《地籍管理信息系统时空数据分析及建模》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地籍管理信息系统时空数据分析及建模（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、地籍管理信息系统时空数据分析及建模 王泽昌苏国中 ( 长沙市土地信.息中 心长沙市白沙路 1 0 号 娜政编码: 4 ) 0 0 0 2 ) ( 海南省侧绘局海口市白龙北路杯政编码: 5 7 仪 刃 2 ) 摘要: 本丈论述了 地籍于理的数据类型时空观及毅据实 体类型的空间、时间、 属性三者的 联系， 对时态G IS 模 型进行扩展一基态 修正时间 数据模型进行扩展. 创建现时库、 过程库、历史 库三种不同时态数据库，并分别建 立空间与属性的关系. 从而实现地籍信 _ 户 少 关，调: 地理信忍系 统 叮 G I s ) - 犷 效 管 理 地籍管理 地籍信息系统是地理信息系统 ( G I S
2、 )一个的应用领域， 地籍系统的数据实体建模是建设地籍信息系 统的一项重要的技术。 一、地络系统的数据实体类型时空观 地籍管理信息系统所管理的对象是地块、包括地块的土地权属性质以及权属变化情况。土地实体类型 可分为空间实体 宗地、 房屋)和属性实体 权属、土地基本属性、 房屋基本属性)两大类;土 地权属变 化是由土地的划援、 产权变更、产权转移等情况引起，这种变化涉及到时间、空间和属性的变化.归纳起 来有三种情况，一是地块的空间形状、状态、性质同时变化;二是地块的空间 形状、 状态发生变化， 但状 态和性质不变; 三是地块的 状态或性质发生变化， 但空间形状不变。 地块变更基本形式是: 分割和
3、合并。 地块分割是指一块地由于权属或用途的变化被分成两块或多块的情况。地块合并是指两城或两块以上地块 由于 权属或用途的 变化合并成一块的 情况。随着时间的 推移， 土地分割与合并的 组合构成复杂的 历史变化 序列，从而使产权产籍管理的数据实体具有时间、 空间、属性不可分的时空观。 二、地按系 统的 数据实体类型联系 地块数据实体分空间实体和属性实体， 实体之间的联系有多种类型， 如: ( 1 )空属关系: 是空间实体和属性实体的各种联系。 ( 2 )地理关系: 相邻地物或实体之间地理位置的相邻、相同、包含等关系。 ( 3 )分类关系: 例如:宗地实体、房屋层实体两种空间体类型间的对应关系。
4、( 4 )属性关系: 指纯数据处理中所用的 联系 ( 不包括空间 关系) 。 ( S )背景关系: 某种空间实体作为另一种空间实体处理的 参照背景。如地物等。 除此之外， 无论是空间还是属性实体都存在一定生命周期， 例如， 宗地的生命期定义为某一权利人持 有产权证的时间。各实体的变化和时间 是紧密相关的，因 此各实体内 部还存在一种时态 ( T e m p o r a l ) 关系。 将地块的各时空态空间数据和属性数据有机地结合是建立地籍管理信息系统数据模型的关键。 建立地 籍管理信息系统， 其主要特点是把日 常办公过程中所用到的空间实体的空间信息和属性信息的紧密结合， 既 充分利用宗地界址点
5、成果， 又全面兼顾地籍变更管理日 常业务工作。一方面系统建设可提高地籍管理的准 确性和办事效率; 另一方面， 随着日 常业务工作的正常开展为系统数据库的动态更新提供丰富的 信息源。 三、地摘系统的数据实体建模 地理信息系统的数据模型经历了图 形一属性数据文件管理模型、图形一属性数据混合管理棋型和面向 对象数据库系统的空间数据模型等几个发展阶段，当前的一个重要研究前沿是将时态数据库与空间数据库 1 3 6 一 - 一 一 一 一 一 . . . . . 州 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 相 结合， 建立基于 时 空数据模25的 时空 数 据库 ( S
6、 p a tia l-te m p o r a ld a ta b a s e ) ， 这也是时态G L S ( T e m p o r a l G L S ) 研究和应用的核心向题，时态G I s 模型有时空立方体模型、连续快照模型、基态修正模型、时空复合模型 等， 其中 基态修正模型是按事先设定的时间间隔采样， 只储存某个时间的数据状态 ( 称基态)和相对于基 态的变化量。 基态修正的每个对象只 需储存一次， 每变化一次，只有很小的数据量需记录;同时， 只有在 事件发生或对象发 生变化时才存人系 统中， 时态分辨率刻度值与事件发生的时刻完全对应。 基态修政正模型不存储侮个对象不同时间段的所
7、有信息，只记录一个数据基态和相对于基态的变化 值， 提高了 时态分辨率， 减少了 数据冗余量。但是， 基态修正 模型只考虑基态及相对于 基态的变化量，即 关注的只是给定时刻 ( 时段)的数据状态， 而不是涉及由 一种状态转变为另一种状态的 过程。在日 常地籍 管理中， 往往存在一 种 “ 伪变化” ， 也就是在产权变更过程中的受理、地籍权属调查、地籍侧绘、 权源审 核直到发证等地籍处理过程中 经证实需要取消或修正的 “ 变化” 。这时，“ 伪变化”应被撤消，系统需恢 复、 回退到变化前的 状态。因此， 需要设计 “ 过程库”来记录、 表达地籍日 常工作过程。在时空数据库中 创建三个表达不同时态
8、的数据库， 即现时库 ( 现在时态) 、 过程库 ( 进行时态)和建立分级索引的历史库 过去时态) ，是一条解决问题的较好途径。 下面扩展的基态修正模型的现时库、 过程和历史库分别加以阐述。 现时库: 根据基态修正模型的特点，处于最频繁操作的状态应作为基态， 显然现时库中的对象一般应 作为基态。在地籍数据库中， 现时库反映的是地块的空间位置和属性，数据库中的每个地块都处在 肠 激 活”状态， 是数据库的当 前操作对象。 过程库: 大多数的时态数据库中， 只保存对象的空间位置和属性的现状 ( 最后一次更新的数据状态) 和变化前的 各时段历史状态。 然而 合理的现实情况的变化往往需要经历一个过程，
9、 必须满足一定的条件， 经过过程操作验证后， 才允许进人 过程演变的下一个阶 段， 过程演变存人过程中。过程库跟踪对象演变的 所有阶段，描述事件发生和演变的全过程。同时， 一旦事件发生的条件不满足时，该事件将会沿发生的时 间轴回退， 直到条件成立时停止或返回到事件发生前的状态。 历史库: 一个对象由一事件引起变化后，其最新状态被存人现进库中，它的演变过程被存人过程库 中。当变化的所有条件成立时，事件将会按时间顺序排列，将相对基态修正量存人历史库中， 为了对历史 进行快速查询， 对所有元组建立分级索引。对于任意给定的时刻或时间段， 都可从历史库中查询出 “ 过 去”的状态， 恢复当时对象的时空关
10、系，进行相应的时空运算。 通过上文中的对地籍数据时空属性及实体类型联系的分析可以得知，地籍系统内几个数据库各不相 同， 其中地理空间定位基础数据库以空间数据为主，结合少量的属性数据，便于一般查询及作为参照背 景， 例如， 地形图 数据库， 控制网库等;业务事件驱动监控数据库则是纯属性数据库， 无空间数据的查 询; 而宗地数据库则是集空间 数据与属性数据于一体的数据库。下面以宗地、 宗地属性以 及其相应的时态 数据 库 ( T e m p o ra l D B ) 为例， 描述一种全新的 数据模型， 其中 包括代时态 特征 ( T e m p o r a l C h a r a c t e r
11、)的 空 间 数据和属性数据， 能满足需求分析中提出的各种功能，这 种数据模型就称为时空混合数据模型。 宗地的空间数据 宗地的空间表示为位于地面的面状物 ( 多边形) ， 其空间位置可由 其边线的一系列大地坐标串 来确定， 另外每块宗地用地均有其宗地编号即宗地号。因此，空间数据可以表示为:宗地号 1 ，边线 1 , ( X 1 , Y 1 ) , ( X 2 , Y 2 ) , ( X 3 , Y 3 ) ， ， 边线2 , ( X 1 ， Y l ) , ( X 2 , Y 2 ) , ( X 2 , Y 2 ) , ( X 3 , Y 3 )，宗地编 号2 ,等。 宗地的属性数据 在实施土
12、地登记管理工作时，主要关心的是宗地权属， 土地用途、 容积率、 绿化率、 建筑密度、 用地 面积、用地性质等控制指标。可表示为:宗地编号、权利人名称、用地性质、用地面积等，这些属性 与空间坐标X , Y 无直接关系。 宗地的时间特性 随着时间的推移。 必然引起征地、 划拨 交易等事件的发生， 这些事件的发生可引起宗地实体的空间 1 3 7 - 一 一-一. - - - 一一 或属性的变化。 根据以上数据类型的分析， 要实现对宗地数据和 公共专题数据等的多用途数据的 查询显示及相关的 空 间分析和操作， 需建立一个这样的数据模型，其满足如下的条件: .存贮空间数据， 能翰人、 输出、编辑 .存贮
13、属性数据， 能输人、 输出、 编辑 .存贮时态数据，能轴人、翰出、查询、代限制的编辑 .建立空间数据和属性数据的双向 联系， 可以通过空间数据查询和修改属性数据， 反之， 也可以 通 过属性数据查询和修改空间数据。 空间数据除了宗、房屋基底等面状物外，还有道路、 管网， 控制点等线、点状数据，这些数据的空间 查询和分析也是必不可少的，因此， 建立地籍管理数据模型必须包含点、 线、 面等特征的空间数据， 并建 立明确的定义和合理的空间拓扑关系。 属 性数据的存贮必须和现行的数据库软件兼容 并且能进行相互数据访问。 综合以上所述， 建立地籍信息系统数据库就必须建立一个基于时态的集空间数据和一般的属
14、性数据为 一体的数据模型，并能满足以上所述的条件。这个模型称之为时空混合数据模型， 其含有空间数据和属性 数据两种不同类型的数据。 四、地摘系统的致据组织 ( 1 )空间数据的拓扑关系及数据组织 空间 数据可以 矢量和栅格两种方式存贮， 采用矢量格式存贮空间数据， 任意的平面图形都可以由点、 线、 面三要素构成，因 此， 系统数据也分点、 线、面 来描述空间数据， 并建立如下拓扑关系: 点 ( P O I N T )用用户标识码 ( U S E R -II ) )以及点的X , Y坐标来表示。 按以上规则， 对宗 地可建立如下关系: 空间与属性关系表属性数据 空间与属性关系表 属性数据 空间与
15、属性关系表属性数据 图 1 1 3 8 线 ( L I V E ) 用用户标识码和线上的一系列x , Y 坐标来表示。 多边形 ( P O L Y G O N ) 用用户标识码和其周边的线系列来表示。 不同专题内 容空间 数据分层存贮，即一类专题层为一类空间数据，如: 建筑物层， 道路层、控制网 层、 宗地层、 水系 层等， 不同专题内容的 空间数据可通过同 一的 空间坐标来关联， 通过一组公共的 控制点 进行透明叠加。 ( 2 )属性数据的 数据组织 采 用现 行成熟的 关系型数 据库S Q I c r v e r 进行 属性 数据管理， 其网 络能 力和数 据库管理能 力参见参考有 关文献
16、，在此不作详细介绍。 ( 3 )空间数据和属性数据之间的相互关系 在前面的论述中，系统数据库空间数据的数据组织设计为I D , X , Y . - - 的形式，为此建立一个空间 与属性关系表， 其包括空间数据的I D和属性数据表中的关键字， 通过这个表实现空间与属性双向查询分 析等操作。其机制见图1 : 五、地箱系 统地宗地变更实现 基于时空混合数据模型的应用。可以通过宗地变更实现作一个简要的介绍， 宗地界址和属性数据的 更 新过程以及更新规则较为复杂， 涉及现时库和历史库宗地的重新编码、变更的宗地权属界线的拓 立等。如下图所示的是宗地更新的基本路线框架。从宗地权属变更的框架可以看出宗地数据的变 首先从现状库中调出待变更宗地的数据，由 相关部门 依据变更资料进行修改， 对新的宗地数据经过分检和 过滤， 然后进人过程库， 最后经过合法性审查， 形成新的宗地以 及若7 干变化后的 宗地。由于新宗地的产 生，必然导致相关宗地的变化， 变化前的宗地则进入历史库。显然，最初的宗地现状是初始地籍调
