土地集約利用數據庫實時更新系統的研制

張翠英，余學祥，趙興旺

(安徽理工大學測繪學院，安徽 淮南　232001)

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土地集約利用數據庫實時更新系統的研制

張翠英，余學祥，趙興旺

(安徽理工大學測繪學院，安徽 淮南232001)

摘要：針對PDA產品信息采集不全、屏幕小不易圖形編輯、維護保管難及數據庫更新不及時等問題，文章將更新數據的編輯、審核和更新入庫功能移至服務器端。在系統結構設計、數據庫設計以及功能設計等基礎上，利用組件式GIS開發、空間數據拓撲分析、軟件系統集成、地理建模等先進技術，對土地集約利用數據庫實時更新系統進行開發，實現了土地集約利用評價數據庫采集和更新內外業一體化，進而實現與“土地集約利用終端系統”的完美對接，為土地集約利用評價系統提供了實時、準確的數據源。

關鍵詞：土地集約利用；ArcEngine；地理數據庫；系統結構設計；模型構造器

引文格式：張翠英，余學祥，趙興旺.土地集約利用數據庫實時更新系統的研制[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、工業化進程，需要占用大量的土地資源，同時保護生態環境促進持續發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構調整、解決土地供求矛盾的重要內容。提高監測土地數據的準確性、權威性和現勢性,實現土地利用的動態評價，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、GNSS CORS技術、“3G”網絡通訊技術開發的PDA產品，雖然能滿足土地集約利用變更調查功能上的需求，但普通的PDA產品屏幕不大，在外業使用中存在復雜功能難以操作、對信息采集不全或審核有誤等影響數據質量的問題，另外PDA對服務器端的地理數據庫難以實時更新和維護[1-2]，因此如何在服務器端對變更數據及時地進行審核、后處理以及維護管理便成為亟待解決的一個問題。

1系統背景介紹

“淮南市城市土地集約化利用‘3S’技術支撐系統研究”課題，旨在借助以遙感、全球導航衛星系統和地理信息系統為內容的“3S”集成技術，形成變更數據采集、數據庫更新、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支持。其中：“土地集約利用調查實時數據采集終端系統V1.0”(以下簡稱“土地集約利用終端系統”)是基于Mobile GIS的集約土地測量系統，系統硬件主要由PDA、全站儀、GPS接收機組成，功能主要分為調查、測量、傳輸和數據4部分。調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)方式實現測量裝備、PDA、數據處理服務器三者間的數據傳輸與共享；而數據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“土地集約利用數據庫實時更新系統”，完成與“土地集約利用終端系統”的對接，在實現土地集約利用數據庫實時更新的同時，也為“土地集約利用評價系統”提供準確、及時、動態的土地集約利用信息，實現數據采集移動終端與土地資源集約化利用評價系統之間交互的信息管理。

2系統分析與設計

2.1系統業務流程分析

利用PDA對土地集約利用變更數據采集完畢，通過無線網絡發送到數據處理中心，然后由服務器端的“土地集約利用數據庫實時更新系統”，完成對數據的實時接收、編輯、后處理以及入庫等操作的過程，減少了PDA上對數據編輯處理不方便的弊端，同時實現野外土地變更測量與土地利用數據的實時更新。

系統更新空間數據庫之前，首先對接收的數據進行審批，及時發現和修改不合理的變更內容，從而避免頻繁修改空間數據庫[4]。在此基礎上，完成空間數據庫的增量更新。系統的具體業務流程如圖1所示。

圖1　系統業務流程圖

2.2系統結構設計

系統選擇Visual Studio 2010 C#.NET、ArcEngine9.3和Microsoft Office 2003作為開發平臺，數據庫管理系統選擇的是SQL Server2008，對于土地集約利用數據庫和基礎地理數據庫則存放在文件地理數據庫中。系統采用C/S系統架構，由用戶界面層、業務邏輯層和數據服務層三層模型構成[5-6]。其中：用戶界面層是客戶端的承載層；業務邏輯層主要負責接收、編輯和更新空間數據信息；數據服務層是確保功能實現的基礎和支撐，系統架構如圖2所示。

圖2　系統架構圖

2.3系統功能模塊設計

系統目標是能夠實時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據庫，對土地集約利用信息進行補充、更新，保持其現勢性、準確性。系統功能主要包括：工程管理、用戶管理、基本功能、用戶連接管理以及數據庫更新等功能，系統功能模塊如圖3所示。

圖3　系統功能模塊圖

2.4數據結構設計

系統考慮終端數據采集系統和土地集約利用評價模塊，采用以項目為單元對數據進行統一組織和管理的，對矢量數據結構采用項目-圖層-圖形要素的三級模式進行設計，項目文件包括底圖文件、結果數據和地理數據庫。

為了制圖、顯示和分析，系統將地理數據存儲在文件數據庫(File Geodatabase)中，通過分層對地理數據進行統一組織和管理[7-8]，依據《開發區土地集約利用評價規程》(試行)和《開發區土地集約利用評價數據庫標準》(試行)，地理數據主要包括土地集約利用要素信息、開發區信息、典型企業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、其他城鎮建設用地、已建成農村建設用地、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用地、已經供應尚未建成土地、已達到供地條件未供應土地、未達到供地條件的土地、江河湖泊泄洪、滯洪區土地、自然、生態保護區土地、其他不可建設土地。

另外，土地集約利用數據是以土地利用現狀圖為基礎，參考評價區域內的土地利用總體規劃與城市發展總體規劃而建立的，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系，將原始圖件地類要素轉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，對于權屬范圍發生變化之前的地塊要素，亦存儲在文件數據庫中，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，統計的地塊信息僅來源于顯示的地塊要素。

3系統關鍵技術與實現

3.1網絡通訊技術

采集終端PDA進行土地利用數據采集，具有點位精度高、監管效率高、作業條件要求低、操作簡便、視覺直觀等優勢，但若將采集的坐標、圖形、圖像等信息實時、快速地傳送到數據處理中心，離不開網絡通訊技術[13-14]。PDA利用無線網絡以及傳輸模塊訪問Internet網絡，從而與該系統建立連接；對于數據中心可以直接通過有線連接到Internet上，實現移動端與數據中心的數據共享。

在網絡編程中土地集約利用數據庫更新系統作為服務器端，移動終端作為客戶端。根據終端數據采集系統的要求和特點，客戶端需要與服務器建立連接并能發送和接收消息，服務器需要同時與多個客戶通信并能同時發送和接收消息。

為了實現以上要求，必須滿足以下幾個條件：①服務器必須能夠與多個客戶建立聯系；②服務器必須能夠從客戶端異步讀取數據并能在任何時刻向客戶端發送消息；③客戶端必須能夠從服務器異步讀取數據并能在任何時刻向服務器發送消息。

3.2地理數據庫更新技術

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，如何通過系統直接、快速地對相關圖斑進行更新，是該系統需要解決的核心問題。空間數據庫的增量更新流程如圖4所示。

圖4　地理數據庫更新流程圖

依據上述圖斑入庫—更新流程，系統利用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工具和數據串聯成復雜的地理處理模型；直接在應用程序中調用該模型來完成土地集約利用數據庫的更新。相應地圖更新步驟如圖5所示。

圖5　地圖更新操作圖

4結語

土地集約利用數據庫更新系統實時地接收數據，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”之間數據的遠程融合與互交換，減輕了PDA工作壓力，同時增強了數據編輯精度和數據庫安全性，簡化了地理數據庫更新流程，為土地集約利用評價系統提供了實時、準確的數據源，對土地利用監測與更新的動態管理有著重要的意義。但考慮到PDA靠無線網絡信息傳輸速率較低、傳輸性能易受障礙物影響等問題，系統中土地利用信息的接收、處理方法以及數據庫更新模式在具體實踐中還有待進一步研究。

參考文獻：

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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：陶衛衛

基金項目：安徽省自然科學基金資助項目(1408085QD72)；安徽省國土資源科技科研項目(2011-K-22)和安徽理工大學青年教師科學研究基金(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研究工作；E-mail：vicky8453@126.com

中圖分類號：F302；TU411.01

文獻標識碼：B