張翠英，余學(xué)祥，趙興旺

(安徽理工大學(xué)測繪學(xué)院，安徽 淮南　232001)

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土地集約利用數(shù)據(jù)庫實時更新系統(tǒng)的研制

張翠英，余學(xué)祥，趙興旺

(安徽理工大學(xué)測繪學(xué)院，安徽 淮南232001)

摘要：針對PDA產(chǎn)品信息采集不全、屏幕小不易圖形編輯、維護保管難及數(shù)據(jù)庫更新不及時等問題，文章將更新數(shù)據(jù)的編輯、審核和更新入庫功能移至服務(wù)器端。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計以及功能設(shè)計等基礎(chǔ)上，利用組件式GIS開發(fā)、空間數(shù)據(jù)拓撲分析、軟件系統(tǒng)集成、地理建模等先進技術(shù)，對土地集約利用數(shù)據(jù)庫實時更新系統(tǒng)進行開發(fā)，實現(xiàn)了土地集約利用評價數(shù)據(jù)庫采集和更新內(nèi)外業(yè)一體化，進而實現(xiàn)與“土地集約利用終端系統(tǒng)”的完美對接，為土地集約利用評價系統(tǒng)提供了實時、準確的數(shù)據(jù)源。

關(guān)鍵詞：土地集約利用；ArcEngine；地理數(shù)據(jù)庫；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計；模型構(gòu)造器

引文格式：張翠英，余學(xué)祥，趙興旺.土地集約利用數(shù)據(jù)庫實時更新系統(tǒng)的研制[J].山東國土資源，2016,32(6)：75-78.ZHANG Cuiying， YU Xuexiang，ZHAO Xingwang. Development of Real-time Updating System of Concentrated Land Use Database[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(6)：75-78.

近年來，全國不斷加快城市化、工業(yè)化進程，需要占用大量的土地資源，同時保護生態(tài)環(huán)境促進持續(xù)發(fā)展對土地資源的利用提出了更高的要求,土地集約化利用已成為促進土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整、解決土地供求矛盾的重要內(nèi)容。提高監(jiān)測土地數(shù)據(jù)的準確性、權(quán)威性和現(xiàn)勢性,實現(xiàn)土地利用的動態(tài)評價，對提高土地集約利用水平具有重要意義。目前基于移動GIS技術(shù)、GNSS CORS技術(shù)、“3G”網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)開發(fā)的PDA產(chǎn)品，雖然能滿足土地集約利用變更調(diào)查功能上的需求，但普通的PDA產(chǎn)品屏幕不大，在外業(yè)使用中存在復(fù)雜功能難以操作、對信息采集不全或?qū)徍擞姓`等影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題，另外PDA對服務(wù)器端的地理數(shù)據(jù)庫難以實時更新和維護[1-2]，因此如何在服務(wù)器端對變更數(shù)據(jù)及時地進行審核、后處理以及維護管理便成為亟待解決的一個問題。

1系統(tǒng)背景介紹

“淮南市城市土地集約化利用‘3S’技術(shù)支撐系統(tǒng)研究”課題，旨在借助以遙感、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)為內(nèi)容的“3S”集成技術(shù)，形成變更數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫更新、土地集約利用評價以及智能決策的一體化解決方案，為土地集約化利用提供技術(shù)支持。其中：“土地集約利用調(diào)查實時數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)V1.0”(以下簡稱“土地集約利用終端系統(tǒng)”)是基于Mobile GIS的集約土地測量系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件主要由PDA、全站儀、GPS接收機組成，功能主要分為調(diào)查、測量、傳輸和數(shù)據(jù)4部分。調(diào)查和測量模塊是信息的采集部分，支持多種測量方式；傳輸模塊可通過無線(如GPRS)方式實現(xiàn)測量裝備、PDA、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器三者間的數(shù)據(jù)傳輸與共享；而數(shù)據(jù)模塊將對土地資源信息進行綜合管理與處理[3]。

該文研制的“土地集約利用數(shù)據(jù)庫實時更新系統(tǒng)”，完成與“土地集約利用終端系統(tǒng)”的對接，在實現(xiàn)土地集約利用數(shù)據(jù)庫實時更新的同時，也為“土地集約利用評價系統(tǒng)”提供準確、及時、動態(tài)的土地集約利用信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集移動終端與土地資源集約化利用評價系統(tǒng)之間交互的信息管理。

2系統(tǒng)分析與設(shè)計

2.1系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析

利用PDA對土地集約利用變更數(shù)據(jù)采集完畢，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心，然后由服務(wù)器端的“土地集約利用數(shù)據(jù)庫實時更新系統(tǒng)”，完成對數(shù)據(jù)的實時接收、編輯、后處理以及入庫等操作的過程，減少了PDA上對數(shù)據(jù)編輯處理不方便的弊端，同時實現(xiàn)野外土地變更測量與土地利用數(shù)據(jù)的實時更新。

系統(tǒng)更新空間數(shù)據(jù)庫之前，首先對接收的數(shù)據(jù)進行審批，及時發(fā)現(xiàn)和修改不合理的變更內(nèi)容，從而避免頻繁修改空間數(shù)據(jù)庫[4]。在此基礎(chǔ)上，完成空間數(shù)據(jù)庫的增量更新。系統(tǒng)的具體業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)選擇Visual Studio 2010 C#.NET、ArcEngine9.3和Microsoft Office 2003作為開發(fā)平臺，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)選擇的是SQL Server2008，對于土地集約利用數(shù)據(jù)庫和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫則存放在文件地理數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)采用C/S系統(tǒng)架構(gòu)，由用戶界面層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)服務(wù)層三層模型構(gòu)成[5-6]。其中：用戶界面層是客戶端的承載層；業(yè)務(wù)邏輯層主要負責(zé)接收、編輯和更新空間數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)服務(wù)層是確保功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)和支撐，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.3系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

系統(tǒng)目標(biāo)是能夠?qū)崟r接收終端傳輸來的信息，并及時審核和更新土地集約利用評價數(shù)據(jù)庫，對土地集約利用信息進行補充、更新，保持其現(xiàn)勢性、準確性。系統(tǒng)功能主要包括：工程管理、用戶管理、基本功能、用戶連接管理以及數(shù)據(jù)庫更新等功能，系統(tǒng)功能模塊如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)功能模塊圖

2.4數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)考慮終端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和土地集約利用評價模塊，采用以項目為單元對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一組織和管理的，對矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用項目-圖層-圖形要素的三級模式進行設(shè)計，項目文件包括底圖文件、結(jié)果數(shù)據(jù)和地理數(shù)據(jù)庫。

為了制圖、顯示和分析，系統(tǒng)將地理數(shù)據(jù)存儲在文件數(shù)據(jù)庫(File Geodatabase)中，通過分層對地理數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一組織和管理[7-8]，依據(jù)《開發(fā)區(qū)土地集約利用評價規(guī)程》(試行)和《開發(fā)區(qū)土地集約利用評價數(shù)據(jù)庫標(biāo)準》(試行)，地理數(shù)據(jù)主要包括土地集約利用要素信息、開發(fā)區(qū)信息、典型企業(yè)信息以及入庫但未審核的地塊和界址點等信息[9-10]。其中，土地集約利用要素信息劃分為14個圖層，主要包括：住宅用地、工礦倉儲用地、其他城鎮(zhèn)建設(shè)用地、已建成農(nóng)村建設(shè)用地、商服用地、公園與綠地、交通運輸用地、其他公共管理與公共服務(wù)用地、已經(jīng)供應(yīng)尚未建成土地、已達到供地條件未供應(yīng)土地、未達到供地條件的土地、江河湖泊泄洪、滯洪區(qū)土地、自然、生態(tài)保護區(qū)土地、其他不可建設(shè)土地。

另外，土地集約利用數(shù)據(jù)是以土地利用現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ)，參考評價區(qū)域內(nèi)的土地利用總體規(guī)劃與城市發(fā)展總體規(guī)劃而建立的，即通過比較原始圖件地類編碼與土地集約利用評價地類編碼的關(guān)系，將原始圖件地類要素轉(zhuǎn)化為土地集約利用評價所需的地類要素[11-12]。土地集約利用評價要素圖層中，只顯示最新的地塊要素范圍，對于權(quán)屬范圍發(fā)生變化之前的地塊要素，亦存儲在文件數(shù)據(jù)庫中，但不顯示，同時更改其變更時間屬性；進行土地集約利用評價時，統(tǒng)計的地塊信息僅來源于顯示的地塊要素。

3系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與實現(xiàn)

3.1網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)

采集終端PDA進行土地利用數(shù)據(jù)采集，具有點位精度高、監(jiān)管效率高、作業(yè)條件要求低、操作簡便、視覺直觀等優(yōu)勢，但若將采集的坐標(biāo)、圖形、圖像等信息實時、快速地傳送到數(shù)據(jù)處理中心，離不開網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)[13-14]。PDA利用無線網(wǎng)絡(luò)以及傳輸模塊訪問Internet網(wǎng)絡(luò)，從而與該系統(tǒng)建立連接；對于數(shù)據(jù)中心可以直接通過有線連接到Internet上，實現(xiàn)移動端與數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)共享。

在網(wǎng)絡(luò)編程中土地集約利用數(shù)據(jù)庫更新系統(tǒng)作為服務(wù)器端，移動終端作為客戶端。根據(jù)終端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求和特點，客戶端需要與服務(wù)器建立連接并能發(fā)送和接收消息，服務(wù)器需要同時與多個客戶通信并能同時發(fā)送和接收消息。

為了實現(xiàn)以上要求，必須滿足以下幾個條件：①服務(wù)器必須能夠與多個客戶建立聯(lián)系；②服務(wù)器必須能夠從客戶端異步讀取數(shù)據(jù)并能在任何時刻向客戶端發(fā)送消息；③客戶端必須能夠從服務(wù)器異步讀取數(shù)據(jù)并能在任何時刻向服務(wù)器發(fā)送消息。

3.2地理數(shù)據(jù)庫更新技術(shù)

已通過審核的圖斑在入庫同時，還涉及與之疊加圖斑信息的變更，如何通過系統(tǒng)直接、快速地對相關(guān)圖斑進行更新，是該系統(tǒng)需要解決的核心問題。空間數(shù)據(jù)庫的增量更新流程如圖4所示。

圖4　地理數(shù)據(jù)庫更新流程圖

依據(jù)上述圖斑入庫—更新流程，系統(tǒng)利用ArcGIS9.3中提供的圖形化建模工具—模型生成器(Model Builder)，在可視化建模窗口中，將簡單的Erase、通過位置查詢、Append以及計算字段等GP工具和數(shù)據(jù)串聯(lián)成復(fù)雜的地理處理模型；直接在應(yīng)用程序中調(diào)用該模型來完成土地集約利用數(shù)據(jù)庫的更新。相應(yīng)地圖更新步驟如圖5所示。

圖5　地圖更新操作圖

4結(jié)語

土地集約利用數(shù)據(jù)庫更新系統(tǒng)實時地接收數(shù)據(jù)，完善了圖斑變更審核過程，成功地完成了與“土地集約利用終端系統(tǒng)”之間數(shù)據(jù)的遠程融合與互交換，減輕了PDA工作壓力，同時增強了數(shù)據(jù)編輯精度和數(shù)據(jù)庫安全性，簡化了地理數(shù)據(jù)庫更新流程，為土地集約利用評價系統(tǒng)提供了實時、準確的數(shù)據(jù)源，對土地利用監(jiān)測與更新的動態(tài)管理有著重要的意義。但考慮到PDA靠無線網(wǎng)絡(luò)信息傳輸速率較低、傳輸性能易受障礙物影響等問題，系統(tǒng)中土地利用信息的接收、處理方法以及數(shù)據(jù)庫更新模式在具體實踐中還有待進一步研究。

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Development of Real-time Updating System of Concentrated Land Use Database

ZHANG Cuiying， YU Xuexiang，ZHAO Xingwang

(School of Geodesy and Geomatics, Anhui University of Science and Technology, Anhui Huainan 232001,China)

Abstract：In order to solve these problems, such as incomplete data acquisition, difficulties in editting graphic, difficulties in maintaining equipment and not real-time updating database, the function of editing, reviewing and updating database have been transferred to server. On the basis of system structure, database and function design, by using component GIS, spatial data topology analysis, system integration and geographic modeling technology, updating system of concentrated land use database has been established. It has realized the data acquisition outside and updating database inside of concentrated land use, and the connection with the terminal system of concentrated land use. It will provide real-time and accurate data sources for the evaluation system of concentrated land use.

Key words：Concentrated land use; ArcEngine; geodatabase; system structure design; model builder

收稿日期：2015-12-25；

修訂日期：2016-03-30；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

基金項目：安徽省自然科學(xué)基金資助項目(1408085QD72)；安徽省國土資源科技科研項目(2011-K-22)和安徽理工大學(xué)青年教師科學(xué)研究基金(QN201512)資助項目

作者簡介：張翠英(1984—),女,山東肥城人,助教，主要從事地理信息系統(tǒng)研究工作；E-mail：vicky8453@126.com

中圖分類號：F302；TU411.01

文獻標(biāo)識碼：B