房產(chǎn)時空數(shù)據(jù)組織研究

郭貴海 ，王 偉

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083；2.華北水利水電學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，河南 鄭州 450011)

20世紀(jì)九十年代中期，隨著社會主義市場經(jīng)濟體制的確立，中國的城鎮(zhèn)住房制度進(jìn)行了根本性的改革，取消了實物分配，實行住房商品化.房產(chǎn)管理也經(jīng)歷了人工管理階段、單一的MIS管理階段、MIS+CAD管理階段和MIS/GIS/OA一體化集成階段[1].由于房產(chǎn)數(shù)據(jù)的變化極為頻繁，而把變化前的數(shù)據(jù)保存下來又有極其重要的意義，這些歷史數(shù)據(jù)不僅可以作為重要的檔案資料，而且可以用于房產(chǎn)變化的統(tǒng)計和預(yù)測.目前，我國正處于城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展時期，傳統(tǒng)的靜態(tài)GIS已不能滿足房地產(chǎn)開發(fā)、舊城改造、商品房交易和產(chǎn)權(quán)產(chǎn)籍管理等管理需求，故有效地保存歷史數(shù)據(jù)和科學(xué)地管理當(dāng)前數(shù)據(jù)，有效體現(xiàn)房產(chǎn)數(shù)據(jù)的時空變化過程，成為當(dāng)前房產(chǎn)管理中亟待解決的重要課題.

1 房產(chǎn)時空數(shù)據(jù)模型的研究進(jìn)展

房產(chǎn)數(shù)據(jù)是典型的時空數(shù)據(jù)，不僅空間圖形信息具有明顯的時間特性，其屬性信息更是具有強烈的時間特征，所以必須利用現(xiàn)代化的手段對海量的房產(chǎn)時空數(shù)據(jù)進(jìn)行管理.地理時空數(shù)據(jù)組織與管理是近年來地理信息領(lǐng)域研究的熱點之一，時態(tài)GIS(TGIS)海量數(shù)據(jù)的處理必然導(dǎo)致數(shù)學(xué)模型的根本變化，TGIS問題的最終解決在于“可與拓?fù)湔撓囝惐鹊摹比聰?shù)學(xué)思路的出現(xiàn).時空數(shù)據(jù)模型的研究思路，目前可以研究TGIS技術(shù)，以便在靜態(tài)GIS(SGIS)的框架中用TGIS技術(shù)實現(xiàn)TGIS功能.對TGIS模型的研究可以本著兩種思路進(jìn)行平行探索：綜合模型和分解模型.先用分解模型思路針對典型應(yīng)用領(lǐng)域(如土地利用動態(tài)監(jiān)測工作)進(jìn)行全面研究，同時不斷豐富、充實綜合模型，最后得到一個比較完善的綜合模型.基于這樣的思路，我國學(xué)者近年來在這方面進(jìn)行了不斷探索，如龔健雅[2]于1997年提出了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型，突破了房產(chǎn)屬性變更時一個屬性字段不能夠存放多個屬性值的限制；張友靜[3]等于1999年運用時空復(fù)合與基態(tài)修正相結(jié)合的方法，設(shè)計并構(gòu)造了適于房產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)變更管理和時空查詢的時空數(shù)據(jù)模型；林廣發(fā)[4]等于2002年提出了以事件為核心的時空數(shù)據(jù)模型；都金康[5]等于2003年構(gòu)造了房產(chǎn)對象—關(guān)系復(fù)合時空數(shù)據(jù)模型；黃照強[6]等于2005年提出了基于Petri網(wǎng)的時空數(shù)據(jù)模型；石偉偉[7]等于2006年按對象的不同生命周期提出了在物理數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)時的三庫分離技術(shù)；牛方曲[8]等于2006年針對柵格數(shù)據(jù)提出了一種改進(jìn)的基于事件的時空數(shù)據(jù)模型.

有3種方法可表達(dá)空間對象的歷史變化：第1種是將時間信息記錄在關(guān)系表上；第2種是將時間信息標(biāo)記在記錄上；第3種是將時間信息標(biāo)記在屬性上.使用第1種方法，當(dāng)房產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)生改變時，整個關(guān)系表都要作為歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，數(shù)據(jù)冗余度太大；第3種是將時間信息標(biāo)記在屬性上，由于一個實體的屬性有很多，實體的屬性都有可能發(fā)生變化，如果每個屬性都標(biāo)記時間信息的話，顯然數(shù)據(jù)存儲空間占用巨大；第2種方法是在每條記錄上標(biāo)記時間信息，它不僅節(jié)省了存儲空間,而且便于對歷史信息的檢索和查詢.

本研究在分析房產(chǎn)時空數(shù)據(jù)變化特征的基礎(chǔ)上，采用將時間信息標(biāo)記在記錄上的方法，針對關(guān)系數(shù)據(jù)模型中一個屬性字段不能夠同時存放多個屬性值的限制，提出了一種有效的解決方法.

2 房產(chǎn)時空數(shù)據(jù)的變化特征分析

房產(chǎn)時空數(shù)據(jù)的變化是離散的，呈非連續(xù)變化特征.房產(chǎn)時空數(shù)據(jù)變化一般有兩種類型：一是房產(chǎn)空間圖形數(shù)據(jù)變化，屬性數(shù)據(jù)也同時變化；一種是空間圖形數(shù)據(jù)不變，屬性數(shù)據(jù)發(fā)生改變，一般不可能出現(xiàn)空間圖形數(shù)據(jù)變化而屬性數(shù)據(jù)不變的情況.同時，不同產(chǎn)別房屋的屬性變化頻率也不相同，如公產(chǎn)或單位自管產(chǎn)，一般在房產(chǎn)調(diào)查時只調(diào)查到幢，對于這部分房屋，幢作為最小房產(chǎn)管理單元，只涉及房屋的新建、拆除、合并、分割等情況，而不存在房產(chǎn)交易等情況,這種情況的數(shù)據(jù)組織與管理相對簡單,見圖1.

圖1 房產(chǎn)時空變化示意圖

在房產(chǎn)時空數(shù)據(jù)組織中,研究最多的是商住樓和住宅樓，這時，戶(或室)作為房產(chǎn)管理的最小單元，在進(jìn)行房產(chǎn)調(diào)查時需要逐戶調(diào)查.隨著時間的發(fā)展，不僅房產(chǎn)圖形數(shù)據(jù)會有新增、刪除、擴建、改建等情況，而且房產(chǎn)屬性數(shù)據(jù)也會同時發(fā)生變化.在房屋屬性數(shù)據(jù)變化中，有些屬性一般不會發(fā)生變化，比如，房屋竣工后房屋固有的屬性如房屋坐落、建筑結(jié)構(gòu)、層數(shù)、建成年份、產(chǎn)別、墻體歸屬等屬性；有些屬性如建筑面積、用途等會偶爾發(fā)生變化；房屋的權(quán)屬會因買賣、交換、贈與、繼承、劃撥、轉(zhuǎn)讓、裁決等原因發(fā)生轉(zhuǎn)移，使得房屋的權(quán)屬成為房屋屬性中變化最為頻繁的屬性,見表1.

表1 房屋屬性表

表1清楚地記錄和反映了某房屋的產(chǎn)權(quán)變化過程，產(chǎn)權(quán)人字段值發(fā)生了多次變化，但房屋坐落、建筑結(jié)構(gòu)、建成年份、建筑面積、建筑材料等其他屬性沒有發(fā)生變化.表中的產(chǎn)權(quán)人和變化日期字段具有多個屬性值，這顯然不符合關(guān)系模型的基本范式要求.

3 房產(chǎn)時空數(shù)據(jù)模型的實現(xiàn)

對于關(guān)系數(shù)據(jù)模型中一條記錄中一個字段含有多個屬性值不符合基本范式要求的問題，龔健雅提出了“GIS中面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型”，利用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型有效地解決了此問題.但是，關(guān)系模型的許多優(yōu)越性也只好放棄，為了繼續(xù)使用關(guān)系數(shù)據(jù)模型表達(dá)屬性的變化情況，可以把表1變更為表2和表3，兩表通過對象標(biāo)志進(jìn)行連接，完全滿足了關(guān)系數(shù)據(jù)模型的基本范式要求.

表2 房屋屬性表

表3 房屋屬性變更表

表2中,產(chǎn)權(quán)人一欄表示當(dāng)前房屋的權(quán)屬狀態(tài)，變更次數(shù)表示該房屋有記錄以來產(chǎn)權(quán)變更的次數(shù)，最后變更日期為最后一次產(chǎn)權(quán)變更的時間.表3中原產(chǎn)權(quán)人表示變更前的歷史權(quán)屬狀況，起始日期和結(jié)束日期分別表示原權(quán)屬的存續(xù)時間段.通過房屋標(biāo)志連接，以上兩表可以很容易地實現(xiàn)房屋現(xiàn)狀信息和歷史變更信息的查詢.

當(dāng)然，房產(chǎn)管理中的屬性變更不可能只存在權(quán)屬變更的情況，其他屬性也會發(fā)生變化.可以將表2和表3略加修改，例如序號為n、房屋標(biāo)志為201021的房屋，原用途為居住，于1999年09月09日變更為商業(yè)，這時只需將表2中對應(yīng)的記錄屬性為用途的字段由居住更新為商業(yè)，表3中增加變更類型字段，同時將“原產(chǎn)權(quán)人”字段變更為“原屬性值”，見表4和表5.

表4 房屋屬性表

表5 房屋屬性變更表

通過將原表分解為表4和表5，有效地解決了房屋屬性變化時同一字段具有多個屬性值的難題，而且數(shù)據(jù)冗余度小，歷史變更數(shù)據(jù)的查詢又非常方便，程序設(shè)計也容易實現(xiàn).

用表4和表5來記錄房產(chǎn)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和變更數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，保留了關(guān)系數(shù)據(jù)模型的各種優(yōu)點.但是隨著時間的延續(xù)，關(guān)系表會越來越長，數(shù)據(jù)量也會相應(yīng)增加，使查詢工作的速度變慢.為此，在實際應(yīng)用中，考慮到按房產(chǎn)分區(qū)的方法來組織關(guān)系表，可以限制關(guān)系表的記錄數(shù)，以保證數(shù)據(jù)查詢檢索的速度.

4 主要時空查詢功能的實現(xiàn)算法

時空查詢對網(wǎng)絡(luò)中某區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢時，該查詢將返回位于區(qū)域內(nèi)的節(jié)點上存儲且在時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)的集合，它會聯(lián)系傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點,然后各節(jié)點把符合的查詢結(jié)果返回.本研究的實驗采用MS SQL Server數(shù)據(jù)庫存放房產(chǎn)管理信息，建立房產(chǎn)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫和房產(chǎn)歷史變更數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計如表6和表7所示.

表6 房屋現(xiàn)狀管理數(shù)據(jù)庫

建筑面積使用面積分?jǐn)偯娣e層數(shù)所在層次他項權(quán)利變更次數(shù)最后更新日期C(8)C(8)C(8)C(2)C(2)C(32)numberdate

表7 房屋屬性變更表結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用C#.net ODBC訪問數(shù)據(jù)庫，利用嵌入式SQL語句完成對數(shù)據(jù)庫表格的管理和變更.目前，該實驗系統(tǒng)主要針對房產(chǎn)應(yīng)用設(shè)計了房產(chǎn)登記和房產(chǎn)變更管理員的功能.本研究進(jìn)行的變更實驗主要包括權(quán)屬變更和用途變更等，變更實驗如下：

(1)權(quán)屬變更

如房屋標(biāo)志為201051的房屋產(chǎn)權(quán)人于1995-03-06由“秦四海”變更為“王小二”.在“房屋屬性表”中將房屋標(biāo)志為“201051”記錄中的產(chǎn)權(quán)人屬性值由“秦四?！备聻椤巴跣《?，同時最后變更日期更新為“1995-03-06”;在“房屋屬性變更表”中增加一條信息變更的記錄.

(2)用途變更

如房屋標(biāo)志為“201021”的房屋用途于1999-09-09由“居住”變更為“商業(yè)”.在“房屋屬性表”中將房屋標(biāo)志為“201021”記錄中的用途字段屬性值由“居住”更新為“商業(yè)”，同時最后變更日期更新為“1999-09-09”;在 “房屋屬性變更表”中增加一條記錄.

(3)統(tǒng)計查詢

如統(tǒng)計2008年1月1日到2009年1月1日的所有產(chǎn)權(quán)變更的房屋.在“房屋屬性變更表”中，選擇變更類型=“權(quán)屬” AND 產(chǎn)生日期在2008-01-01和2009-01-01之間 OR 結(jié)束日期在2008-01-01和2009-01-01之間的所有記錄.

其他關(guān)于時間的查詢也都可以方便地實現(xiàn)，這里不再贅述.

5 結(jié)束語

在房產(chǎn)時空數(shù)據(jù)的組織與管理中，現(xiàn)有的時空數(shù)據(jù)模型主要以地理實體存在狀態(tài)的“對象視圖”或“事件視圖”作為表達(dá)載體，割裂了其內(nèi)在聯(lián)系,無法實現(xiàn)復(fù)雜地理實體的時空語義描述和動態(tài)過程分析.另外，由于房屋的個別屬性變化非常頻繁而其他屬性變化的頻率很低甚至不發(fā)生變化，如果將發(fā)生變化的一幢房屋的全部屬性都保存在變更數(shù)據(jù)表中，其數(shù)據(jù)冗余度就會比較大.本研究在基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的傳統(tǒng)GIS屬性記錄中加入時間屬性，并借助兩個關(guān)系數(shù)據(jù)表，在實際的房產(chǎn)數(shù)據(jù)管理中，有效地解決了關(guān)系數(shù)據(jù)模型中一個屬性字段不能存放多個屬性值的問題.同時，按房產(chǎn)分區(qū)管理數(shù)據(jù)，既有效地解決了時間屬性問題，數(shù)據(jù)冗余度小，又便于查詢檢索信息，非常適用于中小城市房產(chǎn)信息系統(tǒng)的建立.

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