基于地理實體的國土檔案數(shù)據(jù)庫構(gòu)建技術(shù)

趙連柱

(1.北京市測繪設(shè)計研究院，北京 100038； 2.城市空間信息工程北京市重點實驗室，北京 100038)

0 引言

國土業(yè)務(wù)檔案通過掃描電子化建立了國土檔案數(shù)據(jù)庫,存儲內(nèi)容包括物理檔案掃描件、國土業(yè)務(wù)檔案屬性數(shù)據(jù)。物理檔案掃描件為圖片格式文件,按照檔案目錄順序進行編號。國土業(yè)務(wù)檔案屬性數(shù)據(jù)以信息卡的形式進行數(shù)據(jù)組織,信息卡記錄檔案類型、檔案業(yè)務(wù)編號、坐落、面積、審批人、審批時間等。土地業(yè)務(wù)日常辦理工作形成的國土業(yè)務(wù)檔案分為預(yù)審類、征地類、供地類和登記類,如圖1所示。

圖1 國土業(yè)務(wù)檔案

現(xiàn)有的國土檔案數(shù)據(jù)庫進行了物理檔案的掃描電子化,通過系統(tǒng)可以查詢到檔案的屬性信息和物理檔案掃描件,通過查詢國土電子檔案,替代了物理紙質(zhì)檔案借閱。征地類檔案與預(yù)審類檔案通過預(yù)審批準文號進行關(guān)聯(lián),供地類檔案與征地類檔案通過征地批準文號進行關(guān)聯(lián),登記類檔案與供地類檔案通過出讓合同號進行關(guān)聯(lián),如圖2所示。

圖2 國土檔案業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)

現(xiàn)有的國土業(yè)務(wù)檔案屬性數(shù)據(jù)以土地業(yè)務(wù)檔案信息卡的形式進行存儲和展示,通過“土地業(yè)務(wù)管理枝狀化”的管理模式,可以查詢宗地的權(quán)屬交易及衍變過程以及相關(guān)權(quán)屬的限制類信息,如抵押、查封等。對于國土業(yè)務(wù)檔案中的空間數(shù)據(jù),如項目位置、項目地塊的邊界、宗地的界線沒有進行空間矢量化,項目坐落、項目四至邊界范圍在數(shù)據(jù)庫中以文字描述的形式進行記錄,地塊空間坐標進行了掃描,以圖片形式進行保存,沒有進行空間數(shù)據(jù)加工和矢量化,無法進行檢索和空間查詢定位,業(yè)務(wù)檔案相鄰地塊之間存在交叉和縫隙,無法支持業(yè)務(wù)檔案的空間分析和帶圖審批。

1 國土檔案地理實體

地理實體是指現(xiàn)實世界中占據(jù)一定空間位置、具有獨立的屬性或者功能的自然地物或人文設(shè)施[1-3]。地理實體由一個或多個圖元組合而成,圖元是對現(xiàn)實世界的抽象表達,在計算機中以點圖元、線圖元及面圖元的形式組織[1-3]。地理實體的數(shù)據(jù)組織還能夠存儲要素之間的相關(guān)關(guān)聯(lián),并通過交互、動態(tài)的方式對城市進行多尺度表達、快速實時更新,能夠在城市規(guī)劃、空間決策、智慧城市建設(shè)、城市應(yīng)急響應(yīng)等方面發(fā)揮重要的支持作用[3-6]。國際上已經(jīng)開展對地理信息數(shù)據(jù)成果實體化整合處理,英 國 軍 械 測 量 局(Ordnance Survey)于 2000 年開始實施“數(shù)字國家框架(Digital National Frame-work)”計劃,構(gòu)建新一代的數(shù)據(jù)產(chǎn)品MasterMap,對所有面狀圖元賦予唯一且永不變更的標志碼(the Object Identifier，TOID),通過 TOID組合相關(guān)圖元,實現(xiàn)對地理實體的標志[7-9],如圖3所示。

圖3 英國軍械測量局MasterMap面狀實體表達示例[7]

基于地理實體組織國土檔案數(shù)據(jù),實現(xiàn)預(yù)審、征地、供地和登記等業(yè)務(wù)檔案空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的整合,實現(xiàn)基于地理實體的國土檔案數(shù)據(jù)庫的分析和應(yīng)用,為城市規(guī)劃和建設(shè)提供國土空間數(shù)據(jù)支撐,國土檔案地理實體如表1所示。

表1 國土檔案地理實體

2 國土檔案實體數(shù)據(jù)庫模型

土地是經(jīng)濟開發(fā)的重點、社會問題的焦點、環(huán)境問題的熱點、規(guī)劃管理的難點[10],近年來,國內(nèi)外對國土空間管理和國土檔案數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作進行了技術(shù)研究。聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會于2008 年發(fā)布的《地理信息框架數(shù)據(jù)內(nèi)容系列標準》對地籍、行政管理單元、水系、交通等7 大類框架數(shù)據(jù)做了規(guī)定[11]。國土資源檔案數(shù)字化建設(shè),是適應(yīng)新形勢下國土業(yè)務(wù)信息化和檔案工作數(shù)字化的現(xiàn)實需要,數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用使得國土資源檔案信息得到最大限度的整合,避免出現(xiàn)宗地紅線重復(fù)(重復(fù)批地)、交叉、移位等現(xiàn)象[12]。采用檔案空間化技術(shù),將檔案材料空間化,突破傳統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)的檔案管理模式,自動定位空間位置,實現(xiàn)檔案資料的圖、文和實地間互查[13]。

本文采用面向地理實體的空間數(shù)據(jù)模型,將國土檔案數(shù)據(jù)庫劃分為面向國土業(yè)務(wù)信息的屬性數(shù)據(jù)和面向國土空間的地理實體數(shù)據(jù),提出了構(gòu)建基于地理實體的國土檔案數(shù)據(jù)庫模型,實現(xiàn)國土檔案空間數(shù)據(jù)與國土檔案業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和綜合應(yīng)用,國土檔案地理實體數(shù)據(jù)庫組織結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 國土檔案地理實體數(shù)據(jù)庫組織結(jié)構(gòu)

2.1 數(shù)據(jù)庫邏輯模型

對國土檔案業(yè)務(wù)和檔案電子化用戶需求及應(yīng)用分析,設(shè)計土地預(yù)審、征地、供地、登記等業(yè)務(wù)檔案數(shù)據(jù)庫模型,基于地理實體模型進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計,建立國土檔案實體標識碼,實現(xiàn)國土檔案空間數(shù)據(jù)與國土檔案屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。國土檔案地理實體由一個或多個地塊構(gòu)成,國土檔案地理實體與地塊的關(guān)系為一對多的關(guān)系。每一個單獨的地塊用面圖元表示,地塊由首尾相連的多個界址點圍合而成,界址點用點圖元表示,地塊與界址點的關(guān)系為一對多的關(guān)系。國土檔案數(shù)據(jù)庫邏輯模型如圖5所示。

圖5 國土檔案數(shù)據(jù)庫ER模型

2.2 數(shù)據(jù)庫存儲模型

國土檔案空間數(shù)據(jù)的位置準確性是實現(xiàn)國土檔案的精細化管理的基礎(chǔ),是城市規(guī)劃建設(shè)用地和登記發(fā)證的依據(jù),國土檔案中的坐標成果具有法律意義。利用國土檔案中的用地界址點坐標進行國土檔案地理實體數(shù)據(jù)處理,設(shè)計數(shù)據(jù)庫存儲模型,構(gòu)建國土檔案地理實體數(shù)據(jù)庫。在預(yù)審、征地、供地、登記等國土檔案中,每個的地塊(宗地)由多個樁點(界址點)按照順序圍合而成,根據(jù)用地釘樁測繪成果和宗地測繪成果中記錄界址點坐標,封閉的地塊邊界線,首尾界址點相同;每一地塊只記錄外邊界的界址點坐標,界址點A,B,C,D,A共同形成一個地塊;G,F,E,H,G形成另一個地塊,如圖6所示。

圖6 地塊

按照預(yù)審、征地、供地、登記檔案記載的項目地塊(宗地)界址點坐標構(gòu)建地理實體,建立國土檔案地理實體數(shù)據(jù)模型,國土檔案地理實體由項目中所有地塊(宗地)組成,每一個地塊具有單獨的圖元標識碼來唯一識別該地塊,每個地塊(宗地)賦予統(tǒng)一的地理實體標識碼,實現(xiàn)地塊(宗地)圖元與國土檔案地理實體的關(guān)聯(lián)。將單條封閉線圍合而成的地塊,地塊(宗地)界址點按照順時針順序進行記錄,構(gòu)建用地釘樁地理實體,地塊(宗地)界址點記錄順序為A,B,C,D,A,構(gòu)面形成一個地塊;對于多條封閉線圍合而成的地塊,外邊界界址點按照A,B,C,D,A順時針順序進行記錄,內(nèi)邊界按照E,F,G,H逆時針順序進行記錄。

3 國土檔案地理實體數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

隨著國土業(yè)務(wù)檔案電子化項目的開展,國土檔案管理部門已完成檔案資料的電子化掃描工作,實現(xiàn)了基于檔案目錄的管理和查詢,根據(jù)業(yè)務(wù)檔案業(yè)務(wù)屬性信息以電子信息卡的形式,建立了國土業(yè)務(wù)檔案的業(yè)務(wù)屬性信息庫,為國土檔案地理實體數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。基于地理實體的數(shù)據(jù)模型,以業(yè)務(wù)檔案的坐標數(shù)據(jù)為準構(gòu)建國土檔案地理實體。采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,基于國土檔案數(shù)據(jù)庫模型存儲國土檔案地理實體空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),構(gòu)建國土檔案地理實體數(shù)據(jù)庫,如圖7所示。

圖7 國土檔案地理實體數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

對于預(yù)審、征地、供地三類國土業(yè)務(wù)檔案,通過用地釘樁測繪,項目用地范圍內(nèi)每一地塊界址點坐標都經(jīng)過準確的測量和計算,制定用地釘樁數(shù)據(jù)交換格式標準,通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入的方式構(gòu)建地理實體。用地釘樁數(shù)據(jù)交換格式文件內(nèi)容包括地塊編號、地塊名稱、地塊面積、界址點序號、點名、橫坐標、縱坐標、距離(弧長)、半徑、圓心橫坐標、圓心縱坐標。對于土地登記類業(yè)務(wù)檔案,通過調(diào)取地籍調(diào)查數(shù)據(jù),根據(jù)土地坐落、權(quán)利人、土地證號查詢宗地,通過程序自動提取宗地界址點坐標,對登記檔案記載的界址點坐標進行檢查,以檔案記載的宗地界址點坐標為準。國土業(yè)務(wù)檔案地理實體屬性數(shù)據(jù)以檔案掃描電子化形成的國土檔案屬性數(shù)據(jù)庫為準,通過地理實體編號與國土檔案屬性數(shù)據(jù)庫中的信息卡編號進行掛接。國土檔案地理實體數(shù)據(jù)加工如圖8所示。

圖8 國土檔案地理實體數(shù)據(jù)庫

4 結(jié)束語

隨著國土檔案數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展,基于地理信息系統(tǒng)技術(shù),建立國土檔案地理實體數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)國土檔案空間化管理,實現(xiàn)土地預(yù)審、土地征用、土地供應(yīng)和土地登記檔案全過程化管理。國土檔案地理實體數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建國土檔案記載的土地預(yù)審、土地征用、土地供應(yīng)、土地登記檔案中的地理坐標為依據(jù),同時疊加三維立體地形圖、影像圖、自然資源調(diào)查數(shù)據(jù),最大限度地避免項目用地出現(xiàn)交叉、縫隙等情況,為實現(xiàn)“以圖管檔”“以圖查檔”“帶圖審批”和“帶檔審批”提供了準確的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ),為國土資源檔案數(shù)字化管理提供了新的技術(shù)方法和研究思路。