基于多色圖的宗地信息歷史回溯模型及實現(xiàn)

劉 婧，趙嵩正，高弘劍

（西北工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710072）

0 引 言

地籍是指與土地有關(guān)事物的集合，如土地的位置、四至、權(quán)屬、用途等等，地籍信息管理的核心內(nèi)容是宗地，宗地是被權(quán)屬界址線封閉的、具有獨立使用權(quán)的地塊［1］。宗地在其從產(chǎn)生到消亡的生命周期內(nèi)是動態(tài)變化的，這些變化會通過土地權(quán)屬登記如土地初始登記、土地變更登記、土地注銷登記來記錄和確認，以便日后用于土地利用變化的統(tǒng)計、動態(tài)監(jiān)測以及數(shù)據(jù)回溯［2］，在對地籍信息進行管理時，應(yīng)同時管理現(xiàn)狀和歷史宗地數(shù)據(jù)［3］。目前學(xué)者對宗地信息歷史回溯進行了較廣泛的研究，這些研究主要集中在如何更有效的進行相關(guān)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計［4－6］。研究認為宗地信息歷史回溯主要涉及宗地新增，宗地合并，宗地分割，宗地混合分并，宗地界址線調(diào)整，屬性變更，宗地滅失等［3－9］。根據(jù)對現(xiàn)有文獻的分析，目前的研究主要存在以下問題：對于宗地信息歷史回溯還沒有建立起統(tǒng)一模型；目前對于宗地變更分為以上七種，但是鑒于屬性變更和其他變更類型的區(qū)別，一方面屬性變更要更加細分，另一方面對于屬性變更應(yīng)該與其他變更類型采取不同的數(shù)據(jù)存儲方式及計算機處理方式。本文依據(jù)多色圖理論，根據(jù)土地業(yè)務(wù)的特點，將宗地抽象成圖中的節(jié)點，將宗地間的變更關(guān)系抽象成圖中的邊，用不同的顏色來表示不同的狀態(tài)和變更關(guān)系，從而建立宗地信息歷史回溯的模型及相關(guān)算法，并通過數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和計算機程序開發(fā)原型系統(tǒng)。

1 基于多色圖理論的宗地信息歷史回溯模型

1.1 多色圖

多色圖理論由俄羅斯Pavlov教授提出［10］，最初應(yīng)用于仿真 建模 領(lǐng)域［11－12］。

圖由節(jié)點和相應(yīng)的邊組成。圖的相應(yīng)集合表達式為G＝（A，C）。式中：A＝（a1，…，ai，…，an）表示節(jié)點；連接各節(jié)點的 邊 用C＝［A×A］＝（c1（2），c1（3），…，ci（j），…，cn－1（n））表示。多色圖將不同的顏色賦予節(jié)點和邊，表示不同含義。多色圖通常表示為

PG＝（F（G），PSA，PSC）

式中：F（G）——多色圖整體的統(tǒng)一著色，PSA、PSC——多色圖節(jié)點和邊的集合［10］。在該集合中包含了節(jié)點或邊的著色情況，用F（A），F(xiàn)（C）表示

1.2 宗地信息歷史回溯模型

本文提到的宗地信息僅僅指的是在土地權(quán)屬登記過程中記錄的信息，稱為案卷信息［5］。對于其他信息如界址點，界址線等空間信息暫不予考慮。宗地是土地權(quán)屬登記的最小單位，宗地的唯一標識為宗地號。

本文依據(jù)多色圖理論，將宗地抽象為多色圖中的節(jié)點，將宗地間的變更關(guān)系抽象為多色圖中的邊?；诙嗌珗D的宗地歷史回溯模型為

式中：F（G），PSA和PSC——宗地整體的統(tǒng)一著色、各節(jié)點即宗地的多色集合、各邊即土地變更類型的多色集合。

（1）F（G）表示宗地的整體顏色屬性。整體顏色屬性可以用宗地的基本信息表表示，包括宗地的宗地號、宗地的狀態(tài)（已確認，抵押，查封等）、宗地的圖幅號、宗地用途、宗地的四至、宗地坐落、宗地面積等。

（2）PSA子模型

其中：A＝（a1，a2，… ，an）表示宗地的集合，對應(yīng)多色圖中的節(jié)點的集合，宗地和多色圖節(jié)點之間的對應(yīng)關(guān)系是1對多，即同一宗地號的宗地可以對應(yīng)多色圖中的多個節(jié)點。例如一宗地由工業(yè)用地變更為商業(yè)、辦公用地，宗地的宗地號不變，但案卷信息發(fā)生變化，因此在多色圖中用節(jié)點1和節(jié)點2分別表示變更前和變更后的該宗地；F（a）＝（F1（a），F(xiàn)2（a），F(xiàn)3（a））為宗地的狀態(tài)信息，F(xiàn)1（a）表示宗地是否已確權(quán)，F(xiàn)2（a）表示宗地是否正在審批中，F(xiàn)3（a）表示宗地是否已消亡；A×F（a）表示宗地與各個狀態(tài)信息的對應(yīng)關(guān)系，描述了多色圖中各節(jié)點對應(yīng)宗地的狀態(tài)信息。

（3）PSC子模型：

其中：C＝（c0（1），c1（2），…，ci（j）），對應(yīng)多色圖中的有向邊的集合，ci（j）表示宗地節(jié)點Ai和Aj間的連接關(guān)系；F（c）＝（Fc1，F(xiàn)c2，…，F(xiàn)cn）為變更關(guān)系的特性信息，如修改，替換，分割，合并，使用權(quán)人是否發(fā)生轉(zhuǎn)移，坐落變化，用途變化等，用多色圖中有向邊的顏色的集合表示；C×F（c）表示變更信息與其特性信息的耦合關(guān)系，描述了每個變更信息所具有的具體特性信息。

本文將宗地信息歷史回溯模型涉及到的變更關(guān)系分為修改，替換，分割，合并四大類。修改關(guān)系是指宗地號不發(fā)生變化，只是該宗地的某些案卷信息發(fā)生變化；替換關(guān)系是指由于二次地籍調(diào)查等原因，除宗地號發(fā)生變化外，只有某些案卷信息發(fā)生變化；分割是指由一宗地分割成多宗地；合并是指由多宗地合并成一宗地。其中將屬性變化即修改和替換關(guān)系細分為使用權(quán)人發(fā)生轉(zhuǎn)移，坐落變化，用途變化，面積變化，四至變化，權(quán)屬性質(zhì)變化，使用權(quán)類型變化，使用權(quán)人名稱變化幾小類，其中使用權(quán)人名稱變化與使用權(quán)人發(fā)生轉(zhuǎn)移的區(qū)別在于，名稱變化表明使用權(quán)人沒有發(fā)生實體的變化，只是名稱發(fā)生了變化，后者表示使用權(quán)人變成了不同的單位或個人；將分割細分為是否是第一個來進行業(yè)務(wù)辦理的，根據(jù)該集合的不同顏色，計算機后臺會采取不同的處理方式。本模型暫時不考慮由多宗地分割合并成多宗地的情況，認為這種情況的處理方式為先合并成一宗地，然后再進行分割。

2 宗地信息歷史回溯算法

2.1 宗地信息歷史回溯模型實例

以圖1表示的宗地信息歷史回溯多色圖模型實例為例對宗地信息歷史回溯模型進行說明。圖1中節(jié)點1，4，8，9，10，2，5，6節(jié)點狀態(tài)為已消亡，節(jié)點3，7，11節(jié)點狀態(tài)為已確權(quán)，節(jié)點12節(jié)點狀態(tài)為正在辦理中。多色圖中的邊，如圖1所示，由節(jié)點4 到節(jié)點8的變更類型為合并；由節(jié)點8到節(jié)9的變更類型為修改，修改內(nèi)容為宗地用途和使用權(quán)人名稱發(fā)生了變化。

2.2 宗地信息歷史回溯相關(guān)矩陣

宗地信息歷史回溯宗地狀態(tài)信息表如表1所示；給出A×A 布爾矩陣表示宗地信息歷史回溯多色圖各節(jié)點間的連接關(guān)系，如表2所示，其中布爾矩陣元素dij＝1表示i行對應(yīng)的節(jié)點Ai是列對應(yīng)的節(jié)點Aj的父親，相應(yīng)的矩陣用表來記錄［13］。如A1的孩子為A3、A4，則對應(yīng)的d13＝1，d14＝1；宗地信息歷史回溯變更關(guān)系信息表見表3。

圖1 宗地信息歷史回溯多色圖模型實例

表1 宗地狀態(tài)信息表A×F（a）

表2 宗地信息歷史回溯追溯表A×A

2.3 相關(guān)矩陣賦值算法及歷史回溯算法的構(gòu)建

宗地信息歷史回溯是在宗地日常變更業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行的，沒有日常變更業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的積累就談不上宗地信息歷史回溯的實現(xiàn)，宗地在發(fā)生變更之前，有一個辦理過程，要通過申請、地調(diào)、審批等一系列程序，只有法律上沒有問題，才允許變更［6］。每一個審批過程都要經(jīng)歷受理、初審、復(fù)審、審批、制證、發(fā)證、歸檔環(huán)節(jié)之后才算完成宗地的變更。

本文建立的宗地信息歷史回溯算法包含兩部分，一部分為在每個宗地變更業(yè)務(wù)中給表1，表2，表3中各元素賦值，一部分為根據(jù)表1，表2，表3的各個元素的值實現(xiàn)宗地信息歷史回溯，確定宗地的變更路線。

本文構(gòu)建的為表1，表2，表3中矩陣各元素賦值的賦值算法為：

步驟1 記錄該變更業(yè)務(wù)涉及的變更前的宗地Ai，An及變更后的宗地Aj。將表2宗地信息歷史回溯追溯表A×A 中dij和dnj賦值為1。其中，根據(jù)土地變更業(yè)務(wù)的實際要求，針對每一筆變更業(yè)務(wù)，變更前宗地號的個數(shù)n＞＝1，變更后的宗地個數(shù)m＝1。同時，將表1宗地狀態(tài)信息表A×F（a）中di2，dn2，dj2賦值為1。

步驟2 判斷該變更業(yè)務(wù)的變更類型，如果變更類型為修改，轉(zhuǎn)向步驟3；如果變更類型為替換，轉(zhuǎn)向步驟4；如果變更類型為分割，轉(zhuǎn)向步驟5；如果變更類型為合并，轉(zhuǎn)向步驟6。

步驟3 將表3變更關(guān)系信息表C×F（c）中行為cij，列為Fc1對應(yīng)的元素賦值為1。判斷在該業(yè)務(wù)中，使用權(quán)人是否發(fā)生轉(zhuǎn)移，坐落、用途、面積、四至、權(quán)屬性質(zhì)、使用權(quán)類型變化、使用權(quán)人名稱是否發(fā)生變化，如果發(fā)生了變化，將對應(yīng)的元素賦值為1。例如該變更業(yè)務(wù)變更關(guān)系為修改，宗地坐落和宗地用途發(fā)生了變化，則將表3中行為cij，列為Fc5對應(yīng)的元素及行為cij，列為Fc6對應(yīng)的元素賦值為1。同時記錄變更前和變更后的值。

步驟4 將表3變更關(guān)系信息表C×F（c）中行為cij，列為Fc2對應(yīng)的元素賦值為1，判斷在該業(yè)務(wù)中，使用權(quán)人是否發(fā)生轉(zhuǎn)移，坐落、用途、面積、四至、權(quán)屬性質(zhì)、使用權(quán)類型變化、使用權(quán)人名稱是否發(fā)生變化，如果發(fā)生了變化，將對應(yīng)的元素賦值為1。例如該變更業(yè)務(wù)變更關(guān)系為修改，宗地坐落和宗地用途發(fā)生了變化，則將表3中行為cij，列為Fc5對應(yīng)的元素及行為cij，列為Fc6對應(yīng)的元素賦值為1。同時記錄變更前和變更后的值。

步驟5 將表3變更關(guān)系信息表C×F（c）中行為cij，列為Fc3對應(yīng)的元素賦值為1。判斷該業(yè)務(wù)是不是該分割業(yè)務(wù)第一個來辦理的，如是，將表3中行為cij，列為Fc11對應(yīng)的元素賦值為1。

步驟6 將表3變更關(guān)系信息表C×F（c）中行為cij，列為Fc4對應(yīng)的元素及行為cnj，列為Fc4對應(yīng)元素賦值為1。

步驟7 如該變更業(yè)務(wù)正式辦結(jié)后，將表1宗地狀態(tài)信息表A×F（a）中di2，dn2，dj2賦值為0，將di1，dn1賦值為0，將di3，dn3賦值為1，將dj1賦值為1。

本文構(gòu)建的根據(jù)表1，表2，表3中各元素值，從宗地Ai到宗地Ak的變更衍變路線實現(xiàn)算法為：

步驟1 在表2中找到宗地Ai所在行中值為1的元素對應(yīng)的列Aj，An，轉(zhuǎn)向步驟2。

步驟2 在表1中判斷Aj對應(yīng)的F2是否為0，如為0，則轉(zhuǎn)向步驟3，否則結(jié)束。

步驟3 在表3中找到cij和cin所在行中值為1的元素對應(yīng)的列Fcm，得到多色圖中的邊的顏色，即宗地由宗地Ai到Aj的變更類型及具體的變更項，轉(zhuǎn)向步驟4。

步驟4 判斷Aj和Ak是否完全相同，如果相同，則算法結(jié)束；否則，將Aj取代Ai的位置，重復(fù)步驟1。

采用以上算法，會自動構(gòu)建出類似于圖1的宗地信息歷史回溯路線圖。

3 宗地信息歷史回溯原型系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)以上模型及算法，本文以西安高新區(qū)土地登記管理為實例對象，采用java語言、oracle數(shù)據(jù)庫設(shè)計了宗地變更業(yè)務(wù)的相關(guān)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，分析了不同變更類型的計算機后臺處理流程，開發(fā)了宗地變更業(yè)務(wù)及歷史回溯的原型系統(tǒng)，實現(xiàn)了2.3 中提到的原始變更業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的積累，涉及到的數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖如圖2所示。

圖2 土地變更業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫關(guān)系

本文在數(shù)據(jù)存儲方面，對于表1中提到的宗地的不同的狀態(tài)用現(xiàn)勢庫，工作庫和歷史庫的形式實現(xiàn)?，F(xiàn)勢庫保存的是操作對象現(xiàn)在時態(tài)的空間位置和屬性；過程庫保存的是過程演變的狀態(tài)信息；歷史庫保存的是對象過去狀態(tài)的信息［6］。將已確權(quán)的宗地存儲在現(xiàn)勢庫中，正在辦理中的宗地存儲在工作庫中，已消亡宗地存儲在歷史庫中。本文在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中還將時間特性加入到宗地基本信息中，在宗地基本信息表中記錄了該宗地的產(chǎn)生時間和消亡時間，其中在現(xiàn)勢庫的宗地消亡時間為空，在歷史庫中的宗地產(chǎn)生時間和消亡時間都不為空。時間特性的加入可以實現(xiàn)在某個時間段的宗地信息歷史回溯。

對于不同的變更類型計算機后臺采用不同的處理方式，圖3由左到右分別為變更類型修改，替換，分割，合并的處理方式。圖3中圈1表示在表2宗地信息歷史回溯追溯表A×A 中給對應(yīng)元素賦值，圈2、圈4表示給表3變更關(guān)系信息表C×F（c）中的對應(yīng)元素賦值，圈3、圈5表示給表1宗地狀態(tài)信息表A×F（a）中對應(yīng)元素賦值。

原型系統(tǒng)實現(xiàn)宗地信息歷史回溯典型界面如圖4所示。

4 結(jié)束語

以宗地信息歷史回溯為研究對象，依據(jù)多色圖理論，建立了宗地信息歷史回溯模型，該模型具有較強的可擴展性，一方面除宗地案卷信息之外，也適用于宗地空間信息，另一方面變更類型顏色集合也可進行擴展；提出了為宗地信息歷史回溯模型0／1矩陣元素賦值的賦值算法及根據(jù)0／1矩陣元素值進行歷史回溯算法；并以西安高新區(qū)土地登記管理為實例對象，開發(fā)出了原型系統(tǒng)，該原型系統(tǒng)證明了上述模型及算法的可行性，準確描述了宗地信息變更的衍變過程，為土地登記部門提供了很好的決策支持。

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