土地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設計與應用研究

[摘 要]隨著城市建設不斷發(fā)展，土地的級別與相關信息也會動態(tài)變化，而且變化周期越來越短。因此，動態(tài)更新各類土地基本信息已成為科學管理土地的日常性工作，并逐漸成為基礎性工作。如何開發(fā)新一代的土地規(guī)劃信息系統(tǒng)，完善空間數(shù)據(jù)管理方法，提升軟件的可擴展性，便成為亟待解決的問題。本文首先分析了土地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)開發(fā)的應用前景，然后從系統(tǒng)設計的需求，以及數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)、ArcSDE矢量數(shù)據(jù)入庫等方面加以分析，對系統(tǒng)的設計理念進行論述。

[關鍵詞] 土地規(guī)劃; 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng); 設計與應用

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2010 . 20 . 021

[中圖分類號]D630; TP315 [文獻標識碼]A[文章編號]1673 - 0194(2010)20- 0057- 03

1土地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的應用前景分析

目前，《新疆維吾爾自治區(qū)土地利用總體規(guī)劃(2006-2020年)》已通過國土資源部審查，地(州、市)、縣(市)、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))級土地利用總體規(guī)劃工作正在啟動當中，土地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)依據(jù)《縣(市)級土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫標準(試行)》設計和應用，以實現(xiàn)各級土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡互聯(lián)和信息共享。

在土地利用規(guī)劃與地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展決策方面，發(fā)達國家大多數(shù)都已完成基于GIS和Internet技術的國家級土地信息系統(tǒng)建設，并發(fā)揮了重要的支持作用。例如，美國、加拿大、荷蘭和澳大利亞的土地信息系統(tǒng)建設已經(jīng)作為國家基礎地理信息系統(tǒng)(NSDI)建設的重要組成部分。在國內，土地信息系統(tǒng)建設由于涉及大量的空間數(shù)據(jù)計算與分析，計算復雜，工作量大，各部門單位使用的數(shù)據(jù)格式不一樣，平臺也不統(tǒng)一，因此在數(shù)據(jù)共享和互操作等方面存在一定的問題。對于土地規(guī)劃系統(tǒng)信息化的研究多集中在我國的發(fā)達城市，例如武漢瑞得信息工程有限責任公司開發(fā)的瑞得土地利用規(guī)劃系統(tǒng)(RDLP)、南方數(shù)碼公司開發(fā)的南方土地利用規(guī)劃信息系統(tǒng)等，而土地管理的信息化建設對于欠發(fā)達的西部地區(qū)卻相對落后。因此如何利用新的GIS技術，開發(fā)出新一代的土地規(guī)劃信息系統(tǒng)，完善空間數(shù)據(jù)管理方法，提升軟件的可擴展性，使它能在不同的城市根據(jù)用戶不同的需要擴展相應的功能具有十分重要的意義。

2系統(tǒng)設計的需求分析

(1) 功能性需求。土地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)需要滿足如下功能需求:①標準數(shù)據(jù)入庫;②海量數(shù)據(jù)管理(數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)瀏覽、空間集成數(shù)據(jù)無縫瀏覽);③數(shù)據(jù)更新功能;④數(shù)據(jù)檢查功能;⑤數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計分析功能;⑥土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)制圖與輸出功能;⑦系統(tǒng)維護功能(身份管理、權限設定)。根據(jù)實際需要，國家土地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以劃分為以下幾個模塊:數(shù)據(jù)入庫模塊、數(shù)據(jù)瀏覽模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊、數(shù)據(jù)檢查模塊、數(shù)據(jù)更新與維護模塊、制圖與輸出模塊和系統(tǒng)維護模塊。(2)用戶界面需求。系統(tǒng)采用Client/Server的體系架構和標準的Windows界面設計。主要界面元素由菜單、工具欄、狀態(tài)欄、可視化客戶區(qū)、系統(tǒng)對話框等構成;系統(tǒng)要求符合傳統(tǒng)的Windows操作習慣。(3)安全保密需求。根據(jù)《全國國土資源信息網(wǎng)絡系統(tǒng)安全管理規(guī)定》的要求，本系統(tǒng)在日常運行、管理與維護工作中將制定具體的安全管理規(guī)定及相關制度，做到專人專職專責負責，保障系統(tǒng)的安全運行。

3系統(tǒng)設計開發(fā)

3.1 數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)主要包含的功能模塊有:數(shù)據(jù)質檢、規(guī)劃成果數(shù)據(jù)入庫(規(guī)劃空間數(shù)據(jù)入庫、規(guī)劃指標數(shù)據(jù)入庫、規(guī)劃報告數(shù)據(jù)入庫、元數(shù)據(jù)入庫)、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)管理(數(shù)據(jù)查詢、錄入、刪除、更新，元數(shù)據(jù)編目與查詢，歷史數(shù)據(jù)管理)、數(shù)據(jù)查詢(空間位置查詢、屬性查詢)、空間分析(統(tǒng)計分析、緩沖區(qū)分析、空間關系分析)、數(shù)據(jù)輸出(符號化、專題制圖、統(tǒng)計查詢結果輸出)等。數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)功能結構如圖1所示。

(1) 數(shù)據(jù)入庫。包括:①空間數(shù)據(jù)。需要入庫的數(shù)據(jù)包括各行政區(qū)域的空間數(shù)據(jù)、指標表數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)以及文檔數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)主要包括各行政區(qū)劃單位的數(shù)字線劃數(shù)據(jù)(PGDB格式數(shù)據(jù))，PGDB格式數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結構如表1所示。系統(tǒng)支持多種類型的數(shù)據(jù)入庫:矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、成果資料數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、斷面點數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)入庫支持的數(shù)據(jù)格式有:Shape File，Coverage，以及以個人空間數(shù)據(jù)庫存儲的矢量數(shù)據(jù)。支持多幅批量入庫，多幅批量入庫時，可以使用數(shù)據(jù)入庫對照表，來減少或避免數(shù)據(jù)入庫時大量的數(shù)據(jù)重命名工作。柵格數(shù)據(jù)入庫滿足以IMAGE，GRID，TIFF等ArcGIS常用格式存儲的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)的入庫，入庫時支持多幅影像的鑲嵌。元數(shù)據(jù)入庫工具用于數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型、衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)等的元數(shù)據(jù)錄入操作。錄入界面采用表單樣式，易用、易懂。成果資料入庫提供單文件、多文件、單目錄、多目錄等多種入庫方式。斷面點入庫支持斷面點斷面信息的批量錄入。

(2) 系統(tǒng)功能。①數(shù)據(jù)瀏覽。數(shù)據(jù)瀏覽作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)最基本的功能，提供豐富的多比例尺、多種類型、多時態(tài)的地理信息的可視化圖形表現(xiàn)，提供多種數(shù)據(jù)類型的復合表現(xiàn)，提供豐富的數(shù)據(jù)瀏覽工具方便快捷地對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)或者本地數(shù)據(jù)進行瀏覽查看。圖層順序調整:提供多種圖層順序調整方式，包括手動、按圖層類型重排、按圖層名稱重排;坐標定位:可實現(xiàn)坐標定位、多邊形定位、導入坐標文件進行定位;縮放到圖層:打開圖層以后，通過此功能，可實現(xiàn)圖層的全范圍瀏覽;縮放到圖層可見比例尺范圍:對于設置了參考比例尺的圖層，直接縮放到可見范圍;縮放到選擇集:對選擇集實現(xiàn)快速定位。②統(tǒng)計分析。統(tǒng)計相關屬性數(shù)據(jù)，提供靈活、通用的圖表、報表工具，如線狀圖、柱狀圖、餅圖等來對各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)結果進行分析，并可對結果進行打印輸出。除此之外，該模塊還具有以下特點:統(tǒng)計目標可以跨一個或多個圖層;統(tǒng)計范圍可以任意指定，可以是全市域、單個或多個行政區(qū)、用戶自定義范圍等;可對統(tǒng)計的目標進行過濾，只統(tǒng)計圖層中用戶關注的類型;多種統(tǒng)計方法、靈活多樣的統(tǒng)計結果表達樣式;統(tǒng)計設定可進行保存。③數(shù)據(jù)輸出。作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要功能之一，系統(tǒng)提供以下輸出方式:矢量數(shù)據(jù)輸出，可輸出任意圖層、任意范圍的數(shù)據(jù)為SHP或DWG格式;柵格數(shù)據(jù)輸出，可輸出任意范圍的影像或DEM數(shù)據(jù)為圖片;地圖制圖，系統(tǒng)提供功能強大全面的制圖整飾功能，可自動生成圖例、十字絲等整飾元素。制圖主要提供以下輸出形式:當前窗口打印、任意矩形范圍打印、任意多邊形范圍打印、標準圖幅打印。④編輯工具箱。系統(tǒng)提供強大的數(shù)據(jù)編輯功能，包括基本的添加要素，刪除要素，編輯要素屬性，高級的有要素節(jié)點編輯，要素之間的拓撲操作。⑤歷史數(shù)據(jù)管理。系統(tǒng)可以查看所有更改時間點的數(shù)據(jù)，對不同時間點的數(shù)據(jù)可以進行對比顯示，同時支持對不同時間點數(shù)據(jù)的提取操作。⑥輔助工具。系統(tǒng)提供了多個輔助工具:數(shù)據(jù)投影轉換工具能將數(shù)據(jù)從某一坐標系投影到另外的坐標系下。Vct格式數(shù)據(jù)轉換工具能實現(xiàn)Vct數(shù)據(jù)到PGDB格式數(shù)據(jù)的互相轉換。GML格式數(shù)據(jù)轉換工具能實現(xiàn)GML數(shù)據(jù)與PGDB格式數(shù)據(jù)的互相轉換。

3.2 ArcSDE矢量數(shù)據(jù)入庫

(1) ArcSDE簡介。ArcSDE是空間數(shù)據(jù)與GIS程序之間的一個重要的“通路”，它是一種中間件，使用它可以將ArcGIS等程序與普通關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)聯(lián)系起來當作一個地理數(shù)據(jù)庫使用，這些關系數(shù)據(jù)庫既包括如Access數(shù)據(jù)庫，也包括類似Ooracle和SQL Server的分布式DBMS;同時ArcSDE for Coverages系統(tǒng)，也可以以只讀的方式訪問諸如Coverage、Shapefile、ArcSotrm等基于文件的數(shù)據(jù)。

(2) ArcSDE空間數(shù)據(jù)的邏輯存儲結構。以要素類transformersnt為例，其組成表包括:Business Table(B表)、Feature Table(F表)、Spatial Index Table(S表)、Delta Table、The Network Tables、The Raster Data Tables。SDE主要通過用戶業(yè)務表(Business Table)、柵格列表(Raster Columns Table)、柵格表(Raster Table)、波段表(Raster Band Table)、數(shù)據(jù)塊表(Raster Blocks Table)、輔助表(Raster Auxiliary Table)6張表來實現(xiàn)對影像數(shù)據(jù)的存儲和管理。

(3) 入庫過程。ArcSDE將入庫的空間數(shù)據(jù)以關系數(shù)據(jù)庫表的形式存儲在DBMS中，并通過一系列的約束、關聯(lián)和觸發(fā)器等機制使空間數(shù)據(jù)能有效地存儲于DBMS中。它實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的海量存儲，并為空間數(shù)據(jù)模型的擴展和互操作打下了良好的基礎。

3.3 系統(tǒng)開發(fā)概述

土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用客戶端/服務器(C/S)的系統(tǒng)運行模式。采用當前流行的大型關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle 10g作為支撐系統(tǒng)數(shù)據(jù)層;以Arc GIS SDE空間數(shù)據(jù)庫引擎為主體、其他中間件技術相輔的中間件技術構建系統(tǒng)中間層;基于Arc Engine開發(fā)包括數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)管理與更新、信息查詢統(tǒng)計、數(shù)據(jù)制圖、系統(tǒng)維護管理等功能模塊的系統(tǒng)應用層。系統(tǒng)嚴格遵循三層體系結構，靈活運行服務器、客戶機的工作模式，達到數(shù)據(jù)入庫、質檢、管理、分析、信息提取應用的全部功能需求。系統(tǒng)開發(fā)中要注意的重點與難點問題是:ArcSDE版本不同造成空間索引重建的問題以及空間數(shù)據(jù)入庫問題。以空間數(shù)據(jù)入庫為例，由于入庫數(shù)據(jù)量大，而且可能是多個數(shù)據(jù)的批量入庫，而且對每個要素類還可能要單獨計算其空間索引，所以這可能是一個相當耗時的長過程，因此要將入庫進度展示在界面上。具體做法是準備2個進度條，一個進度條顯示所有要素類入庫的總進度，另一個則顯示單個要素類的入庫進度。單個要素類的要素數(shù)量如果在1 000條以上，則每1 000條調用一次IFeatureCursor的Flush方法將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。如果入庫失敗，還應該將入庫失敗的可能原因提示出來，以便用戶調整數(shù)據(jù)后重新執(zhí)行入庫操作。這樣既保證了入庫的效率，又保證用戶界面的友好。

4系統(tǒng)建設中需要注意的幾個問題

為滿足土地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設的需要，提供更為便利的操作環(huán)境，做好目前的土地利用總體規(guī)劃修編工作，數(shù)據(jù)庫建設中需要注意以下幾個問題。

(1) 土地規(guī)劃用途分類與土地利用現(xiàn)狀分類的轉換?，F(xiàn)行土地規(guī)劃用途分類參照《市縣鄉(xiāng)三級土地利用總體規(guī)劃編制規(guī)程(2010.3)》執(zhí)行，規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設應解決土地分類的轉換，并可以人工調整土地分類的對應轉換關系。以現(xiàn)狀分類中工業(yè)用地為例，工業(yè)用地對應的規(guī)劃分類包括城鎮(zhèn)用地、農村居民點用地、其他獨立建設用地，其分類的對應關系應根據(jù)規(guī)程調整。

(2) 自由圖幅數(shù)據(jù)間圖斑融合。分幅數(shù)據(jù)按圖幅進行采集的，有的地類圖斑可能會跨幾幅圖，我們可以將屬于同一個村的被分幅線切斷的地類圖斑，按規(guī)劃用地范圍、地類代碼、圖塊編號等字段進行融合，形成一個圖斑，此類情況常見于開發(fā)區(qū)、園區(qū)土地利用總體規(guī)劃。將地類圖斑層數(shù)據(jù)讀取出來，選擇所屬的LOCALID、QSID、DWID(指屬于同一用地范圍)及地類代碼DLDM、圖斑編號TBBH等字段，系統(tǒng)會自動將按此條件下的地類圖斑進行融合，檢查無誤后進行入庫。并可以自由圖幅出圖，形成依比例尺圖幅框和制圖整飾。

(3) 分層數(shù)據(jù)間圖斑融合。分層數(shù)據(jù)間圖斑融合是指以土地利用現(xiàn)狀圖為工作底圖，當我們以一個圖層作為規(guī)劃圖層，疊加到現(xiàn)狀底圖上時，系統(tǒng)會自動將按此條件下的地類圖斑進行融合，檢查無誤后進行入庫。同時，在出圖時，應根據(jù)情況選擇是否顯示現(xiàn)狀地類，即在規(guī)劃的用地范圍內，顯示現(xiàn)狀的地類符號。

當前，在編制土地利用總體規(guī)劃時，更加注重與城市用地規(guī)劃、工業(yè)用地規(guī)劃等規(guī)劃的銜接，這也對土地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設提出了新的要求，數(shù)據(jù)庫的建設應更加具體地反映城市發(fā)展的思路和用地布局，及時更新數(shù)據(jù)庫的結構和信息，為保護耕地，確保建設用地有序增加，大力推進節(jié)約集約用地，保障規(guī)劃的有效實施提供更為有效的服務平臺。

主要參考文獻

[1] 梁宇哲，羅宏明，等.廣東省土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫標準建設與應用[J].廣東土地科學，2009(3).

[2] 張偉琳，葉華平，等.ArcSDE技術在土地數(shù)據(jù)庫建設中的應用[J].物流工程與管理，2009(3).