【硕士论文】基于GeoDatabase数据模型的房屋产权产籍.pdf

摘要 近年来，随着我国国民经济的快速发展，房地产翻益成为人们消费和投资的 热点，房地产产权产籍问题成了核心问题，房地产产权产籍不仅记载了房屋的所 有人、结构属性、地址使用等状况，更重要的是它“诠释”了房屋作为一种“财 产”“从属于”被权利人，伴随着城市建设步伐的加快和住房制度改革的进一步深 入，房地产管理业务量迅速增加，权属变更翻益频繁，各行备业对房她产管理水 平提出了更高的要求，传统的管理方式已无法满足现实的需要，随着房地产产权 产籍管理手段自动化水平的大大提高，G I s 运用于房产产籍管理以方便魄对各种房 产图件和房产属性信息进行管理和使用，及实现图形数据和属性数据的交互查询 和检索成为必然。因此，采用一种高效的数据模型建立一个方便快捷的智能数据 席实现海薰数据管理，为用户提供浏览、查询、估价等房产信息是大势所趋。 本论文的主要工作如下： 1 首先对产权产籍数据库设计进行系统分析，介绍数据模型的发展并选取适合构 建地理数据库的G e o D a t a b a s e 数据模型。 2 结合房地产产权产籍管理模型，采用面向对象的方法，利用C A s E 工具绘制u M L 模型图来生成地理数据库结构，并通过A r c s D Ef o rs Q Ls e r v e r2 0 0 0 管理海 量房产数据，进两加大房屋产权产籍管理深度。 3 利用A r c G I s 工具将数据加载入数据库模式，通过A r c s D E 在s Q Ls e r v e r2 0 0 0 中实现物理存储，并实现数据库的管理功戆。 关键字：数据模型，对象，类，关系，模式 杭州房产设计 A b s t r a c t I l lr e c e n ty e a r s ，a l O n gw i t ho u rc o u m r yn a t i o n a le c o n o m yi sf a s td e v e l O p i n 舀 斑er e a le s t a t eb e c a m e 氇ei n v e s t m e n th o ts p o td a yb yd a y a n dt h eo w n e r s h i pa n dt h e d o m i c i lO ft h er e a le s t a t ei st h ec o r eq u e s t i o n A c t u a l l y i tn o to I l ：l yr e c o r d st h eh o u s e s t n l c t u f ea t t r 主b u t e s ，c 0 啦d 主t i O n s ，藤d r e s s e su s i l l gb 牡ta 括oa n n O 掘t e s 掘e 重l O u s ew c hi s t h ep r o p e n y ”t h a ts u b o r d j I l a t et om er i g h tp e r s o n B e c a u s et l l et r a d i t i o n a lm 籼g e m e n t 主sn o | f u l lo f 珏s e r sn e e d s ，A s 维el “e lo ff e a le s l a t ea 毪l O m a t i o 珏m a 珏a g c m e n 圭m e 出O d i s 伊e a t l yt oc n h a n c c ，j o i n i n 8w i mG I S ，e s t a b l i s hm eo w l l e r s h i pa n dt l l ed o m i c i lo ft h e 辩a le s t a 她t op f o d 玎c e 氇en a t i o 且a 至至t yd a 西a s ea I l dt h ci n 细强a t i o ns y s | 嘲b e c D m e j _ n e v i t a b l y T h e r e f o r e ，u s i n go n e 虹n do fh i 曲l ye 仃如t i V ed a t am o d e l t oe s t a b l i s ha c o n v e n i e n c e q u i c k证t e l l i g c n c e d a 摭b a s et o p f o V i d em a g n a I l i m o u s r c a le s t 越e i n f o 珊a t i o n ，b r 0 、确i n g ，i n q u j r y ，e s t i m a t ef o rt h e u s e ri su l t i m a t e l y T 1 l ep 印e r 瑚囊j nw o r ka sf o l l o w s ： 1 F f s ，协ed 缸a b a s ed e s i g n i n gw a si n t r o d u ds y s t c m a t i c l y ，雒dt h ed e V e l o p i n go f m o d e lw a si n 仃o d u c e d ，a l s os d e c tt h eG e O D a t a b a s em o d e l t Oc r e a td a t a s e t s 2 W i t hf c 畦e s t a t ep r c I p e r t yf i g h tp f o d u c 主n g 出en a t i o n a l i t ym a n a g e m e n lm o d 西，u 正n g t h eo b j e c t - o r i e n t e dm e t h o da n dc a s et o o l ，i tc o n s t n l c t e dt h cU M Lm o l d e dt om a k e 也ed a 耋a b a s e 啡u c n 辩，a 赫dm a n 鑫g c dt h em a 弘龃i m o u s 托a le s l 8 重ed a t at h I o 珏醇 A r 茚D Ef o rS Q LS e r v e r ，t h e nw i l le m a r g et h eh o u s ep r o p e n yr i g h tt op r o d u c em e n a t i O n 8 l i t y 瑶a n a g e 翔e n td e p 氇 3 U s j n g t l l eA r c G I St o o l ，t h ed a t aw 嬲1 0 a d e di nt h ed a t a b a s es c h e m a ，i lw a sr e a l i z e d 也f o u g hA r c S D E i nS Q LS e 押e r ，a n d 靶啦i z e dd a t a b a s e 搬a n a g e m e m & n d i o n K e yw o r d s ：d a t am o d e l ，o b j e c t ，c l a s s ，r c l a t i o n ，d a t 曲a s es c h e m a 2 囊， 第一章绪论 1 1 引言 地理信息系统( G e o g r a p h i cI n f o r m a t i o ns y s t e m 简称G I s ) 是一项以计算机为基础的 新兴技术，在计算机软硬件支持下，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处 理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过对多因素的综合分析，它可 以迅速地获取满足应用需要的信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。地 理信息系统的应用可以深入到各个专业、各个领域，甚至各个机构中，形成诸如资源G I S ， 灾害监测和防治G I S ，交通G I S 等专题G I S 系统。G I S 的发展既依赖于地理学、统计学和 测量学这些基础学科，又取决于计算机软件技术、航天技术、遥感技术和人工智能与专家 系统技术的进步与成就。许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图象处 理和人工智能技术都应用到了地理信息系统中，为地理信息系统提供了先进的工具和手 段，促使了G I S 的飞速发展。 虽然数据库技术在2 0 世纪8 0 年代已经广泛使用，对文本数值型数据管理方面已经比 较成熟，但是对于结构复杂、数据量庞大、具有拓扑关系的空间数据还是无能为力的。空 间数据的特征使得空间数据库在设计方法上与传统的数据库存在巨大差异，因而深入了解 研究空间数据库的设计方法及实现手段具有重要意义。近几年随着数据库管理系统和G I S 技术的发展，产生了空间数据库技术，使大型商业数据库技术进行空间数据管理成为了现 实，解决了G I S 数据管理的诸多难题。随着G I S 应用的日益广泛，其数据管理方式得到了 极大的发展，利用D B M S 对空间数据的管理，并实现空间数据和属性数据无缝连接是空间 数据库发展的趋势。 1 - 2 研究的目的和意义 房产地产产权产籍管理是国家对城市房产产权及产权管理中所产生的产权档案、图 纸、帐册、表卡及其他反映产权现状和历史情况的文件资料的管理，涉及的图形和内容多、 数量大，管理复杂，负担重“”。数据库是近2 0 年来发展最迅速的一种计算机数据管理技 术，目前最常用的是关系型数据库，它的属性数据通过商业数据库管理系统进行管理，而 空间数据采用G I s 自身所特有的管理方式，通过一定的方法将空间数据和属性关联起来。 但它增加了数据维护和管理的难度，两种数据的分割管理导致它们之间是“有缝”的，使 数据结构复杂，整体性能下降。面向对象数据库是面向对象技术与数据库技术相结合的产 物，它能够解决这个问题，它具有面向对象的特征，任何复杂的事物都可以由封装了数据集 及操作集的对象来表示。空间数据模型刻画了现实世界中空间实体及其相互联系，它为空 1 间数据的组织和空间数据库的设计提供了基本的方法。本文采用E S R I 公司全新的面向对 象的空间数据模型一一G e o D a t a b a s e 数据模型，使用基于U M L 的c A S E 工具构建地理数据 库，将产权产籍信息组织成一个数据对象结构体，实体被表示为具有属性、行为、关系的 对象，并且还可以定义对象之间的关系，以及保持对象之间参考完整性的规则。与以往的 实体关系型数据库不同， G e o D a t a b a s e 模型建立在标准的关系数据库之上，根据不同的 用户构建不同级别的数据库，所有空间数据和属性数据都存储在数据库之中。在用户的角 度，它更接近我们对现实事物对象的认识和表达，能充分展现现实世界的实体及实体之间 的关系，在数据管理的角度，空间数据在一个公共模型框架下对G I s 通常所处理和表达的 地理空间特征如矢量、栅格、T I N 、网络、地址进行统一描述，实现了G e o D a t a b a s e 之前 所有( 包括C o v e r a g e S h a p e f i l e ) 空间数据模型都无法完成的数据统一管理，这给数据 管理带来了巨大的好处。 1 3 研究现状 1 3 1 国外研究现状 国外房地产信息系统一般与土地信息系统紧密融合相连的，通常其数据库的建设时间 较长，如英国中央政府从1 9 9 1 年联合投资建立，由女皇土地注册委员会( H M L R ) 的首席 执行官担任主席，代表了所有参与的组织，涉及H M L R 司法部2 0 个地区办公室、英国陆 军测量局环境部、评估办公室税务局、皇家特许测量所等部门和机构，提供文本与图形 信息服务形式，可用数据包括信息所有者、特性、地理编码、地籍地图等，并与其它规划 类、地产类文档相链接，支持在线访问。美国是由美国国家房地产经纪人协会( N A R ) 领 导，涉及N A R 中的所有房地产经纪人，1 9 9 3 年开始支持在线服务，由所有的N A R 会员组 成的高度分散系统，使房地产信息通向R I N ，地理数据提供以地图为基础的前端和通往R I N 的空间分析工具，并提供文字和图像数据以描述房地产，可用数据包括所有者、价值、用 途及通往相关服务的目录的链接信息等“”。 瑞典房地产数据中心于2 0 世纪7 0 年代中期由瑞典政府筹建，到目前为止，数据库中 共存有约6 0 0 万宗房地产数据，主要内容有房产登记信息、土地登记信息、高层楼房登记 信息、地籍图件以及税收信息等数据库采用集中管理模式，中心数据库通过网络与全国各 地的房地产登记所、银行、法院、房地产交易所等相关部门相连接，社会公众可以通过国 际互联网查询有关信息”。G I S 数据库在国外的研究具有长足的发展前景，在未来几十年 内，G I s 理论研究将呈现信息标准化和信息表达多维化的发展态势，G I S 技术的发展将具 有集成化和智能化的特色。 杭州房产设计 1 3 2 国内研究现状 我国虽然在G I S 数据库的建设方面起步较晚，但发展势头迅猛取得了不错的成绩。 如南京作为建设部首批1 5 个房地产市场信息系统和预警预报建设试点城市之一于2 0 0 2 年1 0 月启动“数字房产”共享平台建设工作，以基础数据的建设为核心，利用南京市国 土资源局定期提供的基础地理信息为基础，制定规范统一的数据标准、通过数据整合工 具，对原有分散、孤立的多元数据库进行整合，建立了覆盖南京1 0 2 6 km 2 范围内国有土 地上1 ：5 0 0 的5 3 8 万幢房产管理空间属性一体化的中心数据库。吉林通化房产管理处 于2 0 0 3 年4 月开发了“通化产权产籍登记与管理信息系统”，系统采用I B M 公司的L o t u s 作为开发平台，图形信息基于E S R I 公司的M a pO b j e c t ，采用大型数据库进行图形和数 据的实时管理，实现房屋产权数据、档案、图形统一管理，建立全新的房产管理模式， 促进通化房产行业信息化建设。1 。 宁海县房产管理部门研制开发宁海县房地产图文信息管理系统建立了高效的空 间数据库管理系统，并己投入运行，其整个局域网实现了房地产交易与权属登记、房屋 安全、租赁备案登记、公房管理已初步实现了计算机操作：图籍数字化管理己全面启动， 向规划部门购买了8 6 平方公里的宁海城市规划区地形图，完成了G I S 地理信息转换；新 的房产分区、房产区号、幢号、房号编制工作顺利展开，实行“一房一号”，确保己登记 房产位置的惟一性。此外，全国各大城市以政府或自主的方式投资建设自己的房产G I S 管理系统。 1 4 论文的主要方法及思路 1 4 1 论文的主要方法 本文在理论研究和实践的基础上，以A r c D e s k t o p 为平台，采用M i c r o s o f tV i s i o2 0 0 3 E n t e r p r i s e 工具运用u M L 建模语言、空间数据引擎A r c s D EF o rM i c r o s o f ts Q Ls e r v e r 2 0 0 0 和可视化开发工具v i s u a lC + + 进行开发，实现房地产产权产籍数据库模式( 下文 简称产权产籍数据库) ，从而为各级房产管理部门提供可靠的决策信息。 1 4 2 论文的研究思路 数据库设计是在用户调查的基础上，决定数据库中存储哪些数据( 专题层) ，如何表 示各种数据( 点、线、面、栅格或其他形式) ，并将各类数据组织到数据库中。设计 G e o D a t a b a s e 步骤如下”： ( 1 ) 建立产权产籍数据视图模型。 ( 2 ) 描述和定义与房地产产权产籍有关的实体分布特征、空间特征及其相互关系。 ( 3 ) 选择矢量数据表征这些实体要素。 ( 4 ) 确定这些实体要素的几何类型、相互关系、属性类型及特征之间的关系，将u M L 模型对象匹配到G e o D a t a b a s e 组件中。 ( 5 ) 定义拓扑关系、关联、分配坐标系统、关联规则并定义元数据，调整并优化 G e o D a t a b a s e 特征系统。 4 杭州房产设计 第二章产权产籍数据库设计的系统分析 2 1 产权产籍数据库设计目标 1 实现数据共享。包括背景数据和专题数据在内的所有数据，实现互联互动，做到“数 据共享、全盘互动、不出差错”。除实现局内数据共享外，还应能与城市电子政务平台、 G I s 数据交换平台紧密相连，能满足多种形式的查询，当然这对数据标准化的要求较 高。 2 空间实体与产权关系紧密结合。产权产籍数据库是空间型系统，不是单纯的属性管理 系统，因此它包括图形、属性两种数据的输入、显示、处理以及综合分析结果的输出， 图形与属性的连接是设计数据库系统的关键技术之一，解决了这个问题，用户就可以 对图形及属性进行双向检索。 3 具有兼容性和高度的扩展性。首先数据库的设计要考虑到与已经存在的数据格式，内 容的兼容性，避免重复作业，造成浪费：其次确保产权产籍管理是一个长期发展的事 业，不是一成不变的。随着社会的不断进步，先进的管理科学和技术在全行业、全社 会应用的不断深入，势必会在服务功能、系统结构、硬件设备、系统平台等方面进行 扩展。因此，系统功能应方便地升级和扩展，能够支持大容量的数据，同时适应构建 不同的管理服务的要求。 4 集中式管理与分布式处理相结合。房产管理局业务种类较多，在各个业务科室之间既 有较强的联系又有较强的独立性。表现在数据处理流程上，就要求既要有统一集中的 管理，以增强业务处理过程中的相互衔接，同时独立性较强的数据管理的科室由其单 独处理。这样，既可减少系统管理的工作量，又能获得较高的工作效率。 5 集中存储与分布式存储相结合。与数据处理相适应，数据存储应该采取集中式与分布 式相结合的体系结构。涉及全处性的数据应该集中存储，以增强数据内容的同一性和 访问的一致性，而对于非全处性的数据，则应该尽量分布式存放，以减少服务器负担 和网络传输的压力。 2 2 产权产籍数据库的特点、设计需求和关键点 2 2 1 产权产籍数据库特点 产权产籍数据库是指与房屋产权有关的一定地理要素特征的数据集合，它与一般数据 库相比，具有以下特点： 数据量特别大，房地产产权产籍管理系统是个复杂的综合体，要用数据来描述各 个地理要素，尤其是房屋要素的空间位置和产权关系，其数据量往往相当大。 S 不仅有地理要素的属性数据( 包括与建筑物有关的产权关系属性) ，还有大量的空 间数据，即描述要素空间分布位置信息的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联 系。 不同的用户访问数据的权限不一样，数据管理人员要为不同的用户分配不同的角 色和权限以实现数据库的更新、维护和安全的目的。 2 2 2 产权产籍数据库设计需求 ( 1 ) 标准的统一 为了确保房地产数据质量，真正实现数据的共建共享，必须从行业管理的角度进行 相应的标准化研究，包括数据内容、数据语意定义、数据结构、元数据、数据精度、获 取方法和技术要求等，从而形成一个健康有序的信息采集、更新与共享机制。 ( 2 ) 实现数据源系统内的无缝集成 通常我们的数据格式复杂多样，需要一个在逻辑上统一的空间数据框架来存储和统 一管理地理数据包括C A D 、影像、矢量数据、栅格数据、T I N 、地址数据等，使得所有地 理数据实现在同一数据库系统中无须数据转换而统一管理贮存和处理各种模型的空间数 据。 ( 3 ) 空间数据的无缝集成 “无缝”的追求一方面是因为以往许多软件系统( 包括G I S 平台) 在与外部系统连 接时是“有缝”的甚至是“两层皮”，无法很好地集成和融合；另一方面是由于技术的限 制使的数据之间无法很好的保持一致性，导致数据之间是“有缝”的。实现真正的无 缝集成，节省系统的空间资源，增强系统的稳定性及响应速度是急待解决的问题之一。 ( 4 ) 房地产综合数据的图文一体化 房地产综合数据主要包括坐落信息、自然信息、产权信息和图文数据一体化。把空 间数据与属性数据统一存放在关系数据库管理系统中，采用关系数据库管理房地产的空 间数据，真正实现了空间数据与非空间数据一体化的无缝集成，才能方便地对房地产信 息进行面向空间的各类统计分析，方便地了解城市的房屋状况。 ( 5 ) 数据接边 由于图形分幅是人为进行的划分，不是自然边界，因此必然会引起图形的接边问题， 尤其对于跨幅房屋来说，同一建筑物被分割为两个甚至更多的图形要素，破坏了要素的 完整性，给数据管理带来不便。通过图层管理，所有的同类要素均分布在同一图层中， 不会造成数据的连接中断。 ( 6 ) 数据的安全性 6 杭州房产设计 通过图幅进行管理，所有的空间数据均以文件方式存储，容易受到病毒的侵犯，为 数据安全性带来威胁。我们需要能够设定用户权限，区分安全级别的方式管理数据库。 ( 7 ) 查询分析功能 希望不仅能够存储海量数据，而且可满足短时间响应用户需求和快速获得查询结果 的需求。 根据我国房地产管理及计算机技术发展趋势，将网络化、集成化、实用化作为系统 开发的基础，考虑到房地产产权产籍资料的现实性、准确性与完整性，该数据库系统应 易于进行数据的修改、查询与输出，因此应注意以下几点： 以建立完整的房地产产权产籍资料处理模式为前提，而不是单独处理某一类资料： 软件运行环境的限制要少，增加实用性： 处理好图形与属性数据的连接问题，实现它们之间的双向检索： 要求存储的信息便于更新、查询，且能及时提供现实性好的信息： 对入库的数据能够进行统计与分析，为有关部门提供决策的科学依据。 2 2 1 产权产籍数据库设计的关键点 房地产产权产籍数据库是房地产管理的核心，产权产籍信息包括描述房地产空间位 置及状态的图形数据，如地籍、土地利用现状图、房地产平面图、宗地图等，描述房地 产权属、价值、位置的属性数据，如丘号，宗地号、地类、面积、权属人、地址等；它 们对房地产产权产籍管理同等重要“1 。如何将这些数据合理的“载入”地理数据库中是 数据库设计的关键。儿力，在设计基于G e o D a t a b a s e 数据库时必须考虑下列问题： 在数据库中存储何种数据： 存储的数据应用何种投影； 对已经存在的数据是否需要建立修改数据的规则： 如何组织对象类和子类型； 是否需要维护不同类型对象之间的特殊关系； 数据库是否需要存储定制对象。 2 3 系统运行环境 2 3 1 硬件环境 处理器：P e n t i u m4 5 0 l H z 以上 操作系统：w i n d o w sS e r v e r2 0 0 0 内存空间：2 5 6 M B 以上 硬盘空间：4 0 G 以上 7 网络浏览器：M i c r o s o f ti n t e r n e tE x p l o r e r 5 O 以上 2 3 2 软件环境 数据库软件：A r c S D EF o rM i c r o s o f tS Q LS e r v e r 2 0 0 0 G I S 软件： 采用E s R I 公司2 0 0 4 年1 0 月推出的A r c I n f 0 9 0 ；A r c G I SD e s k t o DS P l C A S E 软件：M i c r o s o f tV i s i o2 0 0 3E n t e r p r i s e 开发软件：M i c r o s o f tV i s u a lC + + 2 4 地理数据模型的选取 2 4 1 地理数据模型的发展 2 4 1 _ l 第一代地理数据模型一一C A D 数据模型 最早的计算机制图系统，使用阴极射线管的显示线绘制矢量地图、使用行式打印机 上的加印技术绘制栅格地图。以此为起源，十九世纪六十到七十年代出现了精致的绘图 硬件工具以及能够使用合理逼真制图技术将地图符号化的制图软件，这一时代，地图通 常用一般的c A D ( 计算机辅助制图) 软件来制作。C A D 数据模型通过点、线、面将地理数 据存储在二进制格式的文件中，但缺乏属性信息。由于C A D 数据模型缺乏对属性数据的 支持，且空间数据不是存储在数据库中，所以给G I S 软件开发和G I S 数据共享都带来了难 度，同时C A D 数据模型对于空间数据的信息描述和空间分析存在很多缺陷“。 2 4 1 2 第二代地理数据模型一一C o v e r a g e 数据模型 1 9 8 1 年，E s R I ( E n v i r o n m e n t a ls y s t e mR e s e a r c hI n s t i t u t e ，I n c ) 推出了第 二代地理数据模型c o v e r a g e 数据模型( 也称地理关系数据模型) ，这个模型有两个 关键之处： 空间数据与属性数据相结合。空间数据存储在二进制索引文件中，使得显示和访 问最优化。属性数据则放在D B M S 表( T A B L E S ) 里面，二者以公共的标识编码关联。 矢量要素之间的拓扑关系也被存储。这意味着，线的空间数据记录包含这些信息： 哪些结点分割线、可以推算有哪些线相连，同时还包含线的右侧及左侧有哪些多边形的 信息。 “面向对象技术”日趋成熟，并在计算机软件设计、工程应用和项目开发等领域得 到日益广泛的采纳，这促使我们从“面向对象”的角度去看C o v e r a g e ，发现C o v e r a g e 数据模型有一个明显的缺陷：空间数据不能很好地与其行为相对应，也就是说，表示丘 界的多边形的行为和表示房屋的多边形的行为是一模一样的，如表示房屋的多边形可以 被拆迁，但表示丘界的多边形则不行，如果我们能将“丘界”和“房屋”表达成两个不 同的空间要素类，它们能各自有不同的“行为”。当然，我们可以通过“二次开发”用 杭州房产设计 ， 程序来定义和处理不同“空间对象”的不同操作，但更好的办法是将空间要素与其行为 相关联，建立“空间对象”或“地理对象”模型，这是C o v e r a g e 力所不能及的。随着应 用变得复杂，当需要一种更好的关联要素及其行为的数据模型的时候，在c o v e r a g e 的 基础上编写再好的代码也无法满足应用的需求。因此，对新一代地理数据模型出现的需 求越来越迫切，在这个新模型中，要求具有能够将要素与行为紧密结合的体系框架， G e o D a t a b a s e 数据模型应运而生了“。 2 4 1 3 第三代地理数据模型一一G e o D a t a b a s e 数据模型 G e o D a t a b a s e 是A r c I n f o8 引入的一个全新的空间数据模型，是建立在数据库管理系 统( D B M S ) 之上的统一的、智能化的空间数据库模型。所谓“统一”，在于G e o D a t a b a s e 之前所有的空间数据模型都不能在同一模型框架下对G I S 通常所处理和表达的地理空间 要素，如：矢量、栅格、三维表面、网络、地址等，进行统一的描述，而G e o D a t a b a s e 做到了这一点。所谓“智能化”，是指G e o D a t a b a s e 数据模型中，地理空间要素的表达 较之以往的模型更接近于我们对现实事物对象的认识和表述方式。G e o D a t a b a s e 中引入 了地理空间要素的行为、规则和关系，当处理G e o D a t a b a s e 中的要素时，对其基本的行 为和必须满足的规则，我们无需通过程序编码就可实现；对其特殊的行为和规则，则可 以通过要素扩展进行客户化定义。这些行为可以通过A r c I n f o 提供的域、验证规则和其 他A r c I n f o 提供的框架函数来实现。有了G e o D a t a b a s e 数据模型，只有在要素需求特别 专业化的行为操作的时候才需要编写代码o 。 G e o D a t a b a s e 数据模型采用了面向对象技术，它通过定义用户自己的对象类型，定 义拓扑的、空间的和全局的联系，以及获取这些对象相互之间的关系等方法，使用户能 更自然的描述特征。G e o D a t a b a s e 数据模型可以将所有空间地物以对象的形式封装 ( E n c a p s u l a t i o n ) ，并将对象的外部行为语义和内部执行之间显著分离，根据操作行 为来定义封装；G e o D a t a b a s e 数据格式类型的体系结构有很强的继承性( I n h e r i t a n c e ) 和多态性( P o l y m o r p h i s m ) 特征，子类可以继承父类的大部分特性，而修改自己的专有特 性，通过它们很容易得到空间目标间的关系；面向对象的可扩充性，使得G e o D a t a b a s e 数据模型的预定义类型无需明显改变即可成为用户类型。“”1 。可见，G e o D a t a b a s e 数据 模型基层便实现了特征与其行为紧密关联；空间数据不再是无意义的点、线、面，而是 面向实际应用领域的复杂的客观实体，空间要素之间的相互关系可以符合人们思维习惯 得以清楚地表达。 2 4 2 数据模型的选取 2 4 2 1 采用面向对象的方法的G e o D a t a b a s e 模型 基于产权产籍数据库设计的目标和需求，本文采用G e o D a t a b a s e 数据模型建立地理 数据库。它与以前数据模型的区别就是它在地理数据建模中使用了面向对象 ( o b j e c t 一0 r i e n t e d ) 的方法，开发者可以通过面向对象软件类的框架，即G e o D a t a b a s e 数据访问对象( G e o D a t a b a s eD a t aA c c e s sO b j e c t s ) ，与数据对象进行互操作，面向 对象的方法能够更自然地描述特征，其途径就是能自行定义对象类型，定义拓扑、空间 和一般关系，以及掌握这些对象如何与其他对象发生交互作用。G e o D a t a b a s e 数据模型 一个根本的优点在于，它包含一个框架，我们可以在这个框架里尽可能容易地创建与真 实世界对象交互和行为相仿的智能化特征，因为它具有面向对象的三个关键特征：多态 性、封装性和继承性。 多态性表明一个对象类的行为( 或方法) 可以与对象的变更相适应。不管我们创建 的是房屋类还是丘类，它都是继承于F e a t u r e 类，因此它们的核心操作，如绘制、编辑 或获得要素的B u f f e r 接口都是一样的。 封装性意味着对象只能通过预先定义好的一系列接口或方法访问，这些接口和方法 被封装到组件中。G e o D a t a b a s e 数据访问对象隐藏了数据对象的内部细节并提供了标准 的编程接口。 继承性表明一个对象类可以被定义成包含其它对象类的行为，但对象类也可以具有 其它行为。如一个房屋对象可以从一个标准的A r c I n f o 要素类型( 比如一个简单的面要 素) 中被扩展或分成子类。 2 4 2 2G e o D a t a b a s e 空间数据模型的优点 G e o D a t a b a s e 在实现上使用了标准的关系一一对象数据库技术，它支持一套完整的 拓扑特征集，提供了大型数据库系统在数据管理方面的优势。与以往的数据存储格式相 比较，G e o D a t a b a s e 具有无可比拟的优越性1 ： ( 1 ) 实现了数据源系统内的无缝集成。G e o D a t a b a s e 可以在商用关系数据库中存储所有 地理数据表示方式，多种数据格式在同一数据库系统中统一管理贮存和处理无须数据 、 转换； ( 2 ) 实现了严格意义上的地理空问数据库。可将产权对象的空间数据和属性数据集成在 。 同一关系型数据库中，改变了传统模型中二者仅通过I D 联系的状态。 1 0 杭州房产设计 ， ( 3 ) 实现连续空间要素的无缝存储。G e o D a t a b a s e 存储结构可以容纳非常巨大而连续的 要素集和特征组，无须分幅、分块存储和空间分离，进而使连续地理要素的延伸得以 支持。 ( 4 ) 可扩展特征即对象的属性和行为智能化结合。G e o D a t a b a s e 一个重要的方面就在于 我们可以任意地创建诸如房屋、道路等自定义特征，而不是仅仅创建面和线。这些 房屋或道路不仅拥有普通面特征和线特征的标准显示、查询和编辑行为，还有附加 行为。产权对象数据集中的属性可以赋予自然行为，属性间的任何类型的关系都可 以在G e o D a t a b a s e 中定义。 ( 5 ) 要素相邻关系内容更为丰富。用户不仅可以定义特征要素的性质，而且可以描述它 与其他特征要素的相邻关系( c o n t e x t ) ，这种相邻关系能够让用户详细地说明一个房 屋要素在丘要素被移动、改变或删除时所发生的行为，而且能让用户借助行为和关 联关系回访到与之相关的特征要素。 ( 6 ) 对象属性的整体约束。如通过定义房屋产权类型和楼盘高度不大于楼层数$ 4 等规则 验证，强制实现了对象属性的整体约束性，使空间数据录入与编辑更加准确。 ( 7 ) 支持空间数据的版本管理和多用户并发操作，允许多用户同时对同一产权对象进行 编辑等。 2 4 2 3G e o D a t a b a s e 的结构体系 G e o D a t a b a s e s 将地理数据组织成为数据对象( D a t aO b j e c t s ) ，这些数据对象存储 于要素类( F e a t u r eC 1 a s s ) 、对象类( O b j e c tC 1 a s s ) 或要素集( F e a t u r eD a t a s e t s ) 中。对象类( O b j e c tC l a s s ) 用于存储非空间信息。要素类( F e a t u r eC l a s s ) 则存储 了空间信息及其相应的属性信息。下面描述括出G e o D a t a b a s e 及其组成要素之间的结构 体系4 1 锄。 ( 1 ) 空问参考系统 当建立产权对象数据集或独立道路或水系要素类时，要指定其空间参考。其空间参 考包括它的坐标系统、空间域、精度。坐标系统可以是地理坐标、U T M 坐标、平面坐标； 空间域描述x ，Y 坐标范围、测量M 范围、z 值范围，空间域表述了最大的空间范围；精 度描述每个测量单位的存储单位数。产权对象数据集的空间参考确定后，坐标系统是可 以改变，而空间域是固定的。产权对象数据集中所有要素类共享同一个空间参考系统， 空间参考系统是G e o D a t a b a s e 设计的一个重要部分。 ( 2 ) 对象类( 0 b j e c t c l a s s ) 对象类就是存储非空问数据的表格( T a b l e ) 。在G e o D a t a b a s e 中，这些表格是一种 特殊的类，它没有空间特征，其实例为与产权对象相关的表记录( R o w i n T a b l e ) 。如：某 块地的主人，在“地块”和“主人”之间可以定义某种关系。 、 ( 3 ) 要素类( F e a t u r e C l a s s ) 具有相同几何类型( 点、线或面类型) 和属性的要素的集合。如：河流、道路、植 一 被、用地、电缆等。要素类之间可以独立存在，也可具有某种关系。丘、楼盘、楼盘注 记等这些要素类之间存在关系时，我们将其都组织到产权对象数据集( F e a t u r eD a t a s e t ) 中。用于描述空间对象类及其名称的文本称为注释，注释在G e o D a t a b a s e 中被存储为 简单要素类，称为注释类。它具有地理位置和属性，我们将与产权对象有关的注释类放 在一个产权对象要素数据集中。 ( 4 ) 要素数据集( F e a t u r e d a t a s e t ) 要素数据集由一组具有相同空间参考系统的要素类组成。一般而言，在以下三种情 况下，考虑将不同的要素类组织到一个要素数据集中： 专题归类表示当不同的要素类属于同一范畴。如：1 ：5 0 0 比例尺的房产数据， 其点、线、面类型的诸如丘、楼盘、图幅、注记等要素类组织为同一个要素数据 、 集。 创建几何网络一在同一几何网络中充当连接点和边的各种要素类，须组织到同 一要素数据集中。如：配电网络中，有各种开关、变压器、电缆等。 考虑平面拓扑一共享公共几何特征的要素类，如：用地、水系、行政区界等。当 移动其中的一个要素时，其公共的部分也要求一起移动，并保持这种公共边关 系不变。此种情况下，我们将这些要素类放到同一个要素数据集下。 ( 5 ) 关联类( R e l a t i o n s h i p s ) G e o D a t a b a s e 中，对象( 空间对象、非空间对象) 之间的关联称为关系( R e l a t i o n s h i p ) 。关系可以存在于空间对象之间( 要素类中的要素) 、非空间对象之间( 表中的行) 之间，以及空间对象和非空间对象之间。G e o D a t a b a s e 中，空间对象以要素类来表示， 非空间对象以表来表示，关系以关系类来表示定义两个不同的要素类或对象类之间的 关联关系。例如：我们可以定义房主和房子之间的关系，房子和地块之间的关系等。 、 ( 6 ) 几何网络( G e o m e t r y n e t w o r k ) 现实世界的模拟网络被构建成一维的非平面图或几何网络。 ( 7 ) 属性域( D o m a i n s ) 和子类型( S u b t y p e s ) 属性域是描述一个字段类型的合法值的规则，用于限制在表、要素类、或子类型 的任何具体的属性字段内允许的值。每个要素类或表有一个属性域的集合，这些属性 杭州房产设计 域用于不同的属性和子类型，并且可以在G e o D a t a b a s e 的要素类和表之间共享。有两 种不同的属性域：范围域( R a n g e D o m a i n s ) 和代码值域( C o d e d V a l u e D o m a i n s ) 。范围域 是数值属性指定值的有效范围，如房屋层数可取值在O 一1 0 0 ，超过此范围则属性值无 效；代码值域给一个属性指定有效的取值集合，包括两个值，一个是存储在数据库中 的实际值，一个是说明数值意义的用户描述，可以应用于任何属性类型，包括文本、 数字、日期等，如房屋结构有砖结构、混凝土结构、砖混结构，可分别用1 ，2 ，3 代 号来描述。 虽然一个要素类或表中的所有对象有相同的行为和属性，但并不是所有的对象共 享相同的属性域。当一个要素类或表中的对象使用不同的属性域时，使用不同属性域 的对象就构成要素类或表的子类型。一个对象的子类型是由其子类型代码值决定的， 子类型代码以整型字段存储在要素类或表中。将要素类中的要素进行了逻辑分组，每 一个分组便是一个子类。 ( 8 ) 空间关系( S p a t i a lR e l a t i o n s h i p s ) 在拓扑工具( T o p o l o g i e s ) 或几何网络( G e o m e t r i cN e t w o r k ) 中定义。拓扑规则 可以指定要素类中的要素之问的空间关系，如地块之间不能重叠( O v e r l a p ) ，或者多个 不同要素类中的要素之间的空间关系，比如房屋注记( 点要素) 必须位于该房屋( 面 要素) 上。 ( 9 ) 元数据( M e t a d a t a ) 数据库中的每个元素的描述文档。 2 5G e o D a t a b a s e 数据库建立方法 地理数据库( G e o D a t a b a s e ) 是为了更好的管理和使用地理要素数据，它是按照一 定的模型和规则组合起来的地理要素数据集( F e a t u r eD a t a b a s e ) 。一般可以采取三种 方法建立新的G e o D a t a b a s e 数据库，选择哪种方法取决于建立G e o D a t a b a s e 的数据源， 以及是否存储定制的对象。“。 1 从头开始创建一个新的G e o D a t a b a s e 结构 有些情况下可能没有任何可加载的数据，或者已经有的数据只能满足数据库设计， 这时可以手动来定义要素集、要素类、表、或关系类的结构。采用A r c C a t a l o g 实现即 可。 2 通过导入现存数据来建立G e o D a t a b a s e 对于已经存在的多种格式的数据：s h a p e f i l e s 、C o v e r a g e s 、I N F OT a b l e 、d B A S E T a b l e s 等以及其它系统中的数据格式：A r c S t o r m 、M a pL I B A T I A N 等，可以通过A r c C a t a l o g 来转换并输入到地理数据库中，然后用A r c C a t a l o g 进一步定义数据库。包括建立子类 型( S y b t y p e s ) 、属性域( A t t r i b u t eD o m a i n s ) 、几何网络( G e o m e t r i cN e t w o r k s ) 等。 3 用C A S E 工具和u M L 建立G e o D a t a b a s e 可以用C A S E 工具建立新的定制对象，或从U M L 图中产生地理数据库模式，如图2 一l 所示。面向对象的设计工具可以用于建立对象模型、表示定制对象。基于这些模型，c A s E 工具的代码产生向导( C o d eG e n e r a t i o nw i z a r d ) 帮助建立C o M 对象，以实现定制对象 的行为，建立和管理定制对象的数据库模式。用A r c C a t a l o g 可以建立不同对象类中对 象之间的关系( R e l a t i o n s h i p ) ，几何网络中对象的连接规则( C o n n e c t i v i t yR u l e s ) 以及要素中拓扑关系的拓扑规则。 盲色一目答曰芒南 图2 1 利用c A s E 工具创建G e o D a t a b a s e 数