北京市村莊規(guī)劃地理信息數(shù)據(jù)庫設計與實現(xiàn)

裴蓮蓮 ，唐建智

(1.北京市測繪設計研究院，北京 100038; 2.城市空間信息工程北京市重點實驗室，北京 100038)

1 引 言

為有效管理新農(nóng)村建設工作中各階段的各類規(guī)劃成果，北京市新農(nóng)村建設領(lǐng)導小組綜合辦公室和北京市規(guī)劃委員會決定建立一個涵蓋北京市市域規(guī)劃、體系規(guī)劃、村莊規(guī)劃、村莊建設用地地形圖、村莊經(jīng)濟、人口、村莊規(guī)劃實施的大型空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)以空間位置為基礎(chǔ)，科學管理新農(nóng)村建設各階段資源成果，為農(nóng)村規(guī)劃、建設、實施、監(jiān)督提供表現(xiàn)直觀、科學精確的數(shù)據(jù)支持和決策支持服務。

北京市村莊規(guī)劃地理信息數(shù)據(jù)庫將涉及的不同單位或部門提供的多種格式的專題數(shù)據(jù)進行重新組織與整理。通過制定北京市村莊規(guī)劃信息數(shù)據(jù)庫標準，對市域規(guī)劃、村莊規(guī)劃、體系規(guī)劃、村莊用地分類、村莊經(jīng)濟、人口等村莊規(guī)劃成果數(shù)據(jù)的加工入庫，建立一個集北京市村莊現(xiàn)狀信息、村莊規(guī)劃專題信息、村莊經(jīng)濟、人口信息以及基礎(chǔ)地理信息的綜合數(shù)據(jù)庫。

2 數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)設計

村莊規(guī)劃管理地理信息數(shù)據(jù)庫的建立主要通過數(shù)據(jù)加工、專題數(shù)據(jù)設計、核心數(shù)據(jù)庫等幾部分組成。數(shù)據(jù)加工是對從各個單位收集的數(shù)據(jù)進行整理，對數(shù)據(jù)制定整理加工方案，按照方案的要求對數(shù)據(jù)進行加工;然后將數(shù)據(jù)的內(nèi)容分為6 大專題數(shù)據(jù)，依據(jù)專題數(shù)據(jù)設計專題圖層。村莊規(guī)劃專題圖層的結(jié)果是反映在核心數(shù)據(jù)庫中村莊專題圖層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、空間專題圖層、屬性數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)設計如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線圖

3 數(shù)據(jù)庫詳細設計

3.1 數(shù)據(jù)庫管理平臺的選擇

對于一個GIS 應用系統(tǒng)來說，作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺的空間數(shù)據(jù)庫的性能則在很大程度上決定了整個系統(tǒng)的性能［1］。在北京市村莊規(guī)劃管理地理信息系統(tǒng)建設中，空間數(shù)據(jù)庫平臺的選擇顯得尤為重要。村莊規(guī)劃成果涉及遙感影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)以及其他統(tǒng)計數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)量巨大，而商業(yè)性數(shù)據(jù)庫軟件對空間數(shù)據(jù)的支持又不夠，空間數(shù)據(jù)庫引擎可以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的有效存儲和管理［2］。ArcSDE(Spatial Database Engine)是Esri 推出的空間數(shù)據(jù)庫解決方案，它在現(xiàn)有的關(guān)系或?qū)ο箨P(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行空間擴展，可以將空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)集成在目前絕大多數(shù)的商用DBMS 中［3］。因此在本次建設中引入ArcSDE 作為空間數(shù)據(jù)存儲和管理引擎，利用Oracle 數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)完整性等方面的先進技術(shù)手段，將海量空間數(shù)據(jù)有機地組織和管理起來，并通過其內(nèi)部異步緩沖、空間索引等機制，提供更對空間數(shù)據(jù)的多用戶高效的并發(fā)訪問，實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)的有效組織和管理［4］。對于空間數(shù)據(jù)，通過ArcSDE 空間數(shù)據(jù)引擎，將海量的空間數(shù)據(jù)導入并存儲在Oracle 大型商用數(shù)據(jù)庫中;對于屬性數(shù)據(jù)，則可直接在Oracle 中創(chuàng)建屬性數(shù)據(jù)表。

3.2 數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設計

針對項目建設中涉及的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和各類村莊規(guī)劃成果的特點，將數(shù)據(jù)從內(nèi)容上分為6 大類:市域規(guī)劃、體系規(guī)劃、村莊規(guī)劃、規(guī)劃實施、基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)，如圖1所示。

(1)市域規(guī)劃分為:中心城規(guī)劃、新城規(guī)劃和鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃。中心城規(guī)劃分為規(guī)劃中心城中心地區(qū)和規(guī)劃中心城邊緣集團，主要表示規(guī)劃要素的名稱和范圍;規(guī)劃新城主要表示規(guī)劃新城的名稱和規(guī)劃范圍;規(guī)劃鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要表示已批總體規(guī)劃的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、已批控制性詳細規(guī)劃的鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及規(guī)劃審批的發(fā)文、審批時間、是否修編等內(nèi)容。

(2)體系規(guī)劃分為全市體系規(guī)劃、區(qū)縣體系規(guī)劃。體系規(guī)劃表示內(nèi)容包括:村莊體系分類、規(guī)劃主導產(chǎn)業(yè)、規(guī)劃公共服務設施、限建要素、區(qū)域性設施。

(3)村莊規(guī)劃專題數(shù)據(jù)包括規(guī)劃圖則和規(guī)劃文檔。規(guī)劃圖則包括:村莊(村域)用地現(xiàn)狀圖(規(guī)劃圖)、村莊公共服務設施規(guī)劃圖、村域道路交通規(guī)劃圖等。規(guī)劃文檔主要包括村莊基本情況、土地使用情況、供水情況、排污情況等。

(4)規(guī)劃實施包括村莊規(guī)劃項目和規(guī)劃后實施的項目進展情況。主要表示內(nèi)容有:工程名稱、工程規(guī)模、造價、開工日期、完成日期、完成進度等。

(5)基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)主要包括:行政區(qū)劃圖(道路，水系，居民地等共計80 層要素)、最新1∶ 1 萬(覆蓋全市)、1∶ 2 000(覆蓋六環(huán))地形圖。

(6)影像數(shù)據(jù)包括:最新1∶ 1 萬(覆蓋全市)、1∶ 2 000(覆蓋六環(huán))影像圖。

根據(jù)每類數(shù)據(jù)的特點、數(shù)據(jù)類型，將以上6 類數(shù)據(jù)，分成4 大數(shù)據(jù)庫進行存儲，即基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、規(guī)劃專題地理信息數(shù)據(jù)庫、村莊專題屬性數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫要存儲基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，規(guī)劃專題地理信息數(shù)據(jù)庫中主要存儲專題地理信息數(shù)據(jù)和土地利用專題數(shù)據(jù)，村莊專題屬性數(shù)據(jù)庫存儲非空間的村莊規(guī)劃成果和規(guī)劃實施數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)庫主要存儲規(guī)劃專題地理信息數(shù)據(jù)庫、村莊規(guī)劃專題屬性數(shù)據(jù)庫的歷史版本信息。

3.3 主要方案設計

(1)數(shù)據(jù)入庫及管理方案制訂

標準化是數(shù)據(jù)整理建庫、信息交換共享的前提［5］。在數(shù)據(jù)生產(chǎn)與信息整合中，必須嚴格遵照信息分類體系與編碼標準，分層處理、轉(zhuǎn)換入庫，統(tǒng)一存儲［6］。因此，在建庫過程中首先針對每一類村莊規(guī)劃專題數(shù)據(jù)提出詳細的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計，對村莊規(guī)劃管理需要的專題圖層結(jié)構(gòu)設計和各圖層中數(shù)據(jù)屬性字段結(jié)構(gòu)設計，對不同數(shù)據(jù)源制定相對應的入庫流程，并進行空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，同時要確?？臻g數(shù)據(jù)獲取后要按建庫要求將相鄰圖幅的相同要素連接起來構(gòu)成獨立完整的要素，而不是被圖幅分割的要素。最終數(shù)據(jù)庫中存儲的是各種帶有屬性數(shù)據(jù)的空間要素體。村莊規(guī)劃專題圖層設計包括對村莊規(guī)劃專題要素符號表示標準、形式、方法及符號庫等。

(2)數(shù)據(jù)加工入庫及質(zhì)量控制方案

對每一類村莊規(guī)劃專題數(shù)據(jù)提出詳細的數(shù)據(jù)加工方案，應包括數(shù)據(jù)加工的技術(shù)指標、加工方法、加工內(nèi)容以及數(shù)據(jù)精度等方面內(nèi)容。

(3)村莊規(guī)劃專題地圖制作方案

需要制定村莊規(guī)劃專題地圖制作的方案，包括村莊規(guī)劃專題要素符號表示標準、形式、方法及符號庫設計制作方案等。

(4)村莊編碼標準制定

為了實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和各類規(guī)劃成果數(shù)據(jù)之間的聯(lián)動，保證各類村莊規(guī)劃成果數(shù)據(jù)之間、與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的一致性。結(jié)合相關(guān)編碼標準，為北京市近4 000個村莊名稱進行了唯一編碼，以唯一編碼為紐帶，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換、整合、共享機制。編碼按照“市—區(qū)縣—鄉(xiāng)鎮(zhèn)—村莊”的組織方式，保證了每個村莊編碼的邏輯性和唯一性。例如110112302047 為通州區(qū)宋莊鎮(zhèn)關(guān)辛莊村的編碼。

3.4 空間圖層數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)組織

(1)空間圖層數(shù)據(jù)

在數(shù)據(jù)庫建設過程中，結(jié)合數(shù)據(jù)特點，將涉及的所有空間圖層數(shù)據(jù)分為10 個規(guī)劃專題類，分別是:規(guī)劃中心城面圖層、規(guī)劃新城圖層、規(guī)劃鄉(xiāng)鎮(zhèn)面圖層、體系規(guī)劃面圖層、限制要素陡坡線圖層、區(qū)域型設施圖層、村莊規(guī)劃圖層、用地分類圖層、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等。具體數(shù)據(jù)分類如表1所示。

表1 空間圖層數(shù)據(jù)分類

對空間圖層數(shù)據(jù)劃分專題之后對每類圖層進行組織設計，并設定屬性。如規(guī)劃中心城面圖層設計如表2所示。

表 規(guī)劃中心城面圖層 2

(2)屬性數(shù)據(jù)組織

在制圖過程中，一般為了快捷方便，較少考慮圖層的屬性信息，而建庫數(shù)據(jù)的屬性信息是一個重要組成部分因此，需要明確各制圖數(shù)據(jù)與建庫數(shù)據(jù)的對應關(guān)系，及時明確地建立屬性信息［7］。屬性數(shù)據(jù)庫由村莊規(guī)劃調(diào)查信息、村莊經(jīng)濟、人口信息、村莊規(guī)劃工程及實施工程信息、規(guī)劃圖片及規(guī)劃文檔信息組成，由相關(guān)部門提供的Excel 數(shù)據(jù)或者其他相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)分析、統(tǒng)計和轉(zhuǎn)換獲得，具體結(jié)構(gòu)及屬性字段按照各類專題數(shù)據(jù)情況制定。具體數(shù)據(jù)內(nèi)容如表3所示。

表3 屬性數(shù)據(jù)分類

針對每一類屬性數(shù)據(jù)，設計表結(jié)構(gòu)，如村莊規(guī)劃圖及規(guī)劃文檔信息的屬性字段包括村莊編號、村莊名稱、年份、文件類別、文件名稱、簡稱等，具體表結(jié)構(gòu)如表4所示。

表4 村莊規(guī)劃文檔結(jié)構(gòu)設計

4 數(shù)據(jù)加工

4.1 數(shù)據(jù)整理、加工方案

將各種類型的原始數(shù)據(jù)按格式分為村莊規(guī)劃成果說明文檔和圖則、村域用地現(xiàn)狀圖和規(guī)劃圖、村莊現(xiàn)狀調(diào)查表，根據(jù)內(nèi)容制定相應的數(shù)據(jù)整理、加工方案。

村莊規(guī)劃成果包括村莊規(guī)劃文檔和村莊規(guī)劃圖則。村莊規(guī)劃文檔為doc 格式，村莊規(guī)劃圖則為jpg 格式，主要包括村莊用地現(xiàn)狀圖、村域用地規(guī)劃圖等。村莊規(guī)劃文檔以及村莊規(guī)劃圖則按照要求加工為Word和jpg 格式后，通過“北京市村莊規(guī)劃管理地理信息系統(tǒng)”直接上傳入庫，以文件方式管理，具體入庫流程如圖2所示。

圖2 村莊規(guī)劃以及村莊規(guī)劃圖則入庫流程圖

村域用地現(xiàn)狀圖和村域用地規(guī)劃圖是將圖則原始數(shù)據(jù)為AutoCAD 的dwg 格式，經(jīng)過數(shù)據(jù)分層、數(shù)據(jù)整理、Label 點檢查、程序轉(zhuǎn)換、地塊屬性掛接、檢查等工作，最終轉(zhuǎn)換為ShapeFile 格式，通過ArcCatalog 導入到數(shù)據(jù)庫中，具體數(shù)據(jù)加工流程如圖3所示。

圖3 村域土地使用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)加工流程

村莊現(xiàn)狀調(diào)查表和村莊規(guī)劃項目屬性表數(shù)據(jù)從村莊規(guī)劃文檔提取后進行整理加工后，與北京市規(guī)劃委提供的村莊空間數(shù)據(jù)CenterCountry．Shp 關(guān)聯(lián)檢查后，通過ArcCatalog 導入數(shù)據(jù)庫中，具體流程如圖4所示。

圖4 村莊現(xiàn)狀調(diào)查和規(guī)劃項目屬性表入庫流程

4.2 數(shù)據(jù)檢查

數(shù)據(jù)入庫后，需要對入庫的數(shù)據(jù)成果進行兩級檢查一級驗收。村莊規(guī)劃文檔和村莊規(guī)劃圖則檢查，通過“北京市村莊規(guī)劃管理地理信息系統(tǒng)”，與村莊規(guī)劃成果原始資料逐個檢查，相應鏈接是否能正確打開，具體如圖5所示。村域土地使用現(xiàn)狀和村域土地使用規(guī)劃數(shù)據(jù)檢查，對數(shù)據(jù)庫中村域土地使用現(xiàn)狀和村域土地使用規(guī)劃兩層空間數(shù)據(jù)進行檢查。檢查內(nèi)容包括空間圖層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢查、村域編碼檢查、村域用地分類檢查、地塊空間位置、形狀、用地屬性檢查。村莊現(xiàn)狀調(diào)查和村莊規(guī)劃項目屬性表檢查，通過“北京市村莊規(guī)劃管理地理信息系統(tǒng)”，查詢以上屬性表已入庫的村莊，通過村莊屬性鏈接，打開村莊現(xiàn)狀調(diào)查表與村莊規(guī)劃項目數(shù)據(jù)表進行檢查，具體如圖6所示。

圖5 村莊規(guī)劃成果檢查

圖6 現(xiàn)狀調(diào)查屬性信息

5 結(jié) 論

通過北京市村莊規(guī)劃管理地理信息數(shù)據(jù)庫的建立，實現(xiàn)對市域規(guī)劃、體系規(guī)劃、村莊規(guī)劃、規(guī)劃實施、基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌管理;通過基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、規(guī)劃專題地理信息數(shù)據(jù)庫、村莊專題屬性數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫的設計，對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)匹配，實現(xiàn)對新農(nóng)村規(guī)劃成果的全方位管理，為政府決策農(nóng)村事務提供便捷的信息渠道，為規(guī)劃人員編制村莊規(guī)劃提供信息共享平臺。

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