地籍數據庫建庫流程及方案研究

1、僅供個人參考 地籍數據庫的建庫流程與方案研究 【地籍數據庫的建庫】 地籍是國家監(jiān)管的, 以土地權屬為核心, 以地塊為基礎的土地及其附著物的權屬、位置、數量、質量和利用現狀等土地基本信息的集合。其中, “以地塊為基礎”中的“地塊”是地籍信息的基本載體, 是具有固定的位置和具有明確的邊界, 并可辨認出同類屬性的最小土地單位。而宗地是具有特定含義的地塊, 其定義更加明確, 尤其是法律上更加明顯, 是具有固定的位置和明確的邊界, 并可同時辨認確定的權利、利用類別、質量和時態(tài)等土地基本要素的最小地塊。所以地籍信息系統(tǒng)是一個在計算機和現代信息技術支持下, 以“地塊”為核心實體, 實現地籍信息的輸入、貯存、

2、檢索、處理、綜合分析、輔助決策以及結果輸出的信息系統(tǒng)。 包括我國在內的許多國家都在建立不同等級的地籍信息系統(tǒng), 可這些地籍信息系統(tǒng)大多數都是靜態(tài)的地籍信息系統(tǒng), 是對地籍信息的某一瞬間狀態(tài)的描述, 沒有考慮到時態(tài)的問題。在宗地發(fā)生變更后, 系統(tǒng)通過增加新值或用新值替換舊值來維持地籍信息的現勢性, 但無法跟蹤宗地的變化過程, 無法正確恢復評價某一歷史時刻的土地利用狀況。對于歷史數據通常的做法是采用每隔一定的時間對信息系統(tǒng)所生成的所有數據進行備份, 從而造成數據冗余,恢復某一歷史數據過程過于復雜, 而且?guī)缀醪豢赡苓B續(xù)查詢某一宗地的歷史變化過程。 不得用于商業(yè)用途僅供個人參考 時間、空間和屬性是地理

3、實體和地理現象本身固有特征, 是反映地理實體演變過程的重要組成部分, 也是現代地理信息系統(tǒng)的主要研究的領域。為準確描述現實世界,必須建立能表達時間、空間和屬性關系的地理信息系統(tǒng)。地籍信息時態(tài)特征的顯著性是其他空間信息所不及的。 地籍管理是土地管理的核心,隨著計算機和網絡技術的突飛猛進,運用現代化手段進行地籍管理成為必然趨勢?；A數據是地籍信息管理的血液,建立滿足地籍管理信息系統(tǒng)要求的數據庫是實現地籍電子化管理的重要工作?；诖?本文就地籍數據庫的建庫流程進行了以下幾個部分的研究,為城鎮(zhèn)地籍數據庫建設提供思路。第一,從城鎮(zhèn)地籍數據庫研究的背景出發(fā),引入規(guī)范城鎮(zhèn)地籍數據庫建設的客觀必要性,得出本選

4、題的現實價值。通過對國內外地籍數據庫建設的發(fā)展過程的回顧,以及我國地籍信息系統(tǒng)的建設與應用中存在一些問題,研究用數據庫解決地籍管理方面的問題。就城鎮(zhèn)地籍信息系統(tǒng)建設的基礎性工作城鎮(zhèn)地籍數據庫建設的相關問題進行研究。第二,分別對城鎮(zhèn)地籍數據庫建設的內容、目的與要求進行描述,引入城鎮(zhèn)地籍數據庫建設標準以及對城鎮(zhèn)地籍數據庫的管理對象進行界定,介紹城鎮(zhèn)地籍數據庫建庫所需的軟硬件環(huán)境。第三,從城鎮(zhèn)地籍數據庫建設實務出發(fā),詳細描述了基礎資料的準備與預處理、數據采集與處理、圖屬掛接及成果輸出等城鎮(zhèn)地籍數據庫建庫的基本流程,并聯系建庫實踐進行必要說明。第四,以城鎮(zhèn)地籍數據庫在地籍管理信息系統(tǒng)的應用為例,對系統(tǒng)

5、中的報表分析、圖件分析、宗地圖查詢功能進行演 不得用于商業(yè)用途僅供個人參考 示,反映城鎮(zhèn)地籍數據庫在土地管理、規(guī)劃中的重要作用。 目前，以地籍測量和地籍調查為重點的地籍管理工作在我國方興未艾，地籍信息具有區(qū)域性時間性和法律性等特點決定了地籍數據庫的特殊性。國外的經驗表明在建立城市數據庫時應以地籍圖為基本圖，大比例地表圖為工程圖或專題圖。在建立好城市地籍數據庫的基礎上適當發(fā)展城市地形數據庫同時城市地籍數據庫的建立也是建立土地信息系統(tǒng)的基礎。在設計地籍數據庫時既要考慮當前計算機的發(fā)展狀況, 還需深入分析系統(tǒng)構成、建庫原則數據表達的具體方式以及數據之間的聯系才能設計出合理實用的城市地籍數據庫。 1、

6、地籍數據庫設計的原則及系統(tǒng)構成 地籍數據庫要求能有效地存儲構成地籍系統(tǒng)諸要素的各種數據對所建DB有以下要求: （1）所建的地籍數據庫是一個直接服務于一個具有地籍信息管理和自動繪制地籍圖能力 的地籍管理系統(tǒng)。能為土地管理、國土規(guī)劃和城市建設提供必要的數據和圖件。 （2）具有描述地籍數據空間分布特征的能力， 要求能提供定性、定量定位等多種檢索方法。 （3）要考慮向土地信息系統(tǒng)過渡的長遠目標。 （4）能有效進行地籍信息的修改、添加和刪除。 （5）地籍信息的輸出形式除列表和屏幕顯示以外，能以圖形方式輸出。 不得用于商業(yè)用途僅供個人參考 為滿足設計目標，我們通過分析地籍圖來說明地籍系統(tǒng)。地籍圖主要由地籍

7、要素和必要 的地形要素兩部分組成。 即地籍要素：各種行政界線、權屬界線、地塊界線、界址點及編號、宗地號、地類號、土地等級、房產情況、面積、權屬主名稱、街道名稱、門牌號、地籍平面、控制點。 地形要素：居民點、必要的建筑物構筑物、道路水系、垣柵以及有關的地物、地理名稱等。 在選擇地籍要素的基礎上，進一步確定其屬性構成。如宗地包括地籍號、所有者、使用者、土地等級、面積等；房產應包括幢號、宗地號、層數、占地面積、建筑面積等屬性。 2、地籍當前數據庫 地籍當前數據庫由屬性數據庫和空間數據庫所組成。 1) 屬性數據庫 從地籍的理論出發(fā), 對于一個宗地基本狀況, 必須由 權屬、位置、數量(面積) 、質量和利

8、用狀況等5 個方面的 信息來描述。與信息系統(tǒng)的建設聯系起來, 必須把宗地的 時態(tài)信息和業(yè)務信息分離出來, 形成兩類特殊的信息。 宗地位置信息包括土地的座落(門牌號碼) 、界址(邊 界) 信息和界址點坐標信息, 宗地空間的變更過程體現了宗 地位置隨時間變更的過程。宗地數量信息包括總面積、分 類面積、建筑占地面積等, 其數量的時態(tài)性體現在不同時 不得用于商業(yè)用途僅供個人參考 刻各類用地的數量不同(面積不同) 。宗地質量信息包括土 地等級、基準地價等信息, 其時態(tài)性體現在不同時間段內, 由于自然過程和人為因素的影響可能導致土地質量等級的 改變。宗地權屬信息包括權利人、權利狀態(tài)和權利限制等 信息, 其

9、時態(tài)性體現在權利人對宗地的所有權(使用權) 所 擁有的時間段。宗地利用狀況包括現狀類別、規(guī)劃用途、 利用限制等信息, 其時態(tài)性體現在不同的時刻有著不同的 土地利用類型。而業(yè)務信息則體現在不同的時間進程下有 著不同的業(yè)務內容, 例如土地登記涉及的時態(tài)性有登記申 請書收件日期、土地登記日期等, 土地統(tǒng)計涉及的時態(tài)性 有統(tǒng)計日期、統(tǒng)計審核日期等, 土地檔案涉及的時態(tài)性有 歸檔時間、檔案借閱時間和檔案歸還時間等?？梢娮诘氐?狀況和時間相關, 離開具體的時間去談宗地狀況變化毫無 意義, 所以時態(tài)可單獨作為宗地的一項重要屬性, 有必要 在屬性數據庫中建立專門的時態(tài)數據庫。 在建設時態(tài)地籍數據庫時, 強調以

10、“地塊”為基礎就是要抓住地塊的屬性特征, 除總控數據庫外, 下設的其它 數據庫均圍繞著這七大屬性分別設立, 各數據表的主關鍵 字均為宗地號。 總控數據庫: 主要有總控表、城鎮(zhèn)基本屬性總控表、 農村基本屬性總控表等; 權屬數據庫: 主要有權利人表、權屬表、他項權利 不得用于商業(yè)用途僅供個人參考 表等; 位置數據庫: 主要有位置描述表、界址點描述表、 界址線描述表等; 質量數據庫: 主要有獨立宗表、組合宗表、農村宗 表等; 利用數據庫: 主要是利用表; 數量(面積) 數據庫: 主要有總面積表、土地利用分 類面積表等; 時態(tài)數據庫: 主要是時態(tài)數據表; 業(yè)務數據庫: 業(yè)務數據庫涉及到土地登記業(yè)務,

11、土 地統(tǒng)計業(yè)務, 地籍檔案業(yè)務等, 可分為幾個子庫: 土地登 記業(yè)務數據庫、土地統(tǒng)計業(yè)務數據庫、地籍檔案業(yè)務數據 庫等。 2) 空間數據庫 主要分為宗地coverage 表(包括宗地號, 周長, 面積 等) 和界址點表(包括宗地號, 界址點號, X 坐標值, Y 坐 標值等) 。 過程數據庫 主要涉及到業(yè)務數據, 按地籍管理的業(yè)務流程來分主要有登記申請表、指界人表、指界表、地籍調查表、審 核批準表、注冊登記表等。 歷史數據庫 不得用于商業(yè)用途僅供個人參考 當前數據庫中的數據變更后, 其更新前的數據保留在歷史數據庫中, 這樣便于對當前和歷史資料進行統(tǒng)計、分析比較和查詢, 而未變更的則繼續(xù)保存在當

12、前數據庫中,歷史數據庫的數據分類及結構和當前數據庫一致。歷史數據庫的數據分類及結構和當前數據庫一致。 3 時態(tài)地籍數據庫數據結構概念 1 屬性數據的時態(tài)數據結構 每個時態(tài)地塊都有一個表示時間區(qū)間的屬性值列表,在時間區(qū)間內,屬性值有效。事實上, 當地塊產生的時候,需要增加新的屬性記錄, 地塊的任何變化都會使當前記錄加上終止時間標記, 并產生帶起始時間標記的新記錄。因此, 為了跟蹤地塊的屬性, 有必要在屬性數據中增加時間標記并把它們沿時間軸連接起來4 。不少文獻都對此展開 了研究并提出了基于關系數據模型的時空數據結構, 把時態(tài)數據作為一般的附加屬性值, 讓用戶自定義時間進行存儲管理, 擴充為時空關

13、系模型, 常見的有關系級、元組級和屬性級方法。其中, 基于關系級的數據模型中數據冗余最大, 基于屬性級的數據模型數據冗余最小, 但需要變長字段, 這給使用關系型數據庫帶來不便?；谠M級的數據模型中, 只處理宗地的有效時間, 且完全按照關系數據庫的方式組織數據, 是比較適合作為地籍數據庫中屬性數據的時態(tài)數據模型的。然而, 筆者注意到傳統(tǒng)元組級數據模型的數據結構雖然加上了時間標記, 卻沒有對時態(tài)數據作專門的處理和對待。宗地共有七大屬性, 若每個屬性數據表都設立時間標記, 將會造成很大的數據冗余。一個好的時態(tài)數據結構在表現地籍的時空語義的同時應盡可能減少數據冗 不得用于商業(yè)用途僅供個人參考 余,

14、便于數據的檢索和修改、容易使用和維護。所以, 在屬性數據結構仍是以關系表結構存儲的前提下, 筆者根據地塊的屬性分類, 建立專門的時態(tài)數據表來處理宗地的有效時間,表中含有起始時間和變更時間(見表1) , 起始時間表示該宗地的生成日期, 變更時間表示該宗地的變更日期。除了時態(tài)數據表, 其它屬性數據表不需要加上時間標志, 直接用公共字段宗地號作為主關鍵字和時態(tài)數據表關聯, 則可減少數據冗余, 查詢也很方便。 表1 時態(tài)數據表 序號 字段描述 字段名稱 字段類型 字段長度 1 宗地號ZDH Parcel Code Char 20 2 用地申請時間 Time of Applying for land D

15、ate 10 3 合同簽訂時間 Time of signing agreement Date 10 4 地籍調查時間 Cadastre survey date Date 10 5 登記申請時間 Date of land registration Date 10 6 土地登記時間 Land registration date Date 10 7 使用年期 Using tenure Char 2 8 起始時間QSSJ Starting date of the right Date 2 9 變更時間BGSJ Time of changing Date 20 10 入庫時間RKSJ Time of a

16、rchiving Date 20 11 建檔時間JDSJ Record Time Date 20 在時態(tài)數據表中, 還要加前指針I(yè)Dfirst 和后指針I(yè)Dlater , 通過指針鏈的形式來連接當前數據庫與歷史數據庫。IDfirst 表示該宗地 不得用于商業(yè)用途僅供個人參考 的來源指針, 如果該宗地是初始登記或新增宗地, 則IDfirst 為空, IDlater 為宗地變更后去向記錄指針, 如果該宗地未進行變更則為空。時空信息每發(fā)生一次變化, 在當前庫中相應的記錄被增加到歷史庫中,變化后的記錄被創(chuàng)建, 并放在當前庫中。 空間數據的時態(tài)數據結構 空間數據結構分為三類: 矢量數據結構、柵格數據結構

17、以及矢量柵格一體化數據結構。根據時空數據變化類型,連續(xù)變化適合柵格結構, 離散變化適合矢量結構。地籍變更主要是一種離散變化, 常見的時態(tài)地籍空間數據結構是基于弧段的矢量數據結構, 這種類似DIME 的數據結構, 在附加屬性表中加上起始時間和變更時間, 只要輸入查詢的時間段, 提取相應的弧段, 然后建立拓撲關系就可以生成宗地圖, 從而查詢到該時間段內宗地的空間信息。據此, 能較好地獲取宗地變更的歷史情況。但是這種數據結構每次根據相應時間提取弧段成圖時都要重新建立拓撲關系, 計算量比較大,系統(tǒng)的數據一致性維護工作較多, 降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,且對用地中“環(huán)”和“島”的處理、空間分析、制圖符號填充等功

18、能的實施增加了難度。 表2 界址線表 宗地 起 終 左宗 右宗 界址線 界址線 號 點 點 地 地 產生時間 消亡時間 表3 界址點表 界址 界址點 X Y 界址點 界址點 點號 類型 產生時間 消亡時間 不得用于商業(yè)用途 僅供個人參考 地, 而對于基于地塊的時態(tài)地籍數據庫, 因地塊形狀比較規(guī)則筆者認為可采用基于多邊塊可直接由一串有序、封閉的界址點構成, 每個地塊以封閉多邊形進形的矢量數據結構, 可最直觀的表示地塊, 拓撲關系可以通過屬性數據庫中位置描述表的“宗地四至”行存儲, 基于多邊形的數據結構雖然不來描述。與基于弧段的數據結構相比, 需經宗號這個公共字段與能直接由當前空間數據查詢歷史空間

19、信息, 才能由時間數據表的時間標記,當前數據庫的時間數據表相連接起來但根據廣東珠海市時態(tài)地籍數據庫的成來查詢宗地的歷史空間信息, 這種基于多邊形的數據結構查詢地籍變更情況的速度并功運作表明, 數據冗余 更為重要的是由于不用加上起始、未顯著降低, 變更時間， 度大大降低, 有利于系統(tǒng)的維護與穩(wěn)定。地籍數據庫的建設完成圖形數據與屬性數據采集和錄入工作之進入數據建庫階段。地籍數據建庫流程，空間數據編輯空間數據,后編輯主要包括測量宗地界址點坐標、制作地籍圖、繪制宗地和圖斑、地籍數據建庫流程圖按街坊進行入空間數據編空間要素分層等內容。編輯時可加入分幅線以方便編輯注記及其他需按圖幅線接邊的要,輯不要刪除骨

20、架線。要素繪制一定要使用預,素。使用CASS軟件編輯時先規(guī)定好的圖例板,不要使用平臺提供的自由繪制功能,以防圖層或符 不得用于商業(yè)用途 僅供個人參考至少保證圖面上閉合工具閉合,號錯誤。面狀實體盡量要使用“閉合”以保證線物的連續(xù),功能(能拓撲成面)。盡量使用平臺提供的“捕捉”,CASS國土版中將權屬調查的各種屬性數據進行分層性。屬性掛接在，對各要素層數據屬性進行屬性賦值及編碼。批量錄入數據庫文件 即可完成數據庫的建庫。對空間數據和屬性數據之時態(tài)地籍數據庫所采用的數據結構, 對能否實現兩者之間的雙向查詢和分析, 間能否建立合理的連接關系設計較為全面的, 至關重要。通過建立這種基于地塊的時空數據結構

21、產生一個與空地籍數據表, 并源于關系數據庫多表連接機制的啟發(fā), 形成空間數據和屬性數據之間間和屬性關聯的關系表: 時態(tài)數據表, 就可以實現歷史數據、而其它屬性表不用加時間標志, , 的關聯機制屬性數據更加簡當前數據的空間與屬性雙向查詢分析等操作。同時, 編程的工, , 數據的冗余度降低, 大大減小了數據的存儲空間單明了 作量也大大減輕, 有利于數據庫系統(tǒng)的高效運行和維護。 地籍數據庫的研究】 【直接為地籍管理工, 地籍數據庫作為國土資源基礎數據庫的核心探索其長效更新機制更具有針對性和現實性。地籍,作提供數據支撐,數據庫的更新實質上就是不斷地向地籍信息系統(tǒng)中注入新鮮的血液它的變更機制應該體現快使

22、它在地籍管理的過程中保持強大生命力。追求精細化。隨著現代社,捷、準確的特點,管理模式應該杜絕粗放式更加突顯了地籍數據土地變更也越來越頻繁會發(fā)展腳步的不斷加快,的地籍數據庫”“庫建設中動態(tài)更新機制的重要性。本文提出三庫一體 不得用于商業(yè)用途 僅供個人參考并開發(fā)了小型地籍變更信息管理模塊。具體內容包,變更管理模式地籍;論述了地籍實體及其對象關系時態(tài)括:(1)以“實體+”為獨特視角,并強調土地登記在地籍變更管理中的樞紐作用。這些;實體的時態(tài)性將為地籍數據庫動態(tài)更新機制的建設提供依據?；A但關鍵的理論,從地籍信息的時態(tài)數據結構的地籍變更管理模式。”(2)提出“三庫一體論證地籍數據庫動態(tài)更新,出發(fā),分析

23、對比目前主流的幾種時空數據庫并用一,三庫一體機制要采用的動態(tài)多級基態(tài)修正模型和“”管理模式分析了建設地籍數據庫動態(tài)(3)個實例描述了這一模式的基本思想。支持。這其中包括空間數據庫技術、空間數據GIS更新機制所需要的做Server最后本文采用模型、開發(fā)組件和開發(fā)語言的選擇。(4)SQL 來管ArcSDE,通過空間數據引擎擴展SQL Server為后臺關系數據庫為開發(fā)方以,GeoDatabase作為空間數據模型,ArcObjects理地籍數據 ,VB開發(fā)出地籍變更信息管理模塊。為開發(fā)語言,式地籍數據庫是用來存儲地籍數據并由地籍數據庫管理系統(tǒng)管 要求我們必理著的數據集合。由于日常地籍變更具有頻繁性的

24、特點，研究地籍數據庫的持續(xù)更新機制一直須對地籍數據庫進行及時更新。VC+6.0以Oracle Spatial是GIG領域的熱點。利用來管理地籍數據，GIS1)與MAPX集成的開發(fā)方式實現對地籍數據的更新處理。首先從關系數據模型的空間數據庫的發(fā)展過程入手，重點分析了基于對象-數據庫的特點，并由此對存儲地籍信息的數據表進行Oracle Spatial的空間數據基類相異性進行了與Oracle SpatialMapInfo設計。最后對地籍數據的查詢是進行地籍數據庫更新的前提，因此分析2)比較。 不得用于商業(yè)用途 僅供個人參考的查詢模式對于提高更新效率具有十分重要的意義。SpatialOracle 結合

25、現實地籍數據管理的現狀討論了基針對地籍數據庫更新的特點，地籍3)于Oracle Spatial地籍數據庫的地籍時空數據組織的兩種模型。從某一方面決定地籍數據庫數據庫變更前后的幾何精度高低的評定，本文基于誤差傳播定律對更新前后宗地的幾何精度的評更新的成敗，集成作為MAPX定方法方面也作了新的嘗試和探索。利用VC+6.0與管理下的不同地籍數據庫中多個Oracle 開發(fā)平臺，實現了對Spatial實現了對于各種宗地變更類型的處理操數據表進行動態(tài)讀取的操作。作，即可以對多個不同目標宗地同時進行合并、分割、擦除、節(jié)點移開發(fā)實基于本文對于宗地變更前后幾何精度評定的思路，動等操作?，F了對圖層中描述不同宗地幾何精度的方差值以及描述該圖層平均中動態(tài)修改宗地屬性數據較幾何精度的方差值的確定。由于在MapX數據庫Oracle因此，為復雜與低效。我們對于宗地屬性數據的變更和中對屬性數據SOL*PLUS中表的設計的實現，是利用MAPINFO或者數據庫中進行然后將其上載到表的屬性和屬性字段進行更改，Oracle 實現。國內外已經制定了 隨著地理信息系統(tǒng)在各個領域的廣泛應用,這些標準在一定程度上也可,許多關于空間數據產品的質量評定標準但是由于城鎮(zhèn)地籍數據自身以及在采以用于城鎮(zhèn)地籍數據質量評價。已有的質量評價的方法集、處理和應用過程中