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1、 电子体系框架论文：土地规划数据库管理系统设计与应用研究 摘 要随着城市建设不断发展,土地的级别与相关信息也会动态变化,而且变化周期越来越短。因此,动态更新各类土地基本信息已成为科学管理土地的日常性工作,并逐渐成为基础性工作。如何开发新一代的土地规划信息系统,完善空间数据管理方法,提升软件的可扩展性,便成为亟待解决的问题。本文首先分析了土地规划数据库管理系统开发的应用前景,然后从系统设计的需求,以及数据库管理子系统、ArcSDE矢量数据入库等方面加以分析,对系统的设计理念进行论述。 关键词 土地规划; 数据库管理系统; 设计与应用 1土地规划数据库管理系统的应用前景分析 目前,新疆维吾尔自治区
2、土地利用总体规划(2006-2020年)已通过国土资源部审查,地(州、市)、县(市)、乡(镇)级土地利用总体规划工作正在启动当中,土地规划数据库管理系统依据县(市)级土地利用规划数据库标准(试行)设计和应用,以实现各级土地利用规划数据库的网络互联和信息共享。 在土地利用规划与地区经济发展决策方面,发达国家大多数都已完成基于GIS和Internet技术的国家级土地信息系统建设,并发挥了重要的支持作用。例如,美国、加拿大、荷兰和澳大利亚的土地信息系统建设已经作为国家基础地理信息系统(NSDI)建设的重要组成部分。在国内,土地信息系统建设由于涉及大量的空间数据计算与分析,计算复杂,工作量大,各部门单
3、位使用的数据格式不一样,平台也不统一,因此在数据共享和互操作等方面存在一定的问题。对于土地规划系统信息化的研究多集中在我国的发达城市,例如武汉瑞得信息工程有限责任公司开发的瑞得土地利用规划系统(RDLP)、南方数码公司开发的南方土地利用规划信息系统等,而土地管理的信息化建设对于欠发达的西部地区却相对落后。因此如何利用新的GIS技术,开发出新一代的土地规划信息系统,完善空间数据管理方法,提升软件的可扩展性,使它能在不同的城市根据用户不同的需要扩展相应的功能具有十分重要的意义。 2系统设计的需求分析 (1) 功能性需求。土地规划数据库管理系统需要满足如下功能需求:标准数据入库;海量数据管理(数据查
4、询、数据浏览、空间集成数据无缝浏览);数据更新功能;数据检查功能;数据查询统计分析功能;土地利用规划数据制图与输出功能;系统维护功能(身份管理、权限设定)。根据实际需要,国家土地规划数据库管理系统可以划分为以下几个模块:数据入库模块、数据浏览模块、数据查询模块、数据统计分析模块、数据检查模块、数据更新与维护模块、制图与输出模块和系统维护模块。(2)用户界面需求。系统采用Client/Server的体系架构和标准的Windows界面设计。主要界面元素由菜单、工具栏、状态栏、可视化客户区、系统对话框等构成;系统要求符合传统的Windows操作习惯。(3)安全保密需求。根据全国国土资源信息网络系统安
5、全管理规定的要求,本系统在日常运行、管理与维护工作中将制定具体的安全管理规定及相关制度,做到专人专职专责负责,保障系统的安全运行。 3系统设计开发 3.1 数据库管理子系统 数据库管理子系统主要包含的功能模块有:数据质检、规划成果数据入库(规划空间数据入库、规划指标数据入库、规划报告数据入库、元数据入库)、数据更新、数据编辑、数据管理(数据查询、录入、删除、更新,元数据编目与查询,历史数据管理)、数据查询(空间位置查询、属性查询)、空间分析(统计分析、缓冲区分析、空间关系分析)、数据输出(符号化、专题制图、统计查询结果输出)等。数据库管理子系统功能结构如图1所示。 (1) 数据入库。包括:空间
6、数据。需要入库的数据包括各行政区域的空间数据、指标表数据、元数据以及文档数据。空间数据主要包括各行政区划单位的数字线划数据(PGDB格式数据),PGDB格式数据的数据结构如表1所示。系统支持多种类型的数据入库:矢量数据、栅格数据、成果资料数据、元数据、断面点数据。矢量数据入库支持的数据格式有:Shape File,Coverage,以及以个人空间数据库存储的矢量数据。支持多幅批量入库,多幅批量入库时,可以使用数据入库对照表,来减少或避免数据入库时大量的数据重命名工作。栅格数据入库满足以IMAGE,GRID,TIFF等ArcGIS常用格式存储的数字高程模型数据和卫星遥感影像数据的入库,入库时支持
7、多幅影像的镶嵌。元数据入库工具用于数字线划图、数字高程模型、卫星遥感影像数据等的元数据录入操作。录入界面采用表单样式,易用、易懂。成果资料入库提供单文件、多文件、单目录、多目录等多种入库方式。断面点入库支持断面点断面信息的批量录入。 (2) 系统功能。数据浏览。数据浏览作为数据库系统最基本的功能,提供丰富的多比例尺、多种类型、多时态的地理信息的可视化图形表现,提供多种数据类型的复合表现,提供丰富的数据浏览工具方便快捷地对数据库中的数据或者本地数据进行浏览查看。图层顺序调整:提供多种图层顺序调整方式,包括手动、按图层类型重排、按图层名称重排;坐标定位:可实现坐标定位、多边形定位、导入坐标文件进行
8、定位;缩放到图层:打开图层以后,通过此功能,可实现图层的全范围浏览;缩放到图层可见比例尺范围:对于设置了参考比例尺的图层,直接缩放到可见范围;缩放到选择集:对选择集实现快速定位。统计分析。统计相关属性数据,提供灵活、通用的图表、报表工具,如线状图、柱状图、饼图等来对各种统计数据结果进行分析,并可对结果进行打印输出。除此之外,该模块还具有以下特点:统计目标可以跨一个或多个图层;统计范围可以任意指定,可以是全市域、单个或多个行政区、用户自定义范围等;可对统计的目标进行过滤,只统计图层中用户关注的类型;多种统计方法、灵活多样的统计结果表达样式;统计设定可进行保存。数据输出。作为数据库系统的重要功能之
9、一,系统提供以下输出方式:矢量数据输出,可输出任意图层、任意范围的数据为SHP或DWG格式;栅格数据输出,可输出任意范围的影像或DEM数据为图片;地图制图,系统提供功能强大全面的制图整饰功能,可自动生成图例、十字丝等整饰元素。制图主要提供以下输出形式:当前窗口打印、任意矩形范围打印、任意多边形范围打印、标准图幅打印。编辑工具箱。系统提供强大的数据编辑功能,包括基本的添加要素,删除要素,编辑要素属性,高级的有要素节点编辑,要素之间的拓扑操作。历史数据管理。系统可以查看所有更改时间点的数据,对不同时间点的数据可以进行对比显示,同时支持对不同时间点数据的提取操作。辅助工具。系统提供了多个辅助工具:数
10、据投影转换工具能将数据从某一坐标系投影到另外的坐标系下。Vct格式数据转换工具能实现Vct数据到PGDB格式数据的互相转换。GML格式数据转换工具能实现GML数据与PGDB格式数据的互相转换。 3.2 ArcSDE矢量数据入库 (1) ArcSDE简介。ArcSDE是空间数据与GIS程序之间的一个重要的“通路”,它是一种中间件,使用它可以将ArcGIS等程序与普通关系数据库系统联系起来当作一个地理数据库使用,这些关系数据库既包括如Access数据库,也包括类似Ooracle和SQL Server的分布式DBMS;同时ArcSDE for Coverages系统,也可以以只读的方式访问诸如Cov
11、erage、Shapefile、ArcSotrm等基于文件的数据。(2) ArcSDE空间数据的逻辑存储结构。以要素类transformersnt为例,其组成表包括:Business Table(B表)、Feature Table(F表)、Spatial Index Table(S表)、Delta Table、The Network Tables、The Raster Data Tables。SDE主要通过用户业务表(Business Table)、栅格列表(Raster Columns Table)、栅格表(Raster Table)、波段表(Raster Band Table)、数据块表(
12、Raster Blocks Table)、辅助表(Raster Auxiliary Table)6张表来实现对影像数据的存储和管理。 (3) 入库过程。ArcSDE将入库的空间数据以关系数据库表的形式存储在DBMS中,并通过一系列的约束、关联和触发器等机制使空间数据能有效地存储于DBMS中。它实现空间数据的海量存储,并为空间数据模型的扩展和互操作打下了良好的基础。 3.3 系统开发概述 土地利用规划数据库管理系统采用客户端/服务器(C/S)的系统运行模式。采用当前流行的大型关系数据库系统Oracle 10g作为支撑系统数据层;以Arc GIS SDE空间数据库引擎为主体、其他中间件技术相辅的中
13、间件技术构建系统中间层;基于Arc Engine开发包括数据入库、数据管理与更新、信息查询统计、数据制图、系统维护管理等功能模块的系统应用层。系统严格遵循三层体系结构,灵活运行服务器、客户机的工作模式,达到数据入库、质检、管理、分析、信息提取应用的全部功能需求。系统开发中要注意的重点与难点问题是:ArcSDE版本不同造成空间索引重建的问题以及空间数据入库问题。以空间数据入库为例,由于入库数据量大,而且可能是多个数据的批量入库,而且对每个要素类还可能要单独计算其空间索引,所以这可能是一个相当耗时的长过程,因此要将入库进度展示在界面上。具体做法是准备2个进度条,一个进度条显示所有要素类入库的总进度
14、,另一个则显示单个要素类的入库进度。单个要素类的要素数量如果在1 000条以上,则每1 000条调用一次IFeatureCursor的Flush方法将数据写入数据库。如果入库失败,还应该将入库失败的可能原因提示出来,以便用户调整数据后重新执行入库操作。这样既保证了入库的效率,又保证用户界面的友好。 4系统建设中需要注意的几个问题 为满足土地规划数据库建设的需要,提供更为便利的操作环境,做好目前的土地利用总体规划修编工作,数据库建设中需要注意以下几个问题。 (1) 土地规划用途分类与土地利用现状分类的转换。现行土地规划用途分类参照市县乡三级土地利用总体规划编制规程(2010.3)执行,规划数据库
15、的建设应解决土地分类的转换,并可以人工调整土地分类的对应转换关系。以现状分类中工业用地为例,工业用地对应的规划分类包括城镇用地、农村居民点用地、其他独立建设用地,其分类的对应关系应根据规程调整。 (2) 自由图幅数据间图斑融合。分幅数据按图幅进行采集的,有的地类图斑可能会跨几幅图,我们可以将属于同一个村的被分幅线切断的地类图斑,按规划用地范围、地类代码、图块编号等字段进行融合,形成一个图斑,此类情况常见于开发区、园区土地利用总体规划。将地类图斑层数据读取出来,选择所属的LOCALID、QSID、DWID(指属于同一用地范围)及地类代码DLDM、图斑编号TBBH等字段,系统会自动将按此条件下的地
16、类图斑进行融合,检查无误后进行入库。并可以自由图幅出图,形成依比例尺图幅框和制图整饰。 (3) 分层数据间图斑融合。分层数据间图斑融合是指以土地利用现状图为工作底图,当我们以一个图层作为规划图层,叠加到现状底图上时,系统会自动将按此条件下的地类图斑进行融合,检查无误后进行入库。同时,在出图时,应根据情况选择是否显示现状地类,即在规划的用地范围内,显示现状的地类符号。 当前,在编制土地利用总体规划时,更加注重与城市用地规划、工业用地规划等规划的衔接,这也对土地规划数据库的建设提出了新的要求,数据库的建设应更加具体地反映城市发展的思路和用地布局,及时更新数据库的结构和信息,为保护耕地,确保建设用地有序增加,大力推进节约集约用地,保障规划的有效实施提供更为有效的服务平台。 主要参考文献 1 梁宇哲,罗宏明,等.广东省土地利用规划数据库标准建设与应用J.广东土地科学,2009(3). 2 张伟琳,叶华平,等.ArcSDE技术在土地数据库建设中的应用J.物流工程与管理,2009(3).