土地綜合信息管理系統(tǒng)研究

謝鋒珠，王建民

(1.山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原030006;2.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西太原030024)

土地綜合信息管理系統(tǒng)研究

謝鋒珠1，2，王建民1，2

(1.山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原030006;2.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西太原030024)

從土地調(diào)查工作的實(shí)際需求出發(fā)，就GIS下的土地綜合信息管理系統(tǒng)的架構(gòu)、系統(tǒng)組成、空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)成和系統(tǒng)功能模塊進(jìn)行論證和設(shè)計(jì)，并給出PDA野外土地調(diào)繪系統(tǒng)作業(yè)模式和工作流程，以便使用該系統(tǒng)的調(diào)查人員能將采集的數(shù)據(jù)通過GPRS實(shí)時傳輸?shù)紾IS土地信息管理系統(tǒng)中進(jìn)行管理、修編。整個系統(tǒng)以C/S模式運(yùn)行供多個部門同時使用。

GIS;土地更新;空間數(shù)據(jù)庫;土地調(diào)查

一、引 言

隨著我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以及造地改田、土地整理、鎮(zhèn)鄉(xiāng)工業(yè)、交通、商住、教育、旅游、水利等各行業(yè)各部門對土地改造、利用程度的不斷加大，土地利用狀況也在不斷變化［1］。因此，這就要求土地利用現(xiàn)狀調(diào)查不能停留在以前的調(diào)查資料基礎(chǔ)上，必須不斷開展土地利用變更調(diào)查工作。因此，土地的變更調(diào)查工作成為土地管理部門的一項(xiàng)重要工作。

GIS現(xiàn)已成為當(dāng)今社會最基本的服務(wù)系統(tǒng)之一，并已運(yùn)用于多個行業(yè)中［2-3］，而GIS與移動智能設(shè)備的結(jié)合是地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢［4］。建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的土地更新調(diào)查信息系統(tǒng)，能為土地數(shù)據(jù)管理提供科學(xué)、高效、便捷的工作平臺，是一種比較高效、科學(xué)的土地信息管理方法。對于土地的科學(xué)規(guī)劃和合理利用顯得十分重要。

二、開發(fā)方式

SuperMap Objects是以COM/ActiveX技術(shù)規(guī)范為基礎(chǔ)的全組件式GIS，總共包括12個控件。使用這些控件能夠完成地圖的顯示編輯、布局、三維建模、拓?fù)涮幚?、屬性?shù)據(jù)的顯示、圖層管理等功能。

eSuperMap能夠在移動設(shè)備上開發(fā)出具有GPS定位、數(shù)據(jù)采集與編輯、各種GIS查詢與分析功能的應(yīng)用系統(tǒng)，并且能與服務(wù)器進(jìn)行無線通信，是掌上電腦(PDA)開發(fā)的理想工具。

SuperMap SDX+是SuperMap GIS的空間數(shù)據(jù)庫引擎，它采用先進(jìn)的空間數(shù)據(jù)庫存儲、索引和查詢技術(shù)，具有空間-屬性數(shù)據(jù)一體化、矢量-柵格數(shù)據(jù)一體化和空間信息-業(yè)務(wù)信息一體化的集成式空間數(shù)據(jù)庫管理能力。

三、空間數(shù)據(jù)庫組成

使用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫來一體化管理空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為GIS應(yīng)用發(fā)展的主流。本系統(tǒng)采用SuperMap SDX+空間數(shù)據(jù)引擎將高精度影像數(shù)據(jù)存入大型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫SQL Server 2008中，并可供多個GIS客戶端連接共享。

空間數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的核心，主要由影像數(shù)據(jù)庫(存放影像數(shù)據(jù))、矢量數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫、人員信息庫、屬性庫等組成，數(shù)據(jù)庫的組成如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)庫組成

1.影像數(shù)據(jù)庫

運(yùn)用SuperMap SDX+空間數(shù)據(jù)引擎將正射影像存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，便于管理高精度、高清晰的正射影像。影像數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以此為基礎(chǔ)疊加矢量數(shù)據(jù)作為土地更新、調(diào)查底圖。

2.矢量數(shù)據(jù)庫

將野外調(diào)查底圖(1∶2000或1∶5000)以矢量格式儲，它是土地調(diào)查、更新的重要數(shù)據(jù)。可借助SuperMap SDX+空間數(shù)據(jù)引擎實(shí)現(xiàn)存儲并分層管理，即將相同的地物置于同一圖層上，并將圖層以土地類型或其他屬性命名圖層。

3.屬性庫

可根據(jù)已有歷史資料及最新高清正射影像的判讀結(jié)果所得到的屬性，如邊界類型、土地類型、權(quán)限界限等建立屬性庫，并根據(jù)野外調(diào)繪結(jié)果更新、補(bǔ)充、完善該屬性庫。同時，用屬性庫管理土地歷史檔案、標(biāo)準(zhǔn)等文本資料，便可查詢維護(hù)。

4.元數(shù)據(jù)庫

元數(shù)據(jù)是整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能框架的基礎(chǔ)，建立結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容豐富的元數(shù)據(jù)庫，可實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)輸入、元數(shù)據(jù)編輯、查詢、檢索、元數(shù)據(jù)合并與導(dǎo)入、元數(shù)據(jù)報表輸出等功能。

5.人員庫

該庫主要是管理人員的基本資料，主要有系統(tǒng)操作人員、管理人員及野外調(diào)繪人員，重點(diǎn)是跟蹤野外調(diào)繪人員的任務(wù)完成情況。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個系統(tǒng)可分為PDA調(diào)繪系統(tǒng)、GIS土地管理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信3個子系統(tǒng)。其中，GIS土地信息管理系統(tǒng)采用Client/Server(C/S)的模式來開發(fā)，在邏輯上分3層，即為應(yīng)用層、中間層和數(shù)據(jù)庫層，系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)

1)數(shù)據(jù)層。由大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) SQL Server構(gòu)建，并由空間數(shù)據(jù)引擎SuperMap SDX+來操作空間數(shù)據(jù)庫SQL Server，存儲各種空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。

2)中間層。負(fù)責(zé)應(yīng)用層與數(shù)據(jù)庫層的連接，實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器之間的信息傳遞與處理，主要進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的存儲、傳輸和數(shù)據(jù)預(yù)處理，是應(yīng)用層的服務(wù)對象。

3)應(yīng)用層。是用SuperMap Objects進(jìn)行架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)土地更新調(diào)查業(yè)務(wù)所需的GIS功能和常規(guī)業(yè)務(wù)功能，如圖形編輯、檢索、查看、輸出等，以及應(yīng)用層與中間層的通信。

1.GIS土地信息管理系統(tǒng)

該子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心系統(tǒng)。其他子系統(tǒng)都是為該系統(tǒng)服務(wù)的，該子系統(tǒng)運(yùn)行需要GIS服務(wù)器的支持。本系統(tǒng)是基于GIS的土地管理信息管理平臺，系統(tǒng)運(yùn)行在各個服務(wù)部門的客戶機(jī)上。該系統(tǒng)的主要功能概述如下:

1)圖形操作。功能包括可通過鼠標(biāo)或鍵盤漫游到圖形任何位置，可縮小或放大圖形任意倍，支持鼠標(biāo)點(diǎn)選，即通過鼠標(biāo)選擇點(diǎn)線面，框選信息即通過鼠標(biāo)畫方形來選擇感興趣的區(qū)域;鼠標(biāo)指示出當(dāng)前位置的地理坐標(biāo)、地塊屬性。

2)空間分析。它是GIS獨(dú)特的功能之一，借助于GIS強(qiáng)大的空間分析能力，可實(shí)現(xiàn)土地類型的自動分類，土地的水土流失、植被覆蓋情況、土地整理邊界分析、土方計(jì)算等功能。其分析結(jié)果是以專題圖的形式輸出，或以圖表的形式表達(dá)，并可根據(jù)用戶的需求選擇輸出樣式，輸出結(jié)果具有多樣形。

2.野外PDA+GPS調(diào)繪系統(tǒng)

通過GPS記錄航點(diǎn)和航跡的方式來跟蹤調(diào)繪員的行走軌跡，并通過傳輸短信息的方式與室內(nèi)管理操作人員進(jìn)行交互。PDA+GPS設(shè)備可自動記錄調(diào)繪任務(wù)的時間和空間位置，并以此作為檢驗(yàn)調(diào)繪工作有效性的依據(jù)。調(diào)繪員可根據(jù)PDA地圖及GPS的坐標(biāo)數(shù)據(jù)在現(xiàn)場更新土地信息、補(bǔ)測新增地物。在結(jié)束野外調(diào)繪任務(wù)后，調(diào)繪員使用數(shù)據(jù)線連接PDA與計(jì)算機(jī)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中。

PDA野外調(diào)繪系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。調(diào)繪周期開始之前，可通過后臺管理軟件調(diào)用相關(guān)設(shè)備信息生成調(diào)繪任務(wù)，調(diào)繪任務(wù)(主要是完成境界、權(quán)限界線轉(zhuǎn)繪與調(diào)繪，地類線狀地物調(diào)繪，新增地物的補(bǔ)測)經(jīng)過相關(guān)部門的審核、調(diào)整、批準(zhǔn)、確認(rèn)后，下載到各個手持終端，調(diào)繪人員到達(dá)現(xiàn)場完成數(shù)據(jù)的錄入工作后，便可以通過網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理主要進(jìn)行空間數(shù)據(jù)分層、圖形數(shù)據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、屬性數(shù)據(jù)的邏輯一致性等方面的檢查與修改［5］。

在建立圖幅索引、系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典之后，將上述階段采集、編輯處理的數(shù)據(jù)，確認(rèn)無誤后入庫。

3.信息傳輸系統(tǒng)

為了保證調(diào)繪人員在野外能將實(shí)時調(diào)繪的數(shù)據(jù)傳回到信息中心的GIS綜合服務(wù)平臺，借助于GPRS網(wǎng)絡(luò)便可完成此項(xiàng)功能。

如果調(diào)繪所在地的GPRS信號良好，在PDA手持機(jī)通過GPRS連接數(shù)據(jù)庫便能完成數(shù)據(jù)的上傳、下載。同時，PDA上的GPS設(shè)備啟動后可實(shí)時跟蹤調(diào)繪人員到達(dá)的位置，并顯示在服務(wù)器的GIS平臺中的影像圖上，并且調(diào)繪人員可通過短信與管理人員通信。

如果GPRS連接數(shù)據(jù)庫失敗，采集到的數(shù)據(jù)還能暫時保存到PDA上，因此，回到室內(nèi)，PDA還可通過USB直接連接中心數(shù)據(jù)庫完成數(shù)據(jù)的上傳、下載，如圖3所示。

圖3 PDA野外調(diào)繪系統(tǒng)

五、結(jié)束語

GIS具有獨(dú)特的空間分析能力，快速的空間定位搜索和復(fù)雜的查詢功能，強(qiáng)大的圖形創(chuàng)造和可視化手段以及空間決策支持功能。同時，GIS結(jié)合強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)引擎可實(shí)現(xiàn)圖形的管理、輸出功能。將GIS的空間分析能力用于土地利用、規(guī)劃和土地生態(tài)評價［6］，可為管理人員提供決策支持。另外，運(yùn)用GPS可以提供實(shí)時定位信息的特性，極大地提高野外調(diào)繪效率。所以，將GIS、GPS技術(shù)和小巧、輕便、功能強(qiáng)大的PDA結(jié)合起來，并以強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)庫作為支撐，設(shè)計(jì)開發(fā)的GIS土地綜合服務(wù)系統(tǒng)能為土地部門的土地更新、土地調(diào)查、信息查詢、地圖輸出提供自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)，以便其能更好地進(jìn)行分析與決策，保障了土地信息的管理自動化水平和工作效率，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

［1］ 賀仲康，劉曉.應(yīng)用3S技術(shù)進(jìn)行土地利用更新調(diào)查［J］.合作經(jīng)濟(jì)與科技，2011(2):16-18.

［2］ 李恒凱，劉小生，陳優(yōu)良.基于GIS的區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)分析模型研究及應(yīng)用［J］.地域研究與開發(fā)，2011，30(4):141-143.

［3］ 許輝熙，劉強(qiáng)，薛萬蓉.縣級林相圖GIS數(shù)據(jù)庫構(gòu)建及其數(shù)據(jù)質(zhì)量控制研究［J］.資源開發(fā)與市場，2010，26(1):1-4.

［4］ 許童羽，孔德尉.GIS/GPS在電力巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.農(nóng)業(yè)科技與裝備，2009，12(6):56-58.

［5］ 董玉祥，簡陸芽.大比例尺土地利用更新調(diào)查技術(shù)與方法［J］.中國土地科學(xué)，2004，18(6):28-33.

［6］ 曲衍波，齊偉，商冉，等.基于GIS的山區(qū)縣域土地生態(tài)安全評價［J］.中國土地科學(xué)，2010，22(4):38-43.

On Land Integrated Information Management System

XIE Fengzhu，Wang Jianmin

0494-0911(2012)08-0076-03

P208

B

2012-06-27

謝鋒珠(1972—)，男，山西陽泉人，講師，主要從事GIS數(shù)據(jù)處理與開發(fā)應(yīng)用研究工作。