北京市村莊規劃地理信息數據庫設計與實現

裴蓮蓮 ，唐建智

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

1 引 言

為有效管理新農村建設工作中各階段的各類規劃成果，北京市新農村建設領導小組綜合辦公室和北京市規劃委員會決定建立一個涵蓋北京市市域規劃、體系規劃、村莊規劃、村莊建設用地地形圖、村莊經濟、人口、村莊規劃實施的大型空間數據庫，實現以空間位置為基礎，科學管理新農村建設各階段資源成果，為農村規劃、建設、實施、監督提供表現直觀、科學精確的數據支持和決策支持服務。

北京市村莊規劃地理信息數據庫將涉及的不同單位或部門提供的多種格式的專題數據進行重新組織與整理。通過制定北京市村莊規劃信息數據庫標準，對市域規劃、村莊規劃、體系規劃、村莊用地分類、村莊經濟、人口等村莊規劃成果數據的加工入庫，建立一個集北京市村莊現狀信息、村莊規劃專題信息、村莊經濟、人口信息以及基礎地理信息的綜合數據庫。

2 數據庫體系結構設計

村莊規劃管理地理信息數據庫的建立主要通過數據加工、專題數據設計、核心數據庫等幾部分組成。數據加工是對從各個單位收集的數據進行整理，對數據制定整理加工方案，按照方案的要求對數據進行加工;然后將數據的內容分為6 大專題數據，依據專題數據設計專題圖層。村莊規劃專題圖層的結果是反映在核心數據庫中村莊專題圖層數據結構、空間專題圖層、屬性數據組織。數據庫體系結構設計如圖1所示。

圖1 技術路線圖

3 數據庫詳細設計

3.1 數據庫管理平臺的選擇

對于一個GIS 應用系統來說，作為基礎數據平臺的空間數據庫的性能則在很大程度上決定了整個系統的性能［1］。在北京市村莊規劃管理地理信息系統建設中，空間數據庫平臺的選擇顯得尤為重要。村莊規劃成果涉及遙感影像數據、矢量數據、柵格數據以及其他統計數據等多種數據類型，數據量巨大，而商業性數據庫軟件對空間數據的支持又不夠，空間數據庫引擎可以實現空間數據在數據庫中的有效存儲和管理［2］。ArcSDE(Spatial Database Engine)是Esri 推出的空間數據庫解決方案，它在現有的關系或對象關系型數據庫管理系統的基礎上進行空間擴展，可以將空間數據和非空間數據集成在目前絕大多數的商用DBMS 中［3］。因此在本次建設中引入ArcSDE 作為空間數據存儲和管理引擎，利用Oracle 數據庫在數據存儲、數據完整性等方面的先進技術手段，將海量空間數據有機地組織和管理起來，并通過其內部異步緩沖、空間索引等機制，提供更對空間數據的多用戶高效的并發訪問，實現了空間數據的有效組織和管理［4］。對于空間數據，通過ArcSDE 空間數據引擎，將海量的空間數據導入并存儲在Oracle 大型商用數據庫中;對于屬性數據，則可直接在Oracle 中創建屬性數據表。

3.2 數據庫的結構設計

針對項目建設中涉及的基礎地理信息數據和各類村莊規劃成果的特點，將數據從內容上分為6 大類:市域規劃、體系規劃、村莊規劃、規劃實施、基礎底圖數據、影像數據，如圖1所示。

(1)市域規劃分為:中心城規劃、新城規劃和鄉鎮規劃。中心城規劃分為規劃中心城中心地區和規劃中心城邊緣集團，主要表示規劃要素的名稱和范圍;規劃新城主要表示規劃新城的名稱和規劃范圍;規劃鄉鎮主要表示已批總體規劃的鄉鎮、已批控制性詳細規劃的鄉鎮以及規劃審批的發文、審批時間、是否修編等內容。

(2)體系規劃分為全市體系規劃、區縣體系規劃。體系規劃表示內容包括:村莊體系分類、規劃主導產業、規劃公共服務設施、限建要素、區域性設施。

(3)村莊規劃專題數據包括規劃圖則和規劃文檔。規劃圖則包括:村莊(村域)用地現狀圖(規劃圖)、村莊公共服務設施規劃圖、村域道路交通規劃圖等。規劃文檔主要包括村莊基本情況、土地使用情況、供水情況、排污情況等。

(4)規劃實施包括村莊規劃項目和規劃后實施的項目進展情況。主要表示內容有:工程名稱、工程規模、造價、開工日期、完成日期、完成進度等。

(5)基礎底圖數據主要包括:行政區劃圖(道路，水系，居民地等共計80 層要素)、最新1∶ 1 萬(覆蓋全市)、1∶ 2 000(覆蓋六環)地形圖。

(6)影像數據包括:最新1∶ 1 萬(覆蓋全市)、1∶ 2 000(覆蓋六環)影像圖。

根據每類數據的特點、數據類型，將以上6 類數據，分成4 大數據庫進行存儲，即基礎地理信息數據庫、規劃專題地理信息數據庫、村莊專題屬性數據庫和歷史數據庫。基礎地理信息數據庫要存儲基礎地理信息數據，規劃專題地理信息數據庫中主要存儲專題地理信息數據和土地利用專題數據，村莊專題屬性數據庫存儲非空間的村莊規劃成果和規劃實施數據，歷史數據庫主要存儲規劃專題地理信息數據庫、村莊規劃專題屬性數據庫的歷史版本信息。

3.3 主要方案設計

(1)數據入庫及管理方案制訂

標準化是數據整理建庫、信息交換共享的前提［5］。在數據生產與信息整合中，必須嚴格遵照信息分類體系與編碼標準，分層處理、轉換入庫，統一存儲［6］。因此，在建庫過程中首先針對每一類村莊規劃專題數據提出詳細的數據結構設計，對村莊規劃管理需要的專題圖層結構設計和各圖層中數據屬性字段結構設計，對不同數據源制定相對應的入庫流程，并進行空間數據和屬性數據的關聯，同時要確保空間數據獲取后要按建庫要求將相鄰圖幅的相同要素連接起來構成獨立完整的要素，而不是被圖幅分割的要素。最終數據庫中存儲的是各種帶有屬性數據的空間要素體。村莊規劃專題圖層設計包括對村莊規劃專題要素符號表示標準、形式、方法及符號庫等。

(2)數據加工入庫及質量控制方案

對每一類村莊規劃專題數據提出詳細的數據加工方案，應包括數據加工的技術指標、加工方法、加工內容以及數據精度等方面內容。

(3)村莊規劃專題地圖制作方案

需要制定村莊規劃專題地圖制作的方案，包括村莊規劃專題要素符號表示標準、形式、方法及符號庫設計制作方案等。

(4)村莊編碼標準制定

為了實現空間數據和各類規劃成果數據之間的聯動，保證各類村莊規劃成果數據之間、與基礎地理信息數據的一致性。結合相關編碼標準，為北京市近4 000個村莊名稱進行了唯一編碼，以唯一編碼為紐帶，形成統一的數據交換、整合、共享機制。編碼按照“市—區縣—鄉鎮—村莊”的組織方式，保證了每個村莊編碼的邏輯性和唯一性。例如110112302047 為通州區宋莊鎮關辛莊村的編碼。

3.4 空間圖層數據與屬性數據組織

(1)空間圖層數據

在數據庫建設過程中，結合數據特點，將涉及的所有空間圖層數據分為10 個規劃專題類，分別是:規劃中心城面圖層、規劃新城圖層、規劃鄉鎮面圖層、體系規劃面圖層、限制要素陡坡線圖層、區域型設施圖層、村莊規劃圖層、用地分類圖層、基礎地理數據、影像數據等。具體數據分類如表1所示。

表1 空間圖層數據分類

對空間圖層數據劃分專題之后對每類圖層進行組織設計，并設定屬性。如規劃中心城面圖層設計如表2所示。

表 規劃中心城面圖層 2

(2)屬性數據組織

在制圖過程中，一般為了快捷方便，較少考慮圖層的屬性信息，而建庫數據的屬性信息是一個重要組成部分因此，需要明確各制圖數據與建庫數據的對應關系，及時明確地建立屬性信息［7］。屬性數據庫由村莊規劃調查信息、村莊經濟、人口信息、村莊規劃工程及實施工程信息、規劃圖片及規劃文檔信息組成，由相關部門提供的Excel 數據或者其他相關數據經分析、統計和轉換獲得，具體結構及屬性字段按照各類專題數據情況制定。具體數據內容如表3所示。

表3 屬性數據分類

針對每一類屬性數據，設計表結構，如村莊規劃圖及規劃文檔信息的屬性字段包括村莊編號、村莊名稱、年份、文件類別、文件名稱、簡稱等，具體表結構如表4所示。

表4 村莊規劃文檔結構設計

4 數據加工

4.1 數據整理、加工方案

將各種類型的原始數據按格式分為村莊規劃成果說明文檔和圖則、村域用地現狀圖和規劃圖、村莊現狀調查表，根據內容制定相應的數據整理、加工方案。

村莊規劃成果包括村莊規劃文檔和村莊規劃圖則。村莊規劃文檔為doc 格式，村莊規劃圖則為jpg 格式，主要包括村莊用地現狀圖、村域用地規劃圖等。村莊規劃文檔以及村莊規劃圖則按照要求加工為Word和jpg 格式后，通過“北京市村莊規劃管理地理信息系統”直接上傳入庫，以文件方式管理，具體入庫流程如圖2所示。

圖2 村莊規劃以及村莊規劃圖則入庫流程圖

村域用地現狀圖和村域用地規劃圖是將圖則原始數據為AutoCAD 的dwg 格式，經過數據分層、數據整理、Label 點檢查、程序轉換、地塊屬性掛接、檢查等工作，最終轉換為ShapeFile 格式，通過ArcCatalog 導入到數據庫中，具體數據加工流程如圖3所示。

圖3 村域土地使用現狀數據加工流程

村莊現狀調查表和村莊規劃項目屬性表數據從村莊規劃文檔提取后進行整理加工后，與北京市規劃委提供的村莊空間數據CenterCountry．Shp 關聯檢查后，通過ArcCatalog 導入數據庫中，具體流程如圖4所示。

圖4 村莊現狀調查和規劃項目屬性表入庫流程

4.2 數據檢查

數據入庫后，需要對入庫的數據成果進行兩級檢查一級驗收。村莊規劃文檔和村莊規劃圖則檢查，通過“北京市村莊規劃管理地理信息系統”，與村莊規劃成果原始資料逐個檢查，相應鏈接是否能正確打開，具體如圖5所示。村域土地使用現狀和村域土地使用規劃數據檢查，對數據庫中村域土地使用現狀和村域土地使用規劃兩層空間數據進行檢查。檢查內容包括空間圖層數據結構檢查、村域編碼檢查、村域用地分類檢查、地塊空間位置、形狀、用地屬性檢查。村莊現狀調查和村莊規劃項目屬性表檢查，通過“北京市村莊規劃管理地理信息系統”，查詢以上屬性表已入庫的村莊，通過村莊屬性鏈接，打開村莊現狀調查表與村莊規劃項目數據表進行檢查，具體如圖6所示。

圖5 村莊規劃成果檢查

圖6 現狀調查屬性信息

5 結 論

通過北京市村莊規劃管理地理信息數據庫的建立，實現對市域規劃、體系規劃、村莊規劃、規劃實施、基礎底圖數據、影像數據的統籌管理;通過基礎地理信息數據庫、規劃專題地理信息數據庫、村莊專題屬性數據庫、歷史數據庫的設計，對空間數據和屬性數據的關聯匹配，實現對新農村規劃成果的全方位管理，為政府決策農村事務提供便捷的信息渠道，為規劃人員編制村莊規劃提供信息共享平臺。

［1］楊金玲，曹先革，劉璐璐．基于ArcSDE 的數字城市規劃空間數據庫設計與實現［J］．測繪與空間地理信息，2010，33(4):16 ～18．

［2］麻德明，豐愛平．基于ArcSDE 和Oracle 的海島空間數據庫框架設計［J］．測繪與空間地理信息，2010，33(2):149 ～151．

［3］李娜娜．基于ArcSDE 的“數字城市”基礎地理空間數據庫的實現［J］．科技信息，2011(8):247 ～248．

［4］易國彪，白振興．基于ArcSDE 的空間數據庫研究與應用［J］．微計算機信息，2008:111 ～163．

［5］許友蓮．基于ArcSDE 的地理空間數據集成管理［J］．城市勘測，2012(3):16 ～19．

［6］鄭金水，陳麗慧．漳州地理空間數據構建與應用研究［J］．城市勘測，2012(1):5 ～9．

［7］程倩雯，李滿春，李飛雪．土地利用總體規劃制圖建庫一體化建設研究［J］．測繪通報，2013，0(4):97 ～100．