和變更.目前，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要針對房產(chǎn)應(yīng)用設(shè)計(jì)了房產(chǎn)登記和房產(chǎn)變更管理員的功能.本研究進(jìn)行的變更實(shí)驗(yàn)主要包括權(quán)屬變更和用途變更等，變更實(shí)驗(yàn)如下：

(1)權(quán)屬變更

如房屋標(biāo)志為201051的房屋產(chǎn)權(quán)人于1995-03-06由“秦四海”變更為“王小二”.在“房屋屬性表”中將房屋標(biāo)志為“201051”記錄中的產(chǎn)權(quán)人屬性值由“秦四?！备聻椤巴跣《?，同時(shí)最后變更日期更新為“1995-03-06”;在“房屋屬性變更表”中增加一條信息變更的記錄.

(2)用途變更

如房屋標(biāo)志為“201021”的房屋用途于1999-09-09由“居住”變更為“商業(yè)”.在“房屋屬性表”中將房屋標(biāo)志為“201021”記錄中的用途字段屬性值由“居住”更新為“商業(yè)”，同時(shí)最后變更日期更新為“1999-09-09”;在 “房屋屬性變更表”中增加一條記錄.

(3)統(tǒng)計(jì)查詢

如統(tǒng)計(jì)2008年1月1日到2009年1月1日的所有產(chǎn)權(quán)變更的房屋.在“房屋屬性變更表”中，選擇變更類型=“權(quán)屬” AND 產(chǎn)生日期在2008-01-01和2009-01-01之間 OR 結(jié)束日期在2008-01-01和2009-01-01之間的所有記錄.

其他關(guān)于時(shí)間的查詢也都可以方便地實(shí)現(xiàn)，這里不再贅述.

5 結(jié)束語

在房產(chǎn)時(shí)空數(shù)據(jù)的組織與管理中，現(xiàn)有的時(shí)空數(shù)據(jù)模型主要以地理實(shí)體存在狀態(tài)的“對象視圖”或“事件視圖”作為表達(dá)載體，割裂了其內(nèi)在聯(lián)系,無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地理實(shí)體的時(shí)空語義描述和動態(tài)過程分析.另外，由于房屋的個(gè)別屬性變化非常頻繁而其他屬性變化的頻率很低甚至不發(fā)生變化，如果將發(fā)生變化的一幢房屋的全部屬性都保存在變更數(shù)據(jù)表中，其數(shù)據(jù)冗余度就會比較大.本研究在基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的傳統(tǒng)GIS屬性記錄中加入時(shí)間屬性，并借助兩個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)表，在實(shí)際的房產(chǎn)數(shù)據(jù)管理中，有效地解決了關(guān)系數(shù)據(jù)模型中一個(gè)屬性字段不能存放多個(gè)屬性值的問題.同時(shí)，按房產(chǎn)分區(qū)管理數(shù)據(jù)，既有效地解決了時(shí)間屬性問題，數(shù)據(jù)冗余度小，又便于查詢檢索信息，非常適用于中小城市房產(chǎn)信息系統(tǒng)的建立.

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