基于地理實體的國土檔案數據庫構建技術

趙連柱

(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)

0 引言

國土業務檔案通過掃描電子化建立了國土檔案數據庫,存儲內容包括物理檔案掃描件、國土業務檔案屬性數據。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。國土業務檔案屬性數據以信息卡的形式進行數據組織,信息卡記錄檔案類型、檔案業務編號、坐落、面積、審批人、審批時間等。土地業務日常辦理工作形成的國土業務檔案分為預審類、征地類、供地類和登記類,如圖1所示。

圖1 國土業務檔案

現有的國土檔案數據庫進行了物理檔案的掃描電子化,通過系統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,替代了物理紙質檔案借閱。征地類檔案與預審類檔案通過預審批準文號進行關聯,供地類檔案與征地類檔案通過征地批準文號進行關聯,登記類檔案與供地類檔案通過出讓合同號進行關聯,如圖2所示。

圖2 國土檔案業務關聯

現有的國土業務檔案屬性數據以土地業務檔案信息卡的形式進行存儲和展示,通過“土地業務管理枝狀化”的管理模式,可以查詢宗地的權屬交易及衍變過程以及相關權屬的限制類信息,如抵押、查封等。對于國土業務檔案中的空間數據,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據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,沒有進行空間數據加工和矢量化,無法進行檢索和空間查詢定位,業務檔案相鄰地塊之間存在交叉和縫隙,無法支持業務檔案的空間分析和帶圖審批。

1 國土檔案地理實體

地理實體是指現實世界中占據一定空間位置、具有獨立的屬性或者功能的自然地物或人文設施[1-3]。地理實體由一個或多個圖元組合而成,圖元是對現實世界的抽象表達,在計算機中以點圖元、線圖元及面圖元的形式組織[1-3]。地理實體的數據組織還能夠存儲要素之間的相關關聯,并通過交互、動態的方式對城市進行多尺度表達、快速實時更新,能夠在城市規劃、空間決策、智慧城市建設、城市應急響應等方面發揮重要的支持作用[3-6]。國際上已經開展對地理信息數據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“數字國家框架(Digital National Frame-work)”計劃,構建新一代的數據產品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組合相關圖元,實現對地理實體的標志[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據,實現預審、征地、供地和登記等業務檔案空間數據和屬性數據的整合,實現基于地理實體的國土檔案數據庫的分析和應用,為城市規劃和建設提供國土空間數據支撐,國土檔案地理實體如表1所示。

表1 國土檔案地理實體

2 國土檔案實體數據庫模型

土地是經濟開發的重點、社會問題的焦點、環境問題的熱點、規劃管理的難點[10],近年來,國內外對國土空間管理和國土檔案數據庫建設工作進行了技術研究。聯邦地理數據委員會于2008 年發布的《地理信息框架數據內容系列標準》對地籍、行政管理單元、水系、交通等7 大類框架數據做了規定[11]。國土資源檔案數字化建設,是適應新形勢下國土業務信息化和檔案工作數字化的現實需要,數字化技術的應用使得國土資源檔案信息得到最大限度的整合,避免出現宗地紅線重復(重復批地)、交叉、移位等現象[12]。采用檔案空間化技術,將檔案材料空間化,突破傳統目錄結構的檔案管理模式,自動定位空間位置,實現檔案資料的圖、文和實地間互查[13]。

本文采用面向地理實體的空間數據模型,將國土檔案數據庫劃分為面向國土業務信息的屬性數據和面向國土空間的地理實體數據,提出了構建基于地理實體的國土檔案數據庫模型,實現國土檔案空間數據與國土檔案業務屬性數據的統一管理和綜合應用,國土檔案地理實體數據庫組織結構如圖4所示。

圖4 國土檔案地理實體數據庫組織結構

2.1 數據庫邏輯模型

對國土檔案業務和檔案電子化用戶需求及應用分析,設計土地預審、征地、供地、登記等業務檔案數據庫模型,基于地理實體模型進行數據庫設計,建立國土檔案實體標識碼,實現國土檔案空間數據與國土檔案屬性數據的關聯。國土檔案地理實體由一個或多個地塊構成,國土檔案地理實體與地塊的關系為一對多的關系。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,地塊與界址點的關系為一對多的關系。國土檔案數據庫邏輯模型如圖5所示。

圖5 國土檔案數據庫ER模型

2.2 數據庫存儲模型

國土檔案空間數據的位置準確性是實現國土檔案的精細化管理的基礎,是城市規劃建設用地和登記發證的依據,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據處理,設計數據庫存儲模型,構建國土檔案地理實體數據庫。在預審、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

按照預審、征地、供地、登記檔案記載的項目地塊(宗地)界址點坐標構建地理實體,建立國土檔案地理實體數據模型,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)賦予統一的地理實體標識碼,實現地塊(宗地)圖元與國土檔案地理實體的關聯。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據庫構建

隨著國土業務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,實現了基于檔案目錄的管理和查詢,根據業務檔案業務屬性信息以電子信息卡的形式,建立了國土業務檔案的業務屬性信息庫,為國土檔案地理實體數據庫的構建提供了重要的數據基礎。基于地理實體的數據模型,以業務檔案的坐標數據為準構建國土檔案地理實體。采用關系型數據庫,基于國土檔案數據庫模型存儲國土檔案地理實體空間數據和屬性數據,構建國土檔案地理實體數據庫,如圖7所示。

圖7 國土檔案地理實體數據庫構建

對于預審、征地、供地三類國土業務檔案,通過用地釘樁測繪,項目用地范圍內每一地塊界址點坐標都經過準確的測量和計算,制定用地釘樁數據交換格式標準,通過數據導入的方式構建地理實體。用地釘樁數據交換格式文件內容包括地塊編號、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。對于土地登記類業務檔案,通過調取地籍調查數據,根據土地坐落、權利人、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。國土業務檔案地理實體屬性數據以檔案掃描電子化形成的國土檔案屬性數據庫為準,通過地理實體編號與國土檔案屬性數據庫中的信息卡編號進行掛接。國土檔案地理實體數據加工如圖8所示。

圖8 國土檔案地理實體數據庫

4 結束語

隨著國土檔案數字化技術的發展,基于地理信息系統技術,建立國土檔案地理實體數據庫,實現國土檔案空間化管理,實現土地預審、土地征用、土地供應和土地登記檔案全過程化管理。國土檔案地理實體數據庫的構建國土檔案記載的土地預審、土地征用、土地供應、土地登記檔案中的地理坐標為依據,同時疊加三維立體地形圖、影像圖、自然資源調查數據,最大限度地避免項目用地出現交叉、縫隙等情況,為實現“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據基礎,為國土資源檔案數字化管理提供了新的技術方法和研究思路。