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基于对象事件的地籍数据库设计 地图学与地理信息系统专业 研究生窦义红指导教9 币辜寄蓉 摘要：土地是人类赖以生存和发展的基础，合理利用每一寸土地，使其发 挥最大的经济和社会效益，成为土地管理部门的核心。 随着我国社会经济和城市建设的飞速发展，一方面人地矛盾日益剧增，另 一方面土地利用的不合理，地籍变更的频繁，都给土地管理工作带来很大的难 度。建立功能完善的地籍管理系统是地籍管理模式的发展方向。地籍数据是地 籍管理的核心内容，因此，地籍数据库设计就成为地籍管理信息系统的重点。 本文分析了国内外地籍管理信息系统和地籍数据库模型的现状，提出了存 在的问题，并结合当前地籍管理中的实际需求，提出了一种地籍业务联动更新 的地籍数据库模型对象事件模型。该模型的设计思想是：根据面向对象 的思想将地籍数据对象化，地籍业务事件化，通过建立对象、事件间的关联关 系，实现地籍业务与地籍数据联动同步更新。根据对象一事件模型原理，对地 籍对象、事件进行提取，并对地籍数据库进行了详细设计。 最后，本文结合成都市地籍管理信息系统，对地籍数据库的建设进行了探 讨，验证了该模型的可行性。 关键词：地籍管理地籍数据库对象事件模型 t h ed e s i g no fc a d a s t r a ld a t a b a s eb a s e do n o b j e c t e v e n t sm o d e l m a j o r ：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 p o s t g r a d u a t e ：d o u y i h o n gs u p e r v i s o r ：g u j i r o n g a b s t r a c t ：l a n di st h ef o u n d a t i o no fh u m a ns u r v i v a la n dd e v e l o p m e n t r a t i o n a lu s eo fl a n dr e s o u r c ea n dm a k et h e mp r o d u c et h eb e s tp o s s i b l ee c o n o m i c a n ds o c i a lb e n e f i t sh a v eb e c o m et h ec o r eo fl a n dm a n a g e m e n td e p a r t m e n t s i nr e c e n t y e a r s ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o n o m i ca n du r b a n c o n s t r u c t i o n ，t h ec o n t r a d i c t i o n sb e t w e e np e o p l ea n dl a n da r eb e c o m i n gi n c r e a s i n g l y a c u t e o nt h eo t h e rh a n d ，u n r e a s o n a b l el a n du t i l i z a t i o na n df r e q u e n t l yc a d a s t r a l i n f o r m a t i o nc h a n g e sb r i n gd i f f i c u l tt ol a n dm a n a g e m e n t a sar e s u l t ，e s t a b l i s h m e n t o fw e l l f u n c t i o n i n gc a d a s t r ec a d a s t r a lm a n a g e m e n ts y s t e mi st h ed e v e l o p m e n t d i r e c t i o no fm a n a g e m e n t c a d a s t r a ld a t ai st h ec o r ec o n t e n to fl a n dm a n a g e m e n t ， t h e r e f o r e ，t h e d a t a b a s e d e s i g nb e c o m et h e f o c u so fc a d a s t r a l m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m t h i sp a p e ra n a l y z e st h ep r e s e n ts i t u a t i o no fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ll a n d m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m sa n dc a d a s t r a ld a t a b a s em o d e l s ，a n dp u tf o r w a r d s o m ep r o b l e m si na p p l i c a t i o n i na d d i t i o n ，t h i sp a p e ri nl i g h to ft h ea c t u a ln e e d so f c a d a s t r a lm a n a g e m e n ta n dd e s i g nan e wd a t a b a s em o d e ln a m e l yo b j e c t e v e n t s m o d e l t h ed e s i g ni d e ao ft h em o d e li st h a t ，c a d a s t r a ld a t ai st r e a t e da so b j e c t ，弱 c a d a s t r a l o p e r a t i o ne v e n t ，t h r o u g ht h ee s t a b l i s h m e n to ft h et a r g e tr e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h eo b j e c ta n de v e n ta n da c h i e v ec a d a s t r a lo p e r a t i o na n dd a t au p d a t ei n s y n c h r o n i s m a c c o r d i n gt h em o d e lt h e o r y , t h i sp a p e rd e t a i l e dt h em e t h o d o l o g yf o r i i c a d a s t r a ld a t a b a s ed e s i g n i nt h ee n d , t h i sp a p e rd e e p l yd i s c u s s e dt h ed e s i g no fc a d a s t r a ld a t a b a s e c o m b i n i n gc h e n g d uc a d a s t r a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m p r e l i m i n a r yr e s u l t s d e m o n s t r a t e dt h ef e a s i b i l i t yo ft h i sm e t h o d k e y w o r d s ：c a d a s t r a lm a n a g e m e n t c a d a s t r a ld a t a b a s e o b j e c t e v e n t sm o d e l i i i 四川师范大学学位论文独创性及 使用授权声明 本人声明：所呈交学位论文，是本人在导师圭壹鏊剑耋邀 指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。 本人承诺：已提交的学位论文电子版与论文纸本的内容一致。如因不符而 引起的学术声誉上的损失由本人自负。 本人同意所撰写学位论文的使用授权遵照学校的管理规定： 学校作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者须授权所在大学拥 有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生必须按学校规定提交印 刷版和电子版学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索；2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位 论文作为资料在图书馆、资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 婚辜喏 论文作者签名：窦义红 2 0 0 9 年4 月 1 0 毂如 日 第一章引言 1 1 研究背景 土地是人类赖以生存和发展的基础，尤其是在高度发达的现代社会，城市 的经济建设和发展，都需要以土地作为载体，土地正成为人类越来越宝贵的资 源。城市作为高速发展的经济区，高效合理地利用每一寸土地，使其发挥最大 的经济和社会效益，成为土地管理部门的核心。 土地是有限的、不可再生的资源，随着世界经济的发展，人口的增长，人 地矛盾将日益剧增。我国是世界上人口最多的国家，人均土地资源尚不及世界 人均的1 3 ，根据联合国1 9 9 9 年“世界人口预测”报道，2 0 4 0 年我国人口将 达到1 5 亿，届时平均每平方公里土地将承载1 5 7 人，我国的人地矛盾更加突 出。【1 1 】随着国民经济的发展，各地城市建设日新月异。一方面，人们要求使 用更多的土地；另一方面，土地利用存在诸多问题，如土地利用不合理，土地 资源浪费以及土地权属界限不清，乱占、滥用土地，甚至破坏土地。此外，城 市建设的飞速发展使土地产权变更频繁。这些问题都给我国的土地管理工作带 来更大的难度。i l j 国土资源部“十一五”规划提出地籍管理的总体目标：实现地籍管理基本 全面覆盖的基础上，构建现代土地产权管理制度，构建科学的土地调查监测评 价体系，构建统一的土地管理基础平台，构建地籍基础建设的长效机制；促进 土地统一分类、统一调查、统一登记和统一统计，保证土地数据真实和土地产 权清晰，提供全面、优质、便民的土地登记查询服务，基本实现城乡地籍统一 管理；开展第二次全国土地调查，基本建立土地统一调查制度，全面、准确掌 握全国土地数据，建立城乡一体化、四级( 国家、省、市、县) 联网互通的土地 数据库。这不仅对地籍管理信息系统，而且对地籍数据库的建立提出了更高层 次的要求。 因此，构建科学合理的地籍数据库是适应当前社会发展的需要，也是地籍 信息化发展的必然趋势。只有合理的组织地籍数据，才能满足地籍数据的应用 需求，为各级领导宏观决策提供地籍信息服务，从而加快决策速度，提高决策 水平，而且也可以方便、快捷地为各个领域各个层次的用户提供其所需的各种 翔实、准确、现势性好的地籍信息。即充分发挥地籍数据的基础作用，实现地 籍管理制度化、规范化、信息化和社会化，为国民经济和社会发展以及国土资 源规划、管理、保护和合理利用服务。 1 2 地籍信息化管理研究进展 1 2 1 地理信息系统概述 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2 0 世纪6 0 年 代发展起来的对空间信息进行分析与研究的技术，是测绘学、地图学、地理学、 遥感与卫星定位技术、现代通讯技术、专家系统技术等多学科、多技术集成的 综合信息管理系统，是- - 1 7 与空间地理信息相关的研究数据采集、存贮、管理、 分析和表达的应用技术【1 4 】。从实质上讲，g i s 是一二个数据库管理系统，它以空 间数据库为基础，采用空间模型分析方法，提供多种空间信息和与空间信息相 关的非空间信息的管型1 5 】。目前g i s 已广泛应用于农业区域规划、土地管理、 自然资源综合开发、区域发展规划、环境保护、灾害预防、投资环境评价和决 策分析等领域。 进入2 0 世纪9 0 年代后，随着计算机和网络技术的突飞猛进，g i s 在各个 领域的应用都得到了飞速的发展。是空间地理数据及其属性数据，在国土资源 管理方面，由于地籍管理的主要对象g i s 属性数据之间关系的技术。因此， g i s 正是运用拓扑学知识来处理空间数据及其用于城乡地籍一体化管理能将 图形数据与属性数据联系起来，实现图形的拓扑查询以及图形、属性数据的交 互查询，并能实现城乡地籍和地籍图文数据的一体化管理，从而实现地籍管理 的科学化和信息化【1 6 j 。建立基于g i s 的功能完善的业务型地籍管理系统是地 籍管理模式的改革方向，己经成为土地管理部门现代化建设的需要【1 7 j 。 1 2 2 地籍管理国外研究进展 地籍管理信息系统主要是利用计算机海量的存储量，飞速的计算速度以及 简捷的查询方式来实现对地籍信息的采集输入、加工处理、存储管理、统计分 析、辅助决策以及产品输出的技术系绀1 6 】。 国外的地籍管理信息系统是从2 0 世纪8 0 年代初开始研究的，并在9 0 年 代取得了巨大成功，得到了广泛的应用。成绩显著的主要有德国( 联邦德国) 、 2 美国、瑞士、荷兰等西方国家。 德国是世界上地籍管理历史最悠久的国家，早在17 0 多年前就已经有建立 在数学基础上相当准确的地籍图，1 9 7 2 年就开始建造统一采用1 8 4 1 年白塞尔 椭球的高斯一克吕格投影3 度带投影直角坐标系的全国地籍控制网，目前各种 地籍资料已广泛应用于国民经济的各个领域。德国也是世界上对地籍信息系统 研究最早、取得成就最大的国家。早在2 0 多年前，就有科学家提出利用计算 机管理地籍资料、建立地籍信息系统的建议，并得到了政府的大力支持，使他 们在地籍信息系统方面居世界领先地位。德国各州的土地都实行城乡一体化管 理，目前，其应用的地籍管理信息系统叫自动化地籍系统。即将地籍册上的数 据储存于电子计算机中，每逢用户查询或需要时，可调用打印出来，地籍资料 如有变化，也可以进行修改或更新，称之为“自动化地籍。地籍原图可以缩 小摄影为各种不同规格的胶片，既省空间又省费用，又便于用户使用，必要时 还可以放大阅读或复印【1 8 。2 2 j 。 美国各州对地籍法的规定不同，因此，地籍管理也不一致，发展很不平衡。 1 9 8 3 年，美国国立研究院时r c ) 曾设立一个专门委员会对建立多目的地籍程序 和标准进行研究。目前美国已经建立了比较完善的地理信息和地籍管理系统， 它们都是地理坐标数据库( g c d b ) 的基础。1 9 8 3 年美国科学基金会的国家研究 委员会向政府事务委员会提出建立国家多用途地籍管理信息系统的倡议 书，1 9 8 4 年美国测绘学和摄影测量遥感学会提出实现国家多用途地籍系统的有 关计划。到9 0 年代末，美国各州都建立了地籍管理信息系统，实现了地籍管 理的科学化。之后，随着国家各部门对土地信息需要的不断增长，各州逐步建 立了城乡一体化的地籍管理系统，以先进技术进行城乡管理地籍工作【2 2 】【2 3 】。 瑞士自1 8 4 8 年制定联邦宪法以后，各州就开始实施州级土地登记。以后， 这种州级登记逐渐被联邦土地登记所取代。由于技术的发展，瑞士政府于1 9 9 5 年允许各州采用信息技术措施，从而开始了城乡一体的地籍管理信息化的研 究，并因此开发了i n t e r l i s 标准，被瑞士政府宣布为国家标准( s n 6 1 2 0 3 0 ) 矧。 目前，各国对地籍管理信息化研究的力度不断加大，在这方面所作的工作 逐渐增多，几乎可以说是世界性的。 1 2 3 地籍管理国内研究进展 从地籍发展的历史来看，传统的观点将整个过程分为征税地籍、产权地籍 和多用途地籍即现代地籍三个阶段，这也代表了地籍管理用途的发展过程。但 目前国内外很多专家认为，随着信息技术的发展和土地信息技术的应用与普 及，需要明确提出数字地籍的概念。数字地籍是指地籍测量、管理、应用全过 程的数字化。数字地籍是地籍管理的一种形式，从实质上来说，数字地籍就是 实现地籍管理信息系统的阶段【2 5 l 。 我国从2 0 世纪8 0 年代末即启动数字地籍建设，尝试使用计算机来管理地 籍。由于当时国内在数字地籍建设方面毫无经验，所以主要是借鉴德国、美国 等西方国家的先进经验，并在深圳、珠海和海口等城市展开试点工作。在多年 的系统建设过程中，我国地籍信息系统建设有了长足的进步，已经取得了一定 的成果。当前，我国许多城市都建立了城镇地籍管理系统，实现了地籍管理的 信息化，并开始或者计划实施农村地籍调查，建立农村地籍管理信息系统。 在建立地籍管理信息系统方面，成都市国土资源局启动比较早，从1 9 9 7 年便开始着手地籍信息化建设工作，通过系统一期、二期工程以及金土工程的 实施，地籍数据库建设等方面取得了丰硕的成果，为推行政务公开、建立规范 化服务型政府、全面提高国土资源管理与服务水平等方面发挥了极大作用。目 前已完成规划发展区约4 3 9 平方公里范围内国有土地和集体土地的土地权属 和土地利用现状情况，包含了8 6 个街道、5 9 3 个街坊、2 9 7 2 5 个宗地( 河流宗 6 4 6 个、道路宗4 8 0 5 个、各类单位个人宗地2 4 2 7 4 个) 和1 9 0 2 6 卷地籍档案。 建立了带有限制信息( 注销、抵押、查封和欠费) 的宗地库。另外，南京市从 1 9 9 8 年开始，在国家土地利用现状调查规程的基础上，按农村地籍管理 的要求，实施了l ：1 0 0 0 比例尺的南京市市区土地利用现状更新调查，建立了 南京市市区城乡一体的地籍管理信息系统，初步实现了城乡地籍信息统一管 理。调查成果于2 0 0 0 年通过了国土资源部与江苏省国土资源厅的联合验收鉴 定，达到国内领先水平。 1 2 4 地籍数据库模型研究进展 在地籍数据库的构建方面，国内外都尝试采用了很多不同的模型，根据模 4 型表达侧重点的不同可将其分为基于事件的模型和基于状态的模型两类。基于 状态的模型侧重于地理现象的各阶段状态的记录，该模型中具有代表性的模型 是序列快照模型，该模型是对状态数据的完整存储，数据冗余大，并且无法反 映状态的变化过程。基于事件的模型侧重于对事件的记录，它是由p e u q u e t 和 d u a n1 9 9 5 年首次提出的，模型中把空间要素特征或状态的一次变化称为一个 事件，模型记录初始状态和每次变化的事件，通过一系列的事件记录叠加来描 述实体对象的变化过程。牛方曲等人于2 0 0 6 年提出了一种改进的基于事件的 数据模型，它把基态改为现状数据，并通过双向指针，实现变更过程查询。这 种模型在运行效率上有所提高，但也存在一些问题，当变更频繁时，拓扑时态 查询就变的很困难。另外，陈军和蒋捷于2 0 0 0 年提出了事件驱动模型，徐志 红等人于2 0 0 4 年提出了基于事件语义的数据模型，这些模型都被应用于地籍 数据库建设中，在当时的社会发展条件下，为地籍管理起到重要的作用。 1 3 研究内容与技术路线 1 3 1 研究目的及内容 本研究在借鉴国内外地籍管理信息系统研究经验的基础上，以成都市城乡 地籍一体化管理信息系统开发建设为例，对地籍数据库的建设进行了探讨，提 出了一种基于对象事件的地籍数据库模型，以解决目前我国地籍管理信息系统 中存在的主要问题。 本论文围绕以下内容进行研究： ( 1 ) 分析各种数据模型的特点，适用范围，总结模型在当前应用中存在的 问题。在此基础上，结合地籍业务特点，考虑设计一种既适合地籍要素表达， 又与地籍业务关联的数据模型。 ( 2 ) 完成模型原理设计，对地籍管理中的对象、事件进行描述和提取，构 建基于对象事件的地籍数据库模型。建立地籍数据库结构，完成地籍数据库详 细设计。 ( 3 ) 以成都市地籍管理信息系统为基础，对对象事件模型进行论述，验证 模型的可行性。 5 1 3 2 研究的技术路线 本课题研究采用的技术路线如图1 1 所示。 图1 1 技术路线图 1 4 研究创新点 信息系统的高效和灵活性依赖于它所基于的数据模型，并且最终体现为数 据的逻辑与物理结构。从地籍管理的发展趋势看，能满足于地籍业务的时空模 型是解决问题的当务之急，正是基于这种背景环境，论文提出了基于对象事 件的数据模型，并对地籍数据库的设计和实现展开了研究和探讨。本研究的创 新之处体现在以下几个方面： 6 ( 1 ) 在对主流时空数据模型进行深入研究的基础上，总结时空模型在应用 中存在的问题，设计对象一事件的数据模型，并将其应用于地籍信息管理系统 的建库中去。 ( 2 ) 用面向对象的思想的将地籍数据对象化，将地籍基础业务事件化，通 过建立对象、事件间的关联关系，实现地籍业务与地籍数据联动同步更新。 7 第二章地籍管理与数据库理论 2 1 地籍管理的内容分析 2 1 1 相关概念 ( 1 ) 地籍 地籍是土地诸多要素的隶属关系综合成一体的总称，是由国家监管的、以 土地权属为核心、以地块为基础的土地及其附着物的权属、位置、数量、质量 和利用现状等土地基本信息的集合，它具有显著的空间特征、丰富的属性描述 和强烈的时态信息，是国土管理的基础。 ( 2 ) 地籍管理 地籍管理是指国家为获取土地的权属、自然、经济状况等信息，并建立地 籍图、簿、册而实行的一系列工作措施体系。 ( 3 ) 地籍信息系统 地籍信息系统是一个在计算机和现代信息技术支持下，以“宗地”为核心实 体，实现地籍信息的输入、存储、检索、处理、综合分析、辅助决策以及结果 输出的信息系统。地籍信息系统能够保证地籍信息管理工作高效、持久、和谐 地运转，同时还可为土地管理的现代化提供坚实的数据基础和优质高效的技术 保障，是实现土地管理现代化的技术手段 2 1 2 地籍管理的内容 根据我国实际情况，现阶段地籍管理的主要内容包括：土地调查、土地登 记、土地统计、土地利用动态监测、地籍档案及地籍信息系统等。 ( 1 ) 土地调查 土地调查是为查清土地的数量、质量、分布、利用和权属状况而进行的调 查。( ( - - i - 地管理法实施条例规定：土地调查内容包括：土地权属和土地利用 现状。 土地权属调查是指对土地权属单位的土地权源及其权利所及的位置、界 址、数量和用途等基本情况的调查。土地权属调查是以宗地为基本单位进行的。 土地权属调查的主要内容有：宗地、位置、界线、权属和使用状况( 土地用途、 土地等级、地价和共用情况) 等。土地权属调查的范围主要是城镇范围内的土 8 地，农村土地的权属确定由土地利用现状调查来进行。 土地利用现状调查又称土地资源调查或土地详查，是在全国范围内或某一 区域范围内，为查清土地的权属、利用类型、分布、面积及利用状况而进行的 全面的土地资源调查。 ( 2 ) 土地登记 土地登记的主要内容包括：土地权属性质与来源、土地权利主体、土地权 利客体以及与这3 个方面直接相关的其他内容。其中，土地权属性质分为：集 体土地所有权、国有土地使用权、集体土地使用权以及土地他项权利；土地权 属来源是指土地所有者或使用者最初取得土地的方式；土地权利主体是指集体 土地所有者、国有土地使用者、集体土地使用者和土地他项权利者；土地权利 客体主要包括土地的座落、权属界址、面积、用途、使用条件、等级、价格等。 ( 3 ) 土地统计 土地统计是以数字和图件为主要形式，对土地的数量、质量、分布、权属、 利用状况以及这些情况的动态变化，进行有系统的调查、整理、分析和预测的 部门统计工作。 ( 4 ) 土地利用动态监测 土地利用动态遥感监测主要包括监测耕地及建设用地变化情况；监测土地 利用总体规划及年度建设用地计划执行情况；复核土地变更调查汇总数据；监 测土地利用变化趋势及用地规模；动态监测与土地执法巡察相结合，开展土地 执法检查等。 ( 5 ) 地籍管理信息系统建设 应用现代技术，建立地籍管理信息系统，实现数据输入、存储、组织、管 理，并不断更新地籍日常管理方面的信息( 如管理信息、图形图像信息、统计 信息、技术资料和分析数据等) 。 2 1 3 地籍管理的任务 土地管理作为近代土地科学的重要组成部分，它以研究土地关系，合理组 织土地利用，以及合理布局与规划工程设施为主要对象，是介于社会科学与自 然科学之间的一门边缘学科。我国现阶段土地管理工作的主要任务是： 9 ( 1 ) 进一步完善各种土地法规、实现全国土地的统一管理，维护土地所有 者、使用者的合法权益。建立和健全国家及地方级土地管理机构；培养和建设 一支以土地管理工作者为主体的专业技术队伍；完善各项土地管理制度。 ( 2 ) 开展土地资源调查和评价，查清全国土地资源的数量、质量、分布和 利用状况；依照法律规定的程序，对土地所有权、使用权进行申报、审核、批 准、注册登记、核发证书；对土地的数量、质量、分布、利用和权属状况进行 统计、汇总和分析，掌握它们的变化情况和规律；开展土地评价，分等定级， 为合理征收土地税和确定补偿标准以及合理组织上地利用提供科学依据。 ( 3 ) 编制全国和省、市、县的土地利用总体规划。对土地资源实行计划管 理，完善按计划审批土地的办法和制度，规定中、长期和短期的非农业建设占 用耕地的指令性计划，将其数量控制到最低限度，维护土地生态系统的良性循 环。对于工业生产可能导致的土地资源的破坏和污染，作出经济评价，提出综 合治理方案，落实土地复垦工作。 2 1 4 地籍业务概述 地籍基础业务工作是地籍管理的支撑和保障，也是国土部门地籍管理的对 外窗口。因此，理清地籍基础业务，是做好地籍管理工作的重要部分，也是建 设地籍信息系统的前提。地籍基础业务工作主要包括：国有土地使用权初始登 记，国有土地使用权变更登记，国有土地使用权设定( 变更) 抵押登记，注销 国有土地抵押权登记，国有土地使用证遗( 灭) 失补发等。 每种地籍业务都有办理规程，以及需要提供的材料，下面以国有土地使用 权初始登记业务为例说明地籍业务办理规程。 ( 1 ) 办理程序 土地登记窗口受理申请、初审、建立电子档案、经办人审查、负责人审核、 局长审批、注册登记、打证、土地权利人凭窗口受理通知书到土地登记窗 口颁证。 ( 2 ) 提供的材料 土地登记申请书、土地登记法人代表身份证明书、土地登记委托书 及委托人和代理人的身份证复印件 1 0 土地权属证明文件( 包括土地征收、征用、土地划拨批准文件、土地 出让合同或 出让合同变更协议等文件) 建设用地规划许可证、选址意见书或定点通知书、规划红线图( 原件) 、 规划设计条件通知书或总平面图( 原件) 建设项目批准或备案文件 地籍调查表、界址点成果表、宗地图 招标、拍卖、挂牌成交确认书 建设工程竣工验收合格证、房屋产权证( 限竣工发证) 人民法院的民事裁定书、协助执行通9 拂( 限法院裁定土地过户) 土地出让金缴纳情况审核表 契税完税凭证或缓交、免交契税材料 用地单位营业执照( 副本，验原件收复印件) 、机构代码证( 复印 件) 其他特殊情况材料 ( 3 ) 审批流程 地籍业务审批总流程如图2 - 1 所示。 微：。一：一一尝二： 艘二：艘 图2 - 1 业务审批流程图 2 2 数据库相关技术分析 2 2 1 数据库技术概述 数据库是一个复杂的系统，对一个特定的数据库来说，它是集中、统一地 保存、管理着某一单位或领域内所有有用信息的系统，这个系统根据数据间的 自然联系构成，数据较少冗余，且具有较高独立性，能为多种应用服务。 ( 1 ) 数据库系统的组成 数据库系统是管理数据且为不同应用服务的工具。它所管理的数据是大量 的有关某一方面的信息，需要较长时间的保存；它所提供的数据应该是正确的、 可靠的、高效率的。一个数据库系统应该包含以下三个部分： 数据库：是结构化的相关数据的集合，包括数据本身和数据间的联系。 它独立于应用程序而存在，是数据库系统的核心和管理对象。 物理存贮：这是保存数据的硬件介质，如磁盘、磁带等大容量的存贮 器。 数据库软件：负责对数据库管理和维护的软件。具有对数据定义、描 述、操作、维护等功能，接受并完成用户程序及终端命令对数据库的 不同请求，并负责保护数据免受各种干扰和破坏。数据库软件的核心 是数据库管理系统( d a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ，d b m s ) 。 一个基本数据库系统组成如图2 2 所示。 图2 2 数据库系统 1 2 ( 2 ) 数据库系统的特征 数据库系统管理数据，较文件系统有许多不同。其主要特征如下： 数据共享。数据共享是数据库系统的一个重要特征，也是数据库发展 的一个主要起因。每个用户只与数据库中一部分数据打交道，而数据 库中的数据可以供多个用户所使用；用户对数据的操作可以是并发的， 同一时刻不同的用户可以同时存取数据而互不影响，大大提高了数据 的利用率。 数据的独立性。数据的独立性是指用户应用程序与存储在磁盘上数据 库中数据的相互独立性。在文件系统中，应用程序不但与数据文件相 互对应，而且与数据的存贮方式密切相关。在数据库系统中，应用程 序不再同物理存贮器上具体文件相对应，每个用户所使用的数据有其 自身的逻辑结构。在数据库方式下，数据独立性表现在物理独立性和 逻辑独立性两个方面。物理独立性指的是数据库物理结构的改变不会 影响到数据逻辑结构，而逻辑独立性指的是数据库中逻辑数据结构因 增加新应用或某些应用发生变化而需要对数据重新定义，或数据间的 联系发生改变时，其它应用程序无需改变。数据独立性给数据库的使 用、调整、优化和进一步扩充带来了方便，提高了数据库应用系统的 稳定性，减轻了程序员的负担。 数据冗余度小。在文件系统中，一个应用程序面对自己专用的一个或 多个数据文件，会有许多数据相重复。数据库系统是从整体上，即从 全局看待和描述数据的，数据不仅面向某个应用而且面向整体应用， 从而大大减少数据冗余，节约了存储空间，避免了数据之间的不一致 性。所谓数据的不一致性是指同一数据不同拷贝的值不一样。这是由 于文件系统中的数据重复存储，不同的应用程序使用和修改不同的拷 贝所造成的。 数据结构化且统一管理。在文件系统中，相互独立的文件的记录内部 才是有结构的。传统文件的最简单形式是等长同格式的记录集合。在 数据库中，数据是有结构的，并且由d b m s 统一管理。d b m s 既管理 数据的物理结构，也管理数据的逻辑结构：既考虑数据本身，也考虑数 据之间以及文件之间的联系，即d b m s 管理的是结构化的数据。 数据控制功能。数据控制功能包括对数据库中数据的安全性、完整性、 并发和恢复的控制。 2 2 2 数据库引擎技术 关系型数据库是当前商业信息系统运行中的核心系统，功能强大，性能稳 定，而且具有完备的工业标准。一些企业级的大型关系数据库像o r a c l e 、s q l s e r v e r 、s y b a s e 、i n f o r m i x 等采用c l i e n t s e r v e r 结构，它们所提供的数据安 全性、完整性、多用户共享机制，是企业级信息系统的核心功能。因此人们考 虑能否将空间图形数据存入关系型数据库中，充分利用关系型数据库的完备的 运行机制，实现图形属性数据的统一存储及查询。 将地图数据存入数据库中是一种比较好的解决方案，它解决图形数据存储 的多用户共享、安全性、完整性等问题。存储空间数据的数据库需要解决以下 问题： 要解决在关系数据库中存贮空间数据的问题； 实现对数据库服务器中的空间数据的空间查询功能； 建立有效的空间索引来提高查询速度。 将地图存入数据库不仅是一种存贮方式的改变，更标志着地图已经从一种 辅助数据发展到一种核心数据。在数据库服务器中，其它数据类型与空间数据 类型相结合，能更有效地利用数据、分析数据、发掘出数据中的信息。 集成式g i s 是地理信息系统发展的一个重要的阶段，它是在地理信息系 统理论和技术发展到一定程度时，将各种只能完成某种单一功能的g i s 模块 集成到一起，形成大型g i s 系统的一种软件模式。集成式g i s 系统往往带有 内嵌的数据库，存贮空间数据和属性数据。集成式g i s 系统中内嵌的数据库， 其数据库引擎被地理信息系统平台完全封装，并且在同一个进程中对数据库进 行操作，效率较高。但内嵌式数据库缺乏商业数据库所拥有的开放性、一致性、 安全性和标准化等一系列重要特性，不能满足管理海量、多用户访问的数据。 商业大型数据库系统虽然功能已非常完善，但不能满足地理信息系统的特殊要 求。因此，将地理信息系统与商业数据库结合，成为地理信息系统界研究的热 1 4 点之一。 地理信息系统的集成环境，不仅具有图形显示、编辑处理功能，而且提供 了强大的空间分析能力，通过内置的属性数据库，将图形与数据库进行关联， 实现由属性到图形或由图形到属性的双向查询。但是由于集成式g i s 软件定 制功能的局限性和价格因素，在实际应用中，用户( 或系统开发者) 迫切需要具 有通用图形功能和g i s 功能的开发组件( 或客户端地理信息系统图形平台) ，而 不是具有有限的二次开发功能的集成环境，来定制或扩展已有的应用。但是在 客户端采用组件开发工具实现应用的各种功能，如何实现对后台属性数据和图 形数据的操作仍然是一个需要解决的问题。已实现的一种解决方案是在后台仍 然运行多个带有集成系统内核的版本实例，以供多个前台对数据的并发操作 ( 如数据更新、查询、显示、输出) 。但此种方法效率低、安全性差，成本很高， 对数据库的操作很难规范。 为此，商业大型数据库开发商和g i s 基础软件开发商双方都相继推出了 这方面的产品，并借用“数据库引擎”的基本概念，取名空间数据库引擎 ( s p a t i a ld a t a b a s ee n g i n e ) ，简称s d e 。目前，国际上在此领域进行较深入研究 并形成软件产品的有世界著名g i s 软件开发商e s r i 公司的s p a t i a ld a t a b a s e e n g i n e ( s d e ) 、m a p l n f o 公司的s p a t i a lw a r e 、o r a c l e 公司的s p a t i a l 以及i n t e r n e t 公司的g d o 产品。 2 2 3 地籍数据库模型分析 目前，时空数据库模型被广泛应用于地籍管理中，本节对主流的几种时空 模型进行分析。 ( 1 ) 系列快照模型 该模型也称为连续快照模型，其基本思想是将某一时间段内的地理现象变 化用其中的一系列快照来表达。快照模型的优点是简单直观，在当前g i s 系 统中的实现也比较容易，它是地理现象随时间变化的原始表达。在这种模型中， 要确定某一时刻状态的地理现象是相当容易的，但要确定两个状态之间地理现 象的特征变化是非常复杂的，必须通过两个快照间的大量特征比较才能实现。 这种模型只描述了地理现象在不同时刻下的状态，而没有表达不同快照间的空 间联系，不利于变化数据的历史回溯，对数据的内部逻辑或完整性错误的捕获 能力也较差，实际上是一种基于位置或要素时变特征的建模方式。由于快照是 对每个状态下地理数据的完整存储，因此随着时间变化其数据的冗余度很大。 ( 2 ) 时空立方体模型 一一 该模型最早由h a g e rs t r a n d 提出，该模型用二维坐标来表示现实世界的平 面空间，用一维的时间轴来表示平面位置随时间的变化，组成了一个三维的立 方体。任意给定一个时间点，就可以从三维立方体中获取相应的截面，此平面 即现实世界在该时间点的平面几何状态。任何一个空间实体的演变历史都是空 间一时间立方体中的一个实体。该模型对时间语义的表达非常直观，且易于理 解，其缺点是三维立方体表达困难以及随着时间推移数据量急剧增加，对立方 体的操作会变得愈加困难，以至于最终无法实现。 ( 3 ) 基态修正模型 该模型也称为底图叠加模型，它是对系列快照模型的修正表达式。其基本 思想是首先确定出地理现象的初始状态，然后按一定的时间间隔记录发生变化 的区域，通过对每次变化内容的叠加，得到每次变化的状态。基态修正模型只 存储地理现象变化的区域而不是存储每个状态的完整地理现象，因此可以大大 的减少数据量，节约存储空间。地理现象的每一次变化都意味着一次事件的发 生，而每一次叠加又意味着一次状态的变化，因而基态修正模型是基于事件驱 动的，它用事件数据来构造状态数据。在该模型中，明确描述了空间对象在不 同状态下的变化信息，包含了空间对象在时间维的拓扑特征，因此基于时间维 的查询和分析都比较简单有效，有利于获得空间对象随时间的变化规律，易于 捕获数据中不一致和不完整性的错误。 ( 4 ) 时空符合模型 该模型是在基态修正模型的基础上发展而来的，其基本思想是将不同时段 内不同时间的空间状态人为地叠加在一起，碎分地理空间实体的空间状态，形 成复合图形元素。在时空复合模型中，状态的每一次变化都意味着一部分区域 从其父实体中分离出来而形成新的独立地理实体，新的实体将从其父区域中继 承时变属性或获得新的变化属性。该模型一方面继承了基态修正模型的优点， 另一方面，其基于空间和属性的表达形式易于用在g i s 的矢量数据中。在该 1 6 模型中，地理实体的每一次变化都单独存储，对时空数据的提取、分析非常方 便，存储容量得到了更大程度的压缩。其缺点是每一次变化都会引起地理实体 的碎分，过于碎分的复合图形单元使得在地理实体历史状态检索时大量复合图 形单元搜索和全局状态重构的效率降低。 ( 5 ) 基于事件的时空模型 由于基于状态或地理现象的时空模型( 如序列快照模型) 很难表达地理实 体的个性变化或事件发生的时间特征，人们想用显示的方式来直接描述事件的 时间变化特征，这就是基于事件的时空模型的基本思想。前述的基态修正模型 和时空复合模型都属于基于事件模型的范畴。另外，p e u q u e t 和d u a n 在1 9 9 5 年对基于事件的时空模型进行了较深入的研究，提出了一个基于栅格数据的面 向事件的模型e s t d m ( e v e n t b a s e ds p a t i o t e m p o r a ld a t am o d e l ) 。该模型由基态 图和一系列压缩存储的事件变化图组成，该模型的优点是具有空间存储的高效 性和时态检索的方便性。基于事件的时空模型非常适合回答诸如“在某一时间 段某一地理区域中发生了什么事件 这类问题，同时该模型具有很好的数据内 部一致性和较小数据冗余度。 ( 6 ) 基于对象的时空模型 面向对象的模型是基于面向对象的思想来设计的，它包括对象、类、封装、 继承和多态性等面向对象的一些基本特征。面向对象设计的思想，近年来在程 序设计、工程开发等许多方面，包括g i s 领域，显示出了其建模的巨大优越 性。利用面向对象技术，使得将同一个空间对象的不同历史版本集成在一个实 体记录中成为可能。在面向对象的时空模型方面，人们作了大量的研究，其中 比较有代表性的是w o r b o y 教授。1 9 9 2 年他提出了基于三维时空特征( x ，y ， t ) 的对象时空模型( w o r b o ym ，1 9 9 2 ) 其基本思想是，在一个二维平面空间对 象上，加上一个时间维信息，即构成了一个完整的三维时空对象( s t ：o b j e c t s ) 。 面向对象的时空模型数据结构简单，充分利用面向对象软件技术，有利于时空 数据模型的扩展和时态操作。但目前纯面向对象的g i s 比较少，该模型仍有 许多理论问题没有解决。 1 7 2 2 4 存在的问题 目前，时空数据模型己被应用到地籍管理中，并且也在其基础上建立了许 多的地籍管理系统，但是都还存在许多不足的地方。 时空模型在地籍管理应用中存在的最大问题就是不能与地籍管理实际业 务关联，这就给地籍系统设计，地籍数据库设计都带来困难。因此，地籍数据 库模型还需要做出进一步的努力研究。 第三章地籍数据库模型设计 通过上一章对各种时空数据模型的分析得出，每种数据模型都有其优缺 点，有其适合的使用范围以及侧重表达的信息。但是，目前还没有一种时空模 型适合构建以地籍业务为出发点，由业务驱动地籍数据的变化，又由地籍数据 影响业务办理的地籍管理系统。因此，为了更好的实现地籍数据与地籍业务相 结合，达到业务与数据联动更新的目标，文本提出了对象事件数据库模型。 该模型的设计思想为，将地籍数据对象化，地籍业务事件化，通过建立对 象、事件间的关联关系，达到数据与业务的联动更新，同时模型的设计还要考 虑地籍信息的基本查询，统计，历史回溯等问题。 3 1 对象事件模型原理 3 1 1 对象描述 ( 1 ) 对象定义 对象是人脑中的物质意识和精神意识。通俗地讲，就是事物在人脑中的映 像和人脑对事物的意向。之所以要在这里强调“事物 ，是我要说明这里所说 的“物质”并不是物理学中的物质，思维活动、事物间的关系我们也称为是物 质的。有一点要注意的是，对象不是实体，它可以脱离实体而存在。这是因为， 对象只不过是人脑思维活动的产物，可以用某种方式如自然语言、图画等将它 表示出来。【3 7 】 ( 2 ) 对象分类 对象可以分为空间对象和属性对象两类。空间对象指含有空间信息的对 象，例如宗地除了具有宗地的权利人，面积等属性信息外，还具有的空间信息， 也就是图形信息，因此宗地归属于空间对象。属性对象指仅仅含有属性信息的 对象，例如宗地的权利人对象，它仅仅含有对象的基本属性信息，如：权利人 名称，性质等，并不包含图形信息，因此权利人归属于属性对象。 ( 3 ) 对象标示 任何一个对象都由多种信息标示与表达的，归纳起来可以用时间信息，空 间信息，属性信息和事件信息来描述一个对象。对象的概念模型如图3 1 所示。 1 9 图3 - i 对象概念模型 3 1 2 事件描述 ( 1 ) 事件定义 对于事件的定义，不同的学者有不同的见解，c o p e l a n d 和m a i e r 把事件定 义为引起对象特性发生变化的原因，徐志红在他的论文基于事件语义的时空 数