（计算机应用技术专业论文）城乡一体化地籍数据库建立的研究.pdf

论文题目：城乡一体化地籍数据库建立的研究 专业：计算机应用与技术 硕士生：雷虎 指导教师：杨永崇 摘要 蓁茎救( 签名幽迎 近年来随着我国经济的快速发展，大部分城市的城区与近郊的土地利用日益融为一 体，城乡土地利用的一体化已经成为各地城市建设发展的共同趋势。而地籍管理工作多 年以来一直按照两种不同的方式( 土地利用现状调查和城镇地籍调查) 在运作，按这两套 系统来分开管理城乡问的地籍数据，将会造成图形接边和面积统计的困难，并且很难满 足当前城乡地籍统一管理的需要。“十五”和“十一五”计划纲要中反复强调将城乡一 体化地籍建设作为奋斗目标，并颁布了新土地分类标准，为城乡一体化建设给出了 依据和参考；城市和农村土地建设的迅速发展，也为城乡一体化地籍建设提出了客观的 要求。因此，建立城乡一体化地籍管理的地籍信息系统已成为当前城乡建设的迫切需要。 论文在分析了当前地籍管理存在的问题以及城乡一体化地籍管理发展状况的基础 上，提出了城乡一体化地籍信息系统的概念；分析了城乡一体化地籍数据库管理对象和 功能后，对城乡一体化地籍数据库的数据模型进行分析和设计，提出了分块和分层管理 地籍数据的方法，即把一个县或市按所辖的乡镇分为若干个块，把地籍数据分为行政区 划层、土地使用权宗地层、土地所有权宗地层和土地利用现状( 即图斑) 层等四层进行 管理；然后，按照设计的地籍数据模型，探讨了建立城乡一体化地籍数据库的方法，对 地籍数据库中属性库的建立、图形库的建立以及宗地、图斑数据的一体化存储等关键技 术进行研究。最后，研究了新旧地籍分类转换方法，以及现有的两个地籍系统的数据转 换到城乡一体化地籍数据库的方法，为城乡一体化地籍信息系统建设提供了应用参考。 关键词：城乡一体化；地籍数据；数据库设计：土地分类；数据转换； 研究类型：应用研究 s u b j e c t ：s t u d yo fe s t a b l i s h i n gu r b a na n dr u r a li n t e g r a t i v ec a d a s t r a i d a t a b a s e s p e c i a l t y ：a p p l i c a t i o na n dt e c h n o l o g yo fc o m p u t e r n a m e：l e i h u i n s t r u c t o r ：y a n gy o n g c h o n g a b s t r a c t ( s i g n a t u ”。，：芝! 丝 ( s i g n a t u r e w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f e c o n o m yi no u r c o u n t r y ，t h e r eh a sb e e na f a s tc 幻n s t r u - c t i o nl a n de x p a n d e di nm a n yc m e s ，m o s tc i t i e sa n dt h e i rs u b u r b s l a n d - u s eg r a d l l a i l ym e r g e d u r b a na n dr u r a ll a n di n t e g r a t i v eu s eh a sa l r e a d yb e c d b n ea 白伽df o rl a n dc o n s t r u c t i o n t h e l a n dm a n a g e m e n t , w h i c ho p e r a t e db yt h ew a y so f a c t u a l i t yi n v e s t i g a t i o ni nl a n du s ea n dl a n d i n v e s t i g a t i o ni nt o w n , i sh a r dt of u l f i l lt h ec u r r e n tu n i f i e do fu r b a na n dr u r a ll a n dm 御扭g p m e r i tb e c a u s eo f t h et r o u b l ei ns t a t i s t i co f g r a p h i cb o r d e r j o i n t i n ga n da r e a i tw a sd r u m m e di n c o n s t r u c t i n gu r b a na n dr u r a li n t e g r a t i v ec a d a s t r a la st h eu l t i m a t ea i mi nt e nf i v ea n de l e v e n f i v ep r o j e c t , w h i c hi s s u e dt h en e wl a n dc l a s s i f i c a t i o ns t a n d a r da st h er e f e r e n c ef o ru r b a na n d r u r a li n t e g r a t i v e n el a n dc o n s t r u c t i o no f u r b a na n dr u r a la l s ob r i n g sf o r w a r de x t e r n a lr e q u e s t f o ru r b a na n dr u r a li n t e g r a t i v e t h e r e f o r e , n 坨e s t a b l i s h m e n to fu r b a na n dr u r a li n t e g r a t i v e c a d a s t r a li n f o r m a t i o ns y s t e mi sn e c e s s a r yf o rc u r r e n tu r b a na n dr u r a li n t e g r a t i v ec o n s t n l c t i o n f i r s t , t h i sp a p e rp r e s e n t st h ec o n c e p to f u r b a na n dr u r a li n t e g r a t i v ec a d a s t r a li n f o r m a t i o n s y s t e mb a s e do nc u r r e n tp r o b l e mo fc a d a s t r a lm a n a g e m e n ta n dd e v e l o p m e n to fu r b a na n d r u r a li n t e g r a t i v ec a d a s t r a lm a n a g e m e n t , a n dd e s i g n sd a t am o d e lo f u r b a na n dr u r a li n t e g r a t i v e c a d a s t r a ld a t a b a s e ( u r i c d ) s e c o n d , m e t h o do fm a n a g i i l gc a d a s t r a ld a t ab yp l o t t i n ga n d d e l 锄n i 碰砸n gi sp r e s e n t e d ；i tp l o t st h el a n do fv i l l a g e sa n dt o w n si n t os o m ep i e c e sa n d m a n a g e sc a d a s t r a ld a t ab yd i s t r i c tl a y e r , l a n d - u s ec a d a s l l 旧l a y e r , l a n d - o w n e r s h i pg a d a s u e l a y e ra n dl a n d - u s i n gl a y e r t h i r d , t h i sp a p e rd e s i g n sd a t a b a s ef r a m ea n dd a t at a b l eo f u i u c d a n dd i s c u s s e ss t o r a g ea n dm a n a g e m e n to fc a d a s t r a ld a t aa b o u tt w og a d a s u a lm a n a g e m e n t s y s t e mb e f o r e i nt h ee n d ，t h i sp a p e rs t u d i e sh o wt ot r a n s f e rt h eo l dc a d a s t r a ld a t ai n t ot h en e w c a d a s t r a ld a t ai nu r i c d ，a n da c h i e v e sj o i n f l e s sc o n n e c t i o no fr u r a la n du r b a ne a d a s t r a ld a 饥 w h i c ha p p l i e sr e f e r e n c ef o re s t a b l i s h m e n to fu r b a na n dr u r a li n t e g r a t i v ec a d a s t r a li n f o r m a t i o n s y s t e n x k e y w o r d ：u r b a na n d r u r a li n t e g r a t i v e c a d a s t r a ld a t ad a t a b a s ed e s i g n c l a s s i f i c a t i o nd a t at r a n s i t i o n 西妻料技大学 学位论文独创性说明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他入或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学 或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 傲的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：瑟氟日期l f - 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间 论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课 题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 指导教师签名：她竦 耳t e l 1 绪论 1 1 引言 1 绪论 地籍是土地的户口，地籍管理的主要对象是土地的权属、土地利用类型和土地质量 ( 或适宜性) ，而土地的权属、土地利用类型和土地质量三要素是开展国土资源工作的 重要基础和重要依据，无论是从资源管理方面还是从资产管理方面都离不开地籍。 首先，在资源管理方面，地籍提供全面、准确、现势的土地利用现状数据等成果资 料。这些地籍数字资料，看起来很枯燥，实际通过对特定时段各类土地数据的调查分析， 可以从一个侧面反映国民经济的运行情况，并为各级政府和有关部门的土地资源合理配 置、节约利用以及正确处理经济发展与资源保护的关系提供决策依据。 其次，在资产管理方面，土地作为一种的资产，无论对国家还是集体，如不通过土 地登记确认，其权益是得不到保证的。而地籍通过土地调查和登记发证，提供了以宗地 为单位的现势、完备的土地信息，既可以明确土地产权关系，有效地维护土地产权制度， 保护土地权利人的合法权益，又可以规范土地市场，保证经济秩序的正常运行。 最后，从整个国土资源的发展态势看，地籍基础工作也越来越显示出其重要作用。 2 0 世纪8 0 年代，我国土地管理工作刚刚起步，那时的地籍还处在初级阶段，地籍管理 建设还很原始，地籍图基本都是手工绘制，不仅精度不高，而且效率很低。现在，由于 计算机技术的深入发展以及“3 s ”( 遥感r e m o t es e n s i n g 简称r s 、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 、全球定位系统g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m 简称 g p s ) 技术的广泛应用，给地籍工作带来全新的变革，不仅提高了工作效率，而且进一 步促进国土资源管理建设各项业务工作的深入发展。 总之，地籍工作是依法、统一、规范、科学管理国土资源的需要，是服从、服务于 经济建设大局和促进经济社会可持续发展的需要，是依法行政、树立政府良好社会形象 和提高政府公信力的需要。 1 2 论文研究的背景 地籍信息化管理开始于十九世纪，发展于二十世纪，我国地籍管理工作的开展始于 二十世纪八十年代中期，由于土地管理制度的原因，至今为止大多数地方还实行城镇地 籍和农村地籍分开管理的方式。随着我国经济建设的飞速发展，城市规模不断扩大，每 年有一定数量的农用地转成建设用地，原属农村的部分区域正逐渐变为城市的区域；同 时，由于土地整理的实施，使得原属建设用地的村庄、废弃的独立工矿地变成良田。经 济的飞速发展使得城市土地与农村土地在城郊结合部分的界线变得模糊不清，农村土地 西安科技大学项士学位论文 与城市土地之间的“流动”速度不断加快。因此，入们希望从整体、统一的角度管理城 镇、农村土地，实现城乡地籍的一体化管理。 地籍信息系统( c a d a s t r a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称c i s ) 建设是建立和实现地籍管理 科学化和规范化的技术保障之一，是实现土地管理工作现代化的基础工作，也是国土资 源信息化建设的一项具体工作。自上个世纪九十年代以来，我国的一些县、市就已经开 始地籍信息系统建设，由于土地调查成果的土地分类系统和基础框架不同，绝大部分县 市都是在原土地利用现状调查的基础上建立了土地利用信息系统，在城镇地籍调查和土 地登记的基础上建立了城镇地籍信息系统。由于人为地将一个完整的系统分成两个系 统，给土地管理带来了很多不便和问题，如因为两套土地分类体系都没有将一个市、县 的土地作为一个整体考虑，分类结果必然是既相互包含、又相互独立，其统计结果必然 造成失误，使基此的各种决策和规划出现偏差；又如，由于城市规划和土地利用总体规 划分离，致使土地利用规划在城镇外进行，从而导致城市膨胀、耕地锐减。因此，迫切 需要建立一个城乡土地统一规划、统一分类、统一管理的地籍信息系统。 国土资源部在地籍工作。十五”计划纲要中明确提出实现地籍信息化和城乡地籍一 体化作为奋斗目标，同时颁布了新的城乡一体化土地分类标准，为城乡一体化工作做了 标准化方面的准备。“十一五”期间，地籍管理将加快由传统地籍向现代地籍转变，基 础和保障作用将得到更充分地发挥，从而更加科学、有效地为国土资源管理服务，为建 设小康社会服务，为实现经济持续快速发展和社会全面进步服务。“十一五”规划总体 目标是在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；城镇地籍调查覆 盖率达到1 0 0 以上，村庄地籍调查覆盖率达到9 5 。按照统筹城乡发展、统筹区域发 展的要求，统一规划，统一部署，统一技术标准和规范。整理地籍管理各项成果，建设 多库合一、多功能合一的地籍信息系统。严格依法做好土地登记、土地权属登记等工作， 保护广大土地产权人的合法权益，建设统一的土地登记体系和地籍信息系统。按照统一 规范的原则，开发应用统一标准软件，以县级为基础，建立自上而下的、统一的土地登 记体系，实现土地产权登记信息的异地查询、信息共享、逐级汇总分析；统一标准、统 一规划，建立包含土地利用数据库、土她信息数据库、土地遥感影像库、基本农田数据 库等多库合一的地籍信息系统。加强地籍网站建设，逐步实现国家、省、市，县四级地 籍信息系统互联互通的网络化管理【l h 2 1 。 2 l 绪论 1 3 城乡一体化地籍建设的内涵和重要性 城乡一体化地籍管理就是依据国家政策法规，以地理信息系统为技术支持，将城镇 地籍和农村地籍的数据纳入到同一模型下进行管理，并在此模型的基础上进行变更、输 出，以达到同步管理城镇地籍数据和农村地籍数据的目的。简单的说，城乡一体化地籍 管理就是对城乡土地的权属、土地利用类型和土地质量实旌一体化统一管理。以后的发 展不仅在数据库上实现一体化，而且在概念上、政策法规上实现一体化。 城乡一体化地籍管理可以改变长期以来形成的农村土地作为资源、城镇土地作为资 产管理的局面，从资产的角度统一管理土地( 将农村土地作为农民集体组织的资产) ，切 实保护农民的利益，保护耕地，推进三农改革，缩小城乡差别，为国民经济走上快速可 持续发展的道路奠定基础。城乡地籍一体化使城镇、农村土地在同一分类、同一权属管 理单位、同一数据库下进行管理，减少因土地分类体系的不同带来的矛盾，减轻每年变 更调查汇总时因城镇土地面积与农村土地面积数据不匹配带来的不一致1 3 】1 4 】。 地籍管理是土地管理的基础，也是土地管理的核心工作。实现城乡一体化地籍管理 的信息化，不仅能及时掌握整个辖区的土地资源数量、质量的动态变化规律，保持土地 资源调查成果的现实性和适用性，为编制土地利用规划和土地资源的规范使用提供决策 依据，也是实现科学管理土地资源、全面贯彻落实“十分珍惜、合理利用土地和切实保 护耕地”的基本国策的有效保障手裂5 】嘲。 现有资料表明，利用g i s 强大的空间数据处理技术来建立城乡地籍一体化地籍数据 库，能够实现城乡地籍和地籍图、属性数据的一体化管理，是现代地籍管理发展的方向 t j 。而关于这方面的研究在我国还是一项新型研究。实现这一研究，对于土地管理部门 真正实现科学管理土地具有重要意义。对于城乡一体化地籍管理信息系统，无论从时间、 费用和作用来看，城乡一体化地籍数据库的建设都是重中之重，都是整个城乡一体化地 籍管理信息系统的精髓所在。 1 4 城乡一体化地籍建设的研究现状 我国从2 0 世纪8 0 年代末启动数字地籍建设，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2 0 多年的系统建设过程中，我国 地籍信息系统建设有了很大的进步，已经取得了一定的成果。目前，我国许多城市都已 经建立了城镇地籍管理系统，实现了地籍管理的信息化，并开始计划实施农村地籍调查， 建立农村地籍管理信息系统。但是，城镇和农村地籍管理系统基本上还是分开的，两者 相对独立，缺乏统一的参考规范，相互之间没有任何联系，造成信息共享困难等问题。 可以说。真正实现城乡一体化管理的地籍信息系统还没有建立起来，这限制着我国地籍 3 西安科技大擘硕士学位论文 管理信息化建设的进一步发展。 在建立城乡一体化地籍管理信息系统方面，南京市在1 9 9 3 - - - 1 9 9 6 年期间开展了城 镇地籍调查，形成了2 4 0 k i n 2 的城镇地籍调查成果，并同步建立了城镇地籍管理信息系 统。经过多年来变更地籍调查的更新、补充与完善，现己覆盖建成区近3 0 0 k m 2 ，地籍 数据库包括9 万多宗地、6 2 万多土地使用者的权属信息和宗地图、7 4 0 0 幅1 ：5 0 0 地籍图。 1 9 9 7 - - 2 0 0 0 年期间南京市进一步开展的十个区土地利用现状更新调查覆盖了全市 8 6 9 k m 2 ，形成了3 千多幅1 ：1 0 0 0 土地利用现状图，建立了权属信息和地类信息的属性 联接；2 0 0 0 年至今，开展了十个区村庄地籍调查，现己完成6 个区的工作，并在完成的 区内开展了农村宅基地登记发证的试点。在开展这些工作的同时建立了土地利用现状管 理信息系统。南京市原城镇地籍管理信息系统和土地利用管理信息系统的开发采用成熟 的商用型软件作为支撑软件( c t s 软件为b e n t l e y 的m i c r o s t a t i o ng e o g r a p h i e s ，数据库软 件为o r a d e s i ) 。几年来，该系统完成了土地登记、建设用地、统计汇总等土地管理方面 的工作，并充分利用地籍数据为市政府、国土资源部完成了城市道路拓宽、老城改造拆 迁量计算、市区土地利用现状与潜力调查研究和国有土地资产量计算等多项工作【l o 】i n 】。 自2 0 0 3 年起，南京市开始尝试建立南京市城乡一体的地籍管理信息系统，马纲和丁华 ( 2 0 0 3 ) 初步探讨了南京市城乡一体化地籍信息系统建设的若干关键技术【8 】1 9 】。 徐州市的城乡一体化地籍管理工作的基本思路是：首先从城镇土地登记入手，建立 城镇地籍数据库，利用信息化手段规范土地登记管理，提高土地登记工作效率，降低土 地登记劳动强度；其次，将农村土地利用现状数据进行数据转换建库，纳入城镇地籍数 据库，实现城镇土地产权管理和土地利用现状管理的一体化；再次，对农村集体土地所 有权进行调查建库，形成城乡产权管理和土地利用管理的一体化；最后，在城乡一体化 地籍数据库基础上进行国土资源土地利用规划、耕地保护等专项业务系统的开发以及基 于g 1 s 的电子政务系统开发。目前，徐州市城镇地籍信息系统建设已经完成了前3 个方 面的工作，正在进行最后一项也是全面发挥地籍基础数据重要作用的工作【1 2 1 。 虽然现在一些地方，如江苏的南京和徐州等地方的国土资源部门正在积极探讨建立 城乡一体化的方案，但大都是基于对原系统的改进或者是在城镇和近郊的土地实现一体 化管理，还不能完全解决城乡一体化地籍数据的统一分类、统一调查、统一登记和统一 统计等问题。另外，已建成的系统大都偏重于资料或信息的管理，并未发挥g i s 的核心 功能即空间分析功能，其应用能力较低，无法满足土地评估、土地规划和土地征用等土 地管理操作运行的需要。因此，加强c i s 的空间分析功能，充分发挥c i s 的作用，以满 足土地管理工作的各项要求，也是亟待解决的问题【1 3 】0 4 1 。 因此，必须重新设计，将原有的两个系统进行合并，建设一个适合城镇和农村土地 统一分类，统一规划和和统一管理的城乡一体化地籍信息系统( u r b a na n dr u r a l i n t e g r a t i v ec a d a s t r a li n f o r m a t i o ns y s t e m s 简称u r i c l s ) ，充分满足地籍管理工作的客观要 4 1 绪论 求。为此，需要解决城乡坐标系的一体化、大比例尺地图和中比例尺地图的一体化、地 籍空间数据和非空间数据的一体化存储，两种土地分类体系的一体化、数据管理和空间 分析等理论和技术问题，其中有些问题是g i s 本身的理论和技术问题，有些则是g i s 技术在土地管理中的应用问题。 本文将全面研究城乡一体化地籍信息系统建设的过程中关于城镇地籍数据和农村 地籍数据的一体化存储、管理的理论方法，并针对城乡一体化地籍数据库建设的相关理 论及技术进行分析研究，最终实现了城乡地籍数据的统一管理、无缝连接。本研究顺应 国土资源部地籍信息化和城乡地籍一体化的政策要求、适应各地建立地籍信息系统的时 代需要、具有重要的研究意义和巨大的市场前景。 1 5 论文的结构 图1 1论文的结构图 5 1 。_ _ 一。h _ _ h 。”“。h _ h - 。一 概述 ； _ _ _ _ h n _ _ - - 一h h 一 数据分析 数据库设计 数据转换 结论与展望 一 -f；丫 一 西安科技大学硕士学位论文 2 城乡一体化地籍管理的对象与功能分析 2 1 城乡一体化地籍管理的对象分析 城乡一体化地籍管理将实现城镇和农村土地信息的统一分类，统一规划，统一管理， 使土地没有城乡的区分，而只有系统功能、管理要求的不同。 2 1 1 城乡一体化地籍管理的对象 地籍数据是土地权属、利用类型和质量的集合体，包括宗地和地类块1 1 5 】【l6 】。城乡一 体化地籍数据包括城镇地籍数据和农村地籍数据，它们在空间上是连续的。 ( 1 ) 城镇的地籍对象：城镇地籍调查管理的主要对象是国有土地使用权宗地，它是 城镇或城市土地登记的基本单元，具有固定的位置和明确边界的可同时辨认出确定的权 利、利用类型、质量和时态等土地基本要素的最小地块”1 1 9 j 1 2 0 。所以，按照现行的城市 或镇地籍调查办法，它既是反映土地权属的单元宗地，也是反映土地利用类型的单 元- 图斑。城镇地籍调查管理的主要业务是进行地籍的各项登记，弄清各宗地的权属 关系。地籍登记的客体是宗地，宗地是进行地籍管理的基本单元，也是最基本的管理对 象。地号是地籍调查时确定宗地的唯一编号，是宗地的对象标识。根据地籍登记卡中对 宗地的登记内容，可列出宗地对象的属性，如宗地的坐落，面积，权属性质，用途等。 ( 2 ) 农村的地籍对象：土地利用现状数据库管理的对象是农村土地所有权宗地和图 斑。农村中的一个最小土地所有权单位( 村民小组) 所管辖的土地就是一宗地，一个村民 小组所管辖的土地即一个农村土地所有权宗地可以根据土地的利用类型划分为若干个 图斑。在1 9 8 4 年制定的土地利用现状调查规程中，图斑被定义为由土地利用现状 分类的一级地类划分出的一块地。土地利用现状调查中把不同区域的土地根据利用类别 的不同划分为不同的地类( 图斑) ，如旱地、水地等，即图斑是相同用途的地块所构成的 区域。图斑实质就是由行政界线、权属界线、地类界线和线状地物构成的有具体土地利 用类别的多边形。 因此，城乡一体化地籍对象可以概括为点对象、线对象和面对象。点对象包括界址 点；线对象包括界址线、行政界线及地类界线；面对象包括行政区、宗地和图斑旧i 堋。 其中宗地有两种类型：一种是土地使用权宗地，另一种是土地所有权宗地。 6 2 城乡一体化地籍管理对象与功能分析 图2 1城乡一体化地籍数据库的管理对象 2 1 2 城乡一体化地籍管理的对象特征 县级城镇地籍数据库标准指出：“宗地是由界址线组成的封闭区域，可以有多 重嵌套的岛与孔”，宗地标识是宗地号。县市级土地利用数据库标准指出图斑是地类 界线、线状地物、权属界线和行政境界线所构成的多边形，图斑标识是图斑号。 宗地、图斑都是面状实体。宗地强调的是地块的权属问题。对于宗地图形，其描述 从面到线到点非常细致，而且还非常强调点位精度。图斑强调的是地块的土地利用类型 问题，相对于宗地而言，图斑对图形的描述显得较粗，图斑是由线构成，图斑中不存在 界趾线和界址点。 宗地和图斑都是地籍中的两个重要对象，它们都是面状实体，具有面积属性。但它 们之间也有区别。宗地主要反映与权利人之间的关系，侧重土地的权属；而图斑反映土 地的类别，主要描述的是土地的利用现状。 ( 1 ) 宗地的空间特征 地籍管理的主要对象是宗地及其相关信息，宗地是由权属界址线所围成的封闭地 块，也就是说宗地是特殊的地块。从几何图形上来讲，一块宗地其实质是一个连续、非 叠加的多边形，有在空间分布上的连续性和非重叠性两个特征。另一方面，由于宗地的 所有权主经常发生变更，宗地也经常被分割、合并或者发生其他变化，所以地籍数据还 具有面积守恒和变更频繁的特征。 面积守恒 宗地是土地产权的基本空间载体，是具有明确界线的封闭多边形。一块宗地多边形 由界址点和界址线组成，界址点连接成界址线，界址线首尾连接形成宗地多边形，而界 址线是宗地的边界线，界址点是宗地边界线上的拐点( 图2 2 ) 。在地籍产权关系发生变更 时，宗地多边形的几何属性有时也会发生变化，如宗地面积的扩大或缩小、一块宗地分 裂为多个新的宗地、以及多个宗地合并为一个宗地等等。在变更过程中，地籍基本空间 7 西安科技大学硕士学位论文 实体的变更都是以宗地变更为中心进行的。宗地的变更不仅满足空间实体拓扑变化的基 本特点，而且还有自己独特的特点，其中很重要的一个准则就是“土地面积守恒原则” 1 2 ”，也就是参与变更的宗地及空隙地的面积总和必须等于经过变更产生的新宗地和空隙 地面积之和。 图2 2宗地要素图 在土地产权关系的变更过程中，有时会引起宗地多边形的几何属性发生变化，例如 由于宗地界线调整而出现的宗地的增大和减小，由于一个宗地分裂为多个新的宗地而出 现的宗地分割，由于多个宗地合并为同一个宗地而出现的宗地合并，以及新宗地的产生 和旧宗地的消亡等，在宗地的变更过程中，其相应的权利人也将会发生变化，这些都会 反映在宗地的属性信息里，比如权利人的变迁，宗地面积的扩大或缩小以及构成宗地的 界址点、界址线的变化等等，这些在其属性信息中都会有详细的记载，但对于变更的宗 地和空隙地而言，在宗地变化前后，宗地和空隙地的面积和不会发生变化，即满足“面 积守恒”的原则。宗地的产生和消亡相对很简单，图2 3 反映了宗地的界址点发生变化 时所引起的宗地合并和宗地分割的情况。在宗地合并图中，宗地b 和宗地c 演化成宗 地a ，即宗地b 和c 的灭亡才导致了宗地a 的产生，宗地分割图中，宗地a 被分成两 个宗地b 和宗地c ，即宗地a 的灭亡导致宗地b 和c 的产生。 乏兰 图2 3宗地变更图 连续性 土地所有权在空间分布上是连续的。所有的土地都有连续的所有权。所有权相互之 问可能会有冲突，但这并不影响所有权必须连续的特点圆。 目前，我国对宗地的定义是基于土地平面利用形态来定义的，即仅仅是平面意义上 的宗地，而不包括土地上空和地下的资源，很多西方国家对宗地的定义都涉及了土地上 8 2 城乡一体化地籍管理对象与功能分析 空和地下资源的所有权瞄1 1 2 4 1 。所以就宗地所有权的连续性来说，我国目前仅仅局限于地 表平面宗地所有权的连续性，而不包括其地上及地下资源的立体连续性。而很多西方国 家的宗地所有权的连续性既包括平面上的连续性，又包括垂直立体资源的连续性阱】。因 此在建立城乡一体化地籍空间数据库时，也应考虑将土地的上空和地下资源信息包括在 其中，以便实现土地所有权在空间分布上的连续性。 非重叠性 地籍管理的核心是对土地权属的管理，宗地权属的确定和边界的划分具有严格的法 律意义界址点和界址线是宗地确权、定界过程中的两个非常重要的概念，其界址点位 置的确定直接影响权属的确定。宗地作为地籍信息的最小载体，是权属管理的最直接的 内容。 界址点、界址线和宗地相伴出现，三者不能孤立出现。由于界址线是宗地的边界线， 因此界址线不能出现在宗地的内部，也就是说宗地在空间分布上不可能出现重叠。从法 定的角度讲，如果宗地在空间上出现重叠就会出现宗地的所有权发生冲突或者说是所有 权不明确。出现这种情况基本都是人为原因造成的，宗地在空间上的裂缝和重叠可能是 由于法定定义说明的模糊不清或者不正确的界址点定位方法所引起的。 但法定的说明错误或者模糊经常会使宗地产生明显的重叠或者裂缝，从而导致一系 列问题的产生。图2 4 列举了三块所有权宗地，用来说明宗地的重叠和裂缝问题。 图2 4宗地重叠和裂缝 在这三块宗地中，宗地a 和宗地b 之间存在重叠，宗地b 和宗地c 之间有裂缝。 这些裂缝和重叠可能是由于法定定义说明的模糊不清或不正确的界址点定位方法所引 起。但不管是由于哪种原因所产生的，这些情况将导致5 种宗地多边形的产生，图2 4 中格网状的多边形除可能被代码表示为重叠或者冲突外，还可能被代码表示为裂缝或未 知所有权；而点状的多边形除了可能被代码表示为裂缝或者未知所有权外，还有可能被 9 西安科技大学硕士学位论文 代码表示为重叠或者冲突，同时这些多边形还有可能被分配给邻接的多边形闭。 ( 2 ) 图斑的空间特征 图斑除了具有宗地的3 个空间分布特征外，还有一个特征需要特别关注，即图斑总 是连续地布满全图，没有任何空间遗漏，也就是说图斑的全覆盖性。另外由于受比例尺 的限制，一些较窄或较小的图斑只能被表示为一些特殊的图斑，如线状图斑或点状图斑。 2 1 3 城乡一体化地籍管理对象的相互关系 城乡一体化地籍管理对象之间的关系主要包括空间关系和非空间关系。 ( 1 ) 城乡一体化地籍对象中的空间关系 地籍对象之间最典型的空间关系是宗地，界址线、和界址点三者之间的关系，除此 此外还有宗地和图斑的关系。其中宗地、界址线、界址点和图斑是城乡一体化地籍对象 中最重要的4 个要素。 界址点和界址线的关系：界址线是由两个界址点按顺序连接而成，因为界址线 是有方向的，所以两宗地共用的界址线根据起始点和终止点的不同而不同。对于界址线 的存储一般采用依次记录其相对应的起始界址点和终止界址点即可。但对于农村地区可 能存在有多个非界址点的中间点的界址线存储，可以在记录起始界址点和终止界址点之 问再添加记录这些非界址点的中间点坐标，但这些中间点与界址点要区分存储口7 j 嗍。 界址线和宗地的关系：宗地是由界址线构成的封闭区域。由于宗地的完备边界 系统由界址线来实现，所以界址线和宗地之间不可能出现界址线穿越宗地边线的情况。 界址线和宗地的关系只有两种可能：一种是界址线在宗地上，是宗地边界区域上的一条 界址线；另一种就是界址线不在宗地上。对于宗地的存储只需依次存储构成宗地的所有 界址线即可。 宗地与宗地之间的关系：根据拓扑学上的“剖分”概念，宗地与宗地之间是不 可能出现任何交叉关系。宗地和宗地的关系可以有以下四种关系： 相接( 图2 5a ) ，宗地和宗地之间有且只有一个公共界址点。 相邻( 图2 5b ) ，宗地和宗地之间有且只有一条公共界址线。 相离( 图2 5c ) ，宗地之间没有公共界址点。 套接( 图2 5d ) ，宗地之间存在包围与被包围的关系。 宗地与图斑之间的关系：一个宗地总是覆盖着一个或多个图斑，通常情况下， 一个城镇内的土地使用权宗地总是覆盖着一个图斑，而一个农村的土地所有权宗地总是 覆盖着若干个图斑。 界址线与地类界线之间的关系：由于界址线必然是地类界线，因此，界址线总是 与地类界线重合。 1 0 2 城乡一体化地籍管理对象与功能分析 ( a ) ( c ) ( d ) 图2 5宗地与宗地的关系图 ( 2 ) 城乡一体化地籍数据库中的非空间关系分析 宗地与土地产权证书的关系：土地产权证书是宗地和权利人建立关系的结果。 宗地是土地产权证书的客体，是土地权属等因子在空间划分的最小单元。一般情况下一 个宗地由一个权利人使用，因而形成一个土地产权证书。由于实际情况中存在一块宗地 由多个土地使用者所有又难以明确划定界线的宗地，称作共用宗。因此宗地和土地证书 之间是一对多的关系。按照我国地籍管理规定，国有宗地的土地使用面积要求在该宗地 内土地使用权证书之间全部进行分摊，也即宗地内土地证书使用面积的和要等于宗地的 使用权面积。 在我国，国有土地产权证书可以分为土地使用证书和他项权利人证明书。从理论上 讲，他项权利可以是针对整个宗地的，如通路权、通风权等权利；也可以是针对当前宗 地中具体土地证书的，如抵押权、租赁权等权利。目前我国土地管理中他项权利管理主 要是针对土地抵押和土地租赁的。 权利人和土地产权证书的关系：权利人是土地产权证书的主体。相对土地产权 证书而言，一个权利人可以是多重角色，既可以是土地使用权的主体，同时也可以是土 地他项权利的主体。权利人可以在多个宗地中同时拥有土地产权证书。这样权利人和土 地证书之间也是一对多关系。 土地登记项目与土地产权证书的关系：一个土地登记项目能完成一个或多个土 地产权证书的登记。一个土地产权证书只能由一个土地登记项目登记发证。因此土地登 记项目与土地产权证书是一对多关系。 图斑与权利人之间的关系：一个图斑总是归一个权利人所有或使用，这个权利 人可能是国家或集体，也可能是单位或个人。 2 2 城乡一体化地籍管理中的空间分析 西安科技大学硕士学位论文 地籍信息变更是地籍信息系统重要的数据更新功能。地籍信息的变更包括属性信息 变更及空间信息变更两方面，属性信息的变更随着空间信息的变更变化，属性信息的变 更较为简单，这里重点探讨空间信息变更。地籍管理中的空间分析是基于土地对象的位 置和形态特征的空间数理分析技术，是指邻接、毗邻、符合、交叉和其他模式的拓扑关 系分析，其目的在于提取和传输空间信息。 2 2 1 图斑和宗地的变更分析 u r i c i s 中最基本的空间信息有两种，一种是反映土地利用信息的图斑信息，另一 种是反映土地权属信息的宗地信息。 图斑变更主要由于土地利用类别发生变化引起的，其影响是土地利用结构产生变 化。图斑变化与行政辖区、线状地物及零星地物的变化相互影响。因此，图斑变更的基 本方式可以分为以下几种： ( 1 ) 合并图斑。几个图斑被1 个图斑完全兼并，如图2 6a 所示； ( 2 ) 线分割图斑。1 个图斑被1 个地类线分割为2 个图斑，如图2 6 b 所示； ( 3 ) 岛分割图斑。1 个大图斑中插入1 个小图斑，如图2 6c 所示； ( 4 ) 块分割图斑。1 个图斑被另1 个图斑分割为2 个图斑，如图2 6 d 所示。 田口口口 白由自皿 ( a )秭( c )( d ) 图2 6图斑变更的基本方式 地籍变更调查或土地变更登记是随时发生的，由此引起土地权属信息随时变更，在 以宗地为地理单元的土地权属图层中与图斑不同，不是所有的土地都被使用，所以宗地 是无重叠的，但不是全覆盖的。因此宗地变更的基本方式除了图斑变更的基本方式外还 有以下几种： ( 1 ) 扩大宗地。宗地向邻近未被使用的土地扩充。 ( 2 ) 邻建宗地。紧靠已有宗地在未被使用( 或征用) 的土地上新建1 个宗地。 ( 3 ) 远建宗地。远离已有宗地在未被使用( 或征用) 的土地上新建1 个宗地。 其中扩大宗地和远建宗地的变更方式都不会改变现存的拓扑关系，而邻建宗地则需 重建拓扑关系。 2 城乡一体化地籍管理对象与功能分析 ( a ) 扩大宗地( b ) 邻建宗地( c ) 远建宗地 图2 7宗地变更的基本方式 2 2 2 叠加分析 叠加分析是非常重要的一种空间分析功能。叠加分析包括两种情况：一种是信息叠 加显示，即将不同专题的内容进行叠加显示，以便分析判断不同专题内容的相互空间关 系。例如，将城市交通规划与城市地籍图叠加显示，则能判断出需要拆迁多少宗地以及 其他相关信息。另一种是信息叠加分类，它将叠加显示的地理要素按空间位置叠加，并 生成新的分类图形。从叠加的几何要素上看，叠加包括点面叠加、线面叠加、面面叠加。 ( 1 ) 点与点的叠加：点与点的叠加通常是在栅格模型中进行。 ( 2 ) 面与面的叠加：面与面的叠加是将两个多边形层叠加到一起，合成一个新的多 边形。如图2 8 ( a ) 所示。 ( 3 ) 线与面的叠加；线与面的叠加是将一个线状元素或网络状元素与多边形叠加。 例如：线为道路网，面为市区某区块，则可得到该区内道路分布状况及密度、内部交通 流量、进入和离开交通量等。如图2 8 ( b ) 所示。 2 2 3 缓冲区分析 ( a ) 面与面的叠加( b ) 线与面的叠加 图2 8叠加分析 缓冲区分析是针对点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围以内的缓冲区多 边形。缓冲区的产生有三种情况：一是基于点要素的缓冲区，通常以点为圆心，以一定 1 3 西安科技大擘硕士学位论文 距离为半径的圆；二是基于线要素的缓冲区，通常是以线为中心轴线，距中心轴线一定 距离的平行条带多边形；三是基于面要素多边形边界的缓冲区，向外或向内扩展一定距 离以生成新的多边形。缓冲区分析是一种重要的空间分析功能，在国土资源的规划管理 中有着广泛的应用。例如，湖泊和河流周围的保护区的定界，汽车服务区的选择，民宅 区远离街道的缓冲区建立等。 ( a ) 原图( ”缓冲区操作( c ) 缓冲区结果 图2 9多个特征缓冲区图形的处理 1 4 3 城乡一体化地籍敷据库的设计 3 城乡一体化地籍数据库的设计 城乡一体化地籍数据库系统的设计是u r i c i s 软件设计的核心内容，其主要任务是 确定城乡一体化地籍数据库的数据模型以及数据结构，并提出相关功能的实现方法。 3 1 城乡一体化地籍数据的数学基础与组织方法 建立城乡一体化地籍数据库的一个指导思想就是使农村地籍在原来土地利用现状 的基础上加强对权属的管理，城镇地籍在原来地籍调查的基础上加大对土地类型的调 查，从而能够在全面整合原有传统模型的基础上，建立一个适用于城乡一体化的地籍数 据模型。如图3 1 所示，城镇地籍数据组织单元街坊和农村地籍数据组织单元村坊可以 求交集，得到的将是集城镇和农村的地籍数据，可以定义为城乡一体化的地籍要素，以 实现城镇和农村地籍数据组织的一体化管理。 图3 1基于城乡一体化的地籍要素的空间概念 3 1 1 空间数据的数学基础分析 空间数据的空间特征包括比例尺、坐标系和投影。城乡一体化的地籍空问数据中既 有1 ：5 0 0 0 或1 ：l 万比例尺的土地所有权宗地数据和图斑数据，也有1 ：5 0 0 或1 ：1 0 0 0 比例 尺的土地使用权宗地数据，因此，必须建立多分辨率的数字地图作为地理底图，建立多 分辨率的地籍空间数据库。虽然两种比例尺的地籍数据都采用高斯投影，但它们由于采 用的高斯投影方法不同，分别使用了国家统一的高斯平面坐标系和相对独立平面坐标 系。这就要求建立统一的