城市地籍信息管理系统的设计与实现.doc

毕业论文城市地籍信息管理系统的设计与实现摘要地籍管理是土地管理的核心，是国家行政管理措施之一，是强化土地管理的基础性工作。地籍信息管理系统是土地信息系统的重要组成部分，是地理信息系统技术在地籍管理中的应用。地籍信息管理系统是一个在现代化信息技术支持下，以宗地为核心实体，实现地籍的输入、存储、检索、处理综合分析及输出的信息系统。本文作者在地籍信息系统建立过程中，主要负责宗地图形拓扑关系的建立和历史数据库的设计研究，所以本论文的重点也在这两方面。本文首先简要介绍了地籍信息管理系统建设的必要性和迫切性、地籍办公的主要内容，然后重点讨论地籍空间数据和属性数据的特点和数据结构，设计了空间数据建立拓扑关系的方法。系统阐述了点、线、面三种几何物体的各自特点，确定点与线、线与线、点与多边形之间的算法，提出了以结点为中心进行处理的方法，简化了多边形处理的过程，形成了独到的建立多边形面拓扑的方法。城镇地籍管理涉及土地划拨、产权变更等情况，必然导致土地的空间位置、权属、用途等发生变化，这使得地籍数据的时效性、法律性比较强。所以本文提出了建立历史数据库的思路和方法，以反应一个历史阶段宗地的动态变化过程，重点对历史数据的管理和存储进行了探索。在以上工作的基础上，设计完成了一套城市地籍信息管理系统。该系统可对地籍进行图形和属性上的编辑、查询等基本功能，并在实际工作中投入使用。文章最后对所做工作进行了总结，对地籍管理的未来发展进行了展望，并分析了目前存在的函待解决的问题。【关键词】地籍管理 宗地拓扑 城市地籍 信息管理 系统的设计与实现ABSTRACTDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFURBANCADASTRALINFORMATIONMANAGEMENTSYSTEMDunLimin(ComPuterAPPlicationTechnology)DirectedbyProefssoruyDongLandRecordManagement15thecorePartofhtelandmanagement，15naoneofhtenationaladministrationmanagementmeasures，15aofundationtoenhancelandmanagementworkCasdastralInofmrationmanagementSystem15theimPortantPartofhteLandInofrmationSystem，15hteaPPlicationofGISintheLandRecordManagement.CasdasrtalInofrmationmanagementSystem15asystembasedonthemoderninofrmationtechnique，WhichcanProcesstheinofrmationofhteland，canrealizeinPut，uotPut，store，analyze，etc，ufnction.Firsti，yhtisPaPermakesabriefintroudctionbaouttheimPortanceoftheLandRecordInofmrationmanagementSystemandthemaincontentofthecadasrtalaaffir.ThenitdisucssthedatasurtcutreofhtecadasrtalsPatialdataandtheattributedata，designhtewyatoconsturctthetoPologicalrelationsofhtesPatialdata.tlmakesadetaildiscussiononsPatialattributeofhtePoints，lines，Polygons，Putsof柳ardthealgorithmtoensuretherelationsbewteenPointandline，lineandline，PointandPolygon，PresentthewyatoProcesshtetoPologicalrelationbasedonthenode.AthtesametimeitPresenthtewyatoogranizethetemPoralrealationdata.Basedonthebaove，thePaPerdesignsaCasdasrtalInofmrationmanagementSystem.Thesystemcantransacthtecadastraldailyaaffir，editsthesPatialdataandhteattributedata.Atlast，thePaPermakesaProPectbaoutthecadastralwork，analyseshteProblemto besolved.KeywordsCadastralManagementAncesterlandTopology目录摘要. IABSTRACT. 11引言. 1第一章问题的提出.31.1建立地籍信息管理系统的必要性. 31.1.1地籍信息管理系统的定义及功能. 31.1.2建立地籍信息管理系统的必要性. 31.2地籍信息管理系统发展状况. 41.2.1国外地籍信息管理系统的发展状况. 41.2.2我国的地籍信息管理系统的发展现状. 51.3论文研究内容. 5第二章地籍信息管理系统的主要内容. 72.1系统分析. 72.1.1地籍调查. 72.1.2土地登记. 82.1.3分等定级估价. 102.1.4土地统计. 112.2系统建立的原则. 122.3系统的总体结构. 122.4系统的功能设计. 13第三章地籍空间数据库的设计. 143.1空间数据的范畴. 143.2空间数据的特征. 143.3地籍空间数据的存储管理方式. 163.3.1全部采用文件管理. 173.3.2文件结合数据库管理. 173.3.3采用面向对象数据库管理. 183.4地籍空间数据的表达存储.193.4.1地籍空间数据的表达. 193.4.2空间数据存储管理. 19第四章空间拓扑关系的建立. 234.1有关概念. 234.2确定空间关系的一些基本算法. 244.3拓扑关系的建立. 294.3.1弧段处理. 294.3.2弧段排序. 324.3.3结点处理. 324.3.4构建多边形. 354.4宗地变更的具体实现. 404.4.1合并宗地. 404.4.2分割宗地. 414.4.3混合分并. 42第五章时态数据库的设计和应用. 435.1时间历史库与时空历史库. 435.2时间数据库的有关概念及模型分类. 435.3非空间对象的时间数据库结构. 475.4时空数据库模型. 495.4.1时空变化的分类. 495.4.2矢量时空数据库模型. 505.5时态地籍G工S模型与实现. 515.5.1历史库结构的设计. 515.5.2地籍要素的变更与时变拓扑. 535.6运行结果.61结论. 64参考文献. 65发表文章目录. 67致谢. 68第一章 引言地籍信息管理系统是土地信息系统的重要组成部分，属于地理信息系统范畴，是地理信息系统技术在地籍管理中的应用。地籍信息管理系统是一个在计算机和现代技术支持下，以“宗地”为核心实体，实现地籍信息的输入、储存、检索、处理、综合分析、辅助决策以及结果输出的信息管理系统。为适应当前国际、国内信息化建设快速发展的需要，在土地规划与管理领域，“数字国土”的概念逐渐深入人心，实现土地资源的信息化管理成为必然的趋势。而地籍管理是土地资源业务的核心。随着我国经济体制改革的不断深入和发展，土地管理方面的法律、法规的不断完善，是我国的房地产事业得到迅猛发展，土地权属的变更变得极为频繁，人地矛盾变得极为突出，因而地籍管理的现代化已经势在必行。地籍管理主要对含有地理图形信息的宗地进行管理，需对宗地图形信息进行大量的处理。同时，地籍管理中宗地属性信息及地理信息(空间信息)经常发生变化，系统必须对其动态性加以研究，要做到历史数据的跟踪和恢复，完成土地信息的动态管理，确保土地信息的现势性，历史数据的可溯性。历史数据不但有宗地的属性信息，同时还有宗地的图形信息。因此我们所设计地籍管理系统属于具有时态的地籍管理系统，不能仅反映地籍的当前情况，当宗地发生了变化时，系统不应采用通过增加新值替换旧值的方法来维护宗地信息的现势性，因为这样无法跟踪土地的变化过程，无法正确恢复评价某历史时刻的地籍状况。历史数据，包括属性数据和空间数据的处理，也是本课题要重点研究的对象。因此，地理信息系统技术的应用在地籍信息系统的建设中起了举足轻重的作用。在新的理念不断推出、技术不断发展的今天，研制和开发新型、实用的地籍信息系统就成了一项非常重要的任务，因此，对地籍管理中图形处理技术的研究，具有十分重要的实际意义。本论文作者在地籍信息管理系统中主要负责图形处理和时态数据库的设计，在分析了诸多地籍信息管理系统软件以及当前地籍工作现实状况的基础上，对地籍信息管理系统软件中空间数据的处理做了如下探讨:1)空间数据的存储方式主要是按照地籍空间数据的特点设计了空间数据的数据结构和在数据库中存储格式。2)空间实体的空间拓扑关系地籍空间实体拓扑关系的建立和地籍变更处理过程是地籍信息管理系统的关键问题。基于宗地位置关系分析，提出了一个建立拓扑和解决宗地图形问题的方法。3)时态数据库的设计城市地籍信息管理系统的设计与实现地籍的历史数据是办公中经常用到的数据，是处理土地纠纷，进行土地变化统计的重要资料来源。本文对历史数据的存储做了探讨，并对数据库进行了设计。第一章问题的提出第一章问题的提出建立地籍信息管理系统的必要性地籍信息管理系统的定义及功能地籍信息管理系统是土地信息系统的重要组成部分，属于地理信息系统范畴，是地理信息系统技术在地籍管理中的应用。地籍信息管理系统是一个在计算机和现代技术支持下，以“宗地”为核心实体，实现地籍信息的输入、储存、检索、处理、综合分析、辅助决策以及结果输出的信息管理系统。地籍信息管理系统具有多方面的功能，具体表现为:1)信息获取功能。具有方便迅速地采集数字、文字、图件等信息的能力;2)存储功能。将各种标准化的地籍资料，输入电子计算机存贮;3)分析、处理功能。对已有的地籍信息能够分析、计算、统计、模拟、预测;4)输出功能。可以迅速地以数字、文字、图形等形式显示输出结果;5)更新功能。对原有的地籍信息进行更新和输出新的信息。.2建立地籍信息管理系统的必要性为适应当前国际、国内信息化建设快速发展的需要，在土地规划与管理领域，“数字国土”的概念逐渐深入人心，实现土地资源的信息化管理成为必然的趋势。而地籍管理是土地资源业务的核心。随着我国经济体制改革的不断深入和发展，土地管理方面的法律、法规的不断完善，是我国的房地产事业得到迅猛发展，土地权属的变更变得极为频繁，人地矛盾变得极为突出，因而地籍管理的现代化已经势在必行。首先，我国有限的土地和人口迅速增长的矛盾日益尖锐，保护耕地，高效科学地利用土地的问题比任何时候都要突出，因而需要现代信息技术作为土地管理的支撑，推动土地管理走向现代化、信息化、科学化，而建立以计算机技术为基础的地籍信息管理系统，是我国土地管理走向现代化、科学化的必由之路。其次，我国的经济体制由计划经济走向市场经济，土地利用由无偿变为有偿，征收土地税和出让金已成为各级政府重要的财政收入。以沈阳市为例，2005年，沈阳市出让土地获得的出让金高达20亿元。因而各级政府极为重视土地管理工作，纷纷通过建立高效、多功能的地籍信息管理系统，强化土地管理，增强经济发展的实力。城市地籍信息管理系统的设计与实现另外，随着我国房地产市场的不断完善，不动产成为商品走向市场，使房地产交易不但在单位团体之间进行，个人也逐渐参与其中。土地信息不但是国家发展生产，兴办各类事业必不可少的条件，而且直接关系到人民的切身利益，人民群众的土地信息意识迅速增强。土地信息迅速产业化、精细化的形势，迫切要求建立地籍信息管理系统，以便满足数量巨大、变更频繁的土地信息。最后，经过多年的努力，城镇地籍测量基本结束，如何将这项基础工作获得的大量坐标、数据、资料、档案等合理利用、保管以满足日常地籍管理繁杂的工作，是土地部门急需解决的问题。借助现代化信息技术，建立地籍信息管理系统是解决这一问题的唯一办法。.2地籍信息管理系统发展状况.2.1国外地籍信息管理系统的发展状况世界上一些发达国家利用计算机对地籍信息进行管理已有近30年的历史，积累了丰富的经验。五十年代以来，由于计算机科学的兴起以及它在测量与制图方面的应用l，使人们开始有可能用计算机来收集、存储和处理各种图形和属性信息，地籍信息管理系统的建立才有可能。1956年，奥地利测绘部门首先用计算机建立了地籍数据库，随后，各国测绘部门和土地管理部门也都逐步建立了自己的地籍信息管理系统。加拿大政府于1963年建立了国土信息系统(CGIS)2，当时加拿大政府集中人力、财力，联合相关学科，以实用为宗旨，将当时才发展起来的遥感技术结合起来，形成一个国家级大型实用的土地信息系统。德国在地籍信息管理方面更是首屈一指。德国各州地司法部门部长联席会和州测量企业联合会3，在1970年以前，就有了要建立自动化产权登记册和自动化不动产地籍事务委员会以及地产数据库工作小组。该国于1983年就将各州地籍登记的全部内容按照统一格式输入自动化地籍数据库中，直接服务于政府决策和私人土地交易以及土地供应计划、土地利用规划、农业税收等国民经济各部门。目前，德国各州在地籍管理自动化方面正向着全地区地籍咨询自动化分析发展。近年来，国际上地籍信息系统的一个特点是向用户提供高一级的土地信息联网查询与服务。澳大利亚、荷兰、新加坡、奥地利等国家在这方面都取得了很大的成绩。发达国家长期的地籍信息管理经验表明，利用计算机技术组织和管理地籍数据是管理土地及其相关信息的有效途径。第一章问题的提出.22我国的地籍信息管理系统的发展现状我国的地籍信息管理系统的起步较晚，但发展较快，大体可分为三个阶段:1)准备阶段。70年代初期，我国开始探讨计算机在地图制作和遥感领域的应用。例如1972年开始研究制图自动化系列，1974年引进美国地球资源卫星mss图像并开始了卫星图像处理和分析工作，1977年我国诞生了第一张由计算机输出的全要素地图等等，这些都是为了我国的土地信息系统的研制和开发做了技术上的先期准备。2)试验阶段。80年代随着计算机的推广，软件技术发展和我国对“信息革命”的热烈响应，GIS新技术作为实体，在我国进入全面试验阶段，一些大专院校研究机构开始有计划有组织地研究这一新技术。在此期间由中科院组织的13个单位联合攻关，在消化吸收地理信息系统ARC/INFO的基础上建立的黄土高原水土流失土地信息系统，使人们第一次对黄土高原水土流失有力较为准确的定量认识，为黄河的治理奠定了坚实的科学依据。3)土地信息系统建设阶段。1986年，国家土地管理局正式创立不久，即将土地信息系统建设列为科技基础建设的重要内容。90年代以来土地信息系统建设形势迅猛，很多地市级、县市级土地管理部门纷纷与大专院校、科技部门以及计算机公司相结合，研制、开发土地信息系统。近几年来，许多人在这方面做了大量的研究，并取得了丰硕的成果，有的地方投入了大量的人力、物力开发地籍信息管理系统，取得了较好的效益。但要建成一个实用的、功能齐全的地籍信息管理系统，还要做更深入的研究，投入更多的时间、人力和物力，吸收外国的先进经验，开发适合我国国隋的地籍信息管理系统。.3论文研究内容地籍管理主要对含有地理图形信息的宗地进行管理，需对宗地图形信息进行大量的处理。应实现GIS系统所具有的图形数据输入输出，图形数据与属性数据的存储与管理，图形之间拓扑关系及空间分析，数据格式转换等功能，因此，也可称为地籍图形管理系统，本论文就是以图形系统为主要研究内容，探讨地籍图形数据的输入、编辑。同时，地籍管理中宗地属性信息及地理信息(空间信息)经常发生变化，系统必须对其动态性加以研究，要做到历史数据的跟踪和恢复，完成上述信息的动态管理，确保土地信息的现势性，历史数据的可溯性。历史数据不但有宗地的属性信息，同时还有宗地的图形信息。因此我们所设计地籍管理系统属于具有时态的地籍管理系统，不能仅反映地籍的当前情况，当宗地发生了变化时，系统不应采用通过增加新值替换旧值的方法来维护宗地信息的现势性，因为这样无法跟踪土地城市地籍信息管理系统的设计与实现的变化过程，无法正确恢复评价某历史时刻的地籍状况。历史数据，包括属性数据和空间数据的处理，也是本论文要重点研究的对象。因此，地理信息系统技术的应用在地籍信息系统的建设中起了举足轻重的作用。在新的理念不断推出、技术不断发展的今天，研制和开发新型、实用的地籍信息系统就成了一项非常重要的任务，因此，对地籍管理中图形处理技术的研究，具有十分重要的实际意义。本论文在分析了诸多地籍信息管理系统软件以及当前地籍工作现实状况的基础上，对地籍信息管理系统软件中空间数据的处理做了如下探讨:1)空间数据的存储方式主要是按照地籍空间数据的特点设计了空间数据的数据结构和在数据库中存储格式。2)空间实体的空间拓扑关系。地籍空间实体拓扑关系的建立和地籍变更处理过程是地籍信息管理系统的关键问题。基于宗地位置关系分析，提出了一个建立拓扑和解决宗地图形问题的方法。3)时态数据库的设计。地籍的历史数据是办公中经常用到的数据，本文对历史数据的存储做了探讨，并对数据库进行了设计。第二章地籍信息管理系统的主要内容第二章地籍信息管理系统的主要内容2.1系统分析通常一个地籍信息管理系统日常业务主要有如下几项:地籍调查、土地分等定级估价、土地登记、土地统计和地籍档案管理等，其相互关系如图2.1。地地籍调查查查土地分等定级级土土地登记记记土地统计计地地籍档案管理理图2.1地籍管理流程图下面对系统的各个部分进行阐述。2.1.1地籍调查地籍调查是国家采用科学方法，依照有关法律程序，通过权属调查和地籍测量，查清每一宗地的位置、权属、界线、数量和用途等基本情况，以图、簿示之，在此基础上进行土地登记。地籍调查的成果经登记后，具有法律效力，但地籍调查和土地登记不是一次性的静态工作，为了保证地籍资料的现实性，满足土地管理和经济发展的需要，必须及时掌握土地信息，特别是权属状况的动态变化，因此，不仅需要进行初始地籍调查，以建立地籍管理的基础，还需要进行变更地籍调查，地籍调查成果主要有以下几项4:1)地籍调查表2)地籍调查技术设计书3)地籍平面控制测量的原始记录、控制点网图、平差计算资料及成果表4)地籍勘丈原始记录城市地籍信息管理系统的设计与实现5)解析界址点成果表6)地籍铅笔原图、宗地图7)地籍图分幅接合表8)面积量算表和原始记录9)以街道为单位宗地面积汇总表10)城镇土地分类面积统计表11)检查验收报告12)技术报告地籍信息管理系统的地籍调查部分主要对地籍调查后的成果进行处理。由于地籍调查是一个比较庞大的工程，产生的资料和成果较多，计算机不可能对所有的资料进行管理，就目前情况而言，系统的调查部分主要管理成果:地籍图、地籍调查表、界址点成果表、控制点成果表，其数据流程图2.1.2土地登记地籍管理的核心是对土地的权属进行管理，土地登记则是土地权属管理的一种制度，一种手段。土地所有权、使用权和他项权利一经登记便受到国家法律的保护。土地登记工作中形成的文件及登记的内容如土地权属、面积、等级、用途等8第二章地籍信息管理系统的主要内容具有法律效力。因此，土地登记工作不仅仅是土地权属管理的组成部分，也是对土地的数量、质量管理的必要手段。土地登记从时间上可分为初始土地登记和变更土地登记两种。初始土地登记是一种基础性的登记，是普遍的土地权属登记，是在规定的期限内对本辖区范围内的全部土地，进行普遍的登记，亦称土地总登记。初始土地登记的特点是土地使用者、所有者依法使用和拥有的土地，在使用和拥有期间，无论是否发生过变更，都必须依照政府土地管理部门的要求，通过一定的程序在统一的簿册上进行重新登记注册，换发土地证。变更土地登记也叫日常土地登记或者经常性土地登记，它是在初始登记的基础上根据土地使用者、所有者的土地权属及主要用途变更的情况，随时办理登记。变更登记的内容是根据变更的具体项目决定的，例如土地权属性质的变化或主要用途改变，虽然面积、界址都未发生变化，但也必须到土地管理部门申请变更登记，更改或更换土地证书。土地使用者、所有者使用或拥有的土地，不论什么原因，一旦发生变化应立即申请变更登记。土地管理部门根据变更内容，组织进行变更调查、审核、报人民政府批准后，进行变更登记注册，更改土地登记簿册，换发土地证。根据国土资源部土地管理相关部门的规定，土地登记都有一个标准的工作程序，初始土地登记的工作程序如下:1.申报2.地籍调查3.权属审核4.注册登记5.颁发土地证书在土地登记申请时，申报人员应当填写土地登记申请书。申请书应包括四方面的内容:一是申请者的情况;二是申请登记的土地状况;三是宗地范围界线草图(注明相邻单位名称);最后是产权来源及产权证明材料。在土地登记审核批准时，应对调查结果进行重点审核，审核的主要内容有:产权来源是否合法、界址是否清楚、面积准确性、利用合理性、土地价格合理性和材料是否齐全。土地登记注册和颁发证书是土地登记的最后一个步骤，也是最重要的一个步骤，在此之前的几个环节，都是土地登记前期工作，是围绕着土地注册，发证进行的。土地的登记注册就是把经过人民政府批准登记后的土地产权及相关内容，正式填写在土地登记卡(簿)上，使之在法律上得到确认。同时填写用户归户卡(册)和土地证书。2.1.3分等定级估价土地分等定级估价是地籍管理工作的一个组成部分。在掌握和管理土地数量、质量和权属的各项地籍工作中，土地分等定级估价是以土地质量状况为具体工作对象的，因此，它是衡量土地质量好坏的必要手段，也是土地管理的一项基础性工作。土地分等是将各个城镇看做一个点，研究整个城镇在各种社会、自然、经济条件影响下，从整体上表现出土地差异，土地的顺序是在各城镇之间进行排列的;1O第二章地籍信息管理系统的主要内容土地定级的基本思是在定级区域内估价土地区位优劣对定级区域的土地进行分类，以定性的方式表示土地级别;土地估价则是在土地定级的基础上，为目标区域内基本估价单元估算土地价值的过程。2.1.4土地统计地籍管理是土地管理工作的基础，而土地统计是地籍管理的重要组成部分，是保证地籍现实性的主要途径。只有将土地统计纳入地籍管理的范围，才能真正地维护地籍管理的完整性，才能及时、准确地为土地管理提供系统、全面、有分析、有预测的统计信息。根据国家土地管理局和国家统计局联合制定的土地统计报表制制度，对于城镇而言，每年必须定期向国家报送的土地统计报表主要有:城镇建设用地当年增加面积等。在城镇地籍管理系统的土地统计部分，除了要对城镇的年度报表进行统计外，还要有日常统计的功能，即能按土地权属性质、单位性质、地类、土地等级等条件进行的经常性统计。2.1.5地籍档案管理地籍档案是土地管理档案的核心，是国家档案的重要组成部分，地籍档案管理不仅是地籍管理工作的一项重要内容，也是全面、科学地管理好、用好土地的重要保证。城镇地籍档案管理的主要内容有:1.地籍调查档案管理2.土地登记档案管理3.土地统计档案管理、4.土地分等定级估价档案管理5.地籍综合档案管理其中前四项内容主要是对在地籍调查、土地登记、土地统计、土地分等定级估价等地籍管理活动中直接形成的，以文字、图表、声像等形式反映地籍管理活动，具有保存价值的历史记录进行管理，而第五项主要是对那些涉及面广或无法归档的文字材料进行管理，如:会议通知、领导讲话、条例、工作计划、总结、简报、经费文件、组织结构等。作为城镇地籍信息管理系统的地籍档案管理主要是对该系统的地籍调查、土地登记、土地统计和分等定级估价等各部分在系统的运行过程中直接形成的、反城市地籍信息管理系统的设计与实现映地籍管理活动的具有保存价值的资料进行管理，同时还应包括地籍综合档案的管理。.22系统建立的原则根据系统应实现的功能，结合系统的特点，建立系统应遵循如下原则:1)标准化便于以后与省、国家的信息系统互联及对以后的系统改造、扩充升级。2)系统的设计力求完整性系统设计要综合考虑城镇地籍管理的各个方面，力求使所建的系统能使城镇地籍工作的各个方面实现自动化管理。3)实用性系统的建立要符合当地办公条件和土地管理工作部门的工作现状，使系统建成后真正发挥效益。4)系统要便于更新、便于扩充要考虑到地籍成果的现势性，系统的更新功能要强，同时，要考虑到今后工作的发展方向，为系统过渡到土地信息系统打下基础。5)界面友好、操作方便由于操作人员水平参差不齐，系统要照顾大多数人的水平，操作必须方便。6)系统模块算法要合理、快捷7)可靠性好8)保密安全地籍信息是现状的真实记录，涉及到本地区的基本情况和业主的切身利益，具有一定的法律效力和保密性。因此系统必须具备有效的保密手段，对用户按严格的权限进行管理。.24系统的功能设计根据上述分析的结果，地籍信息管理系统应具有地籍调查、地籍分等定级、土地登记、土地统计和地籍档案管理五个方面的功能。除此之外，系统还应具有较强的分析预测功能，主要用于分析土地资源的合理开发利用、制定区域发展规划、对土地进行动态监测，为国民经济建设提供科学依据等，另外，从系统本身的角度出发，系统还应具有维护、保密等功能。根据应用的实际及以后扩展系统的需要，本系统划分为以下几个模块:1)宗地图形模块。包括图形、属性以及产权管理有关的其它数据录入、编辑，地籍图、宗地图、统计图、报表、土地证的输出。2)办公自动化模块。包括从窗口接件、分配批件、权属审核、领导审核、政府批准等土地办公的一系列流程。3)查询子模块。包括对图形、属性编辑、以及产权产籍管理相关的其它数据查询功能。统计工作主要在属性库中进行，如面积汇总、土地分类调查、土地证分类统计等功能，统计结束后，以各种方式显示输出统计结果。本论文重点研究宗地图形处理系统的设计与实现。城市地籍信息管理系统的设计与实现第三章地籍空间数据库的设计地籍数据库的设计是地籍信息管理系统开发的重点和难点，是地籍信息系统成败的关键。地籍数据中，宗地是一种空间实体(spatialEntiyt)或对象，而权利人是一种非空间实体或对象，所以地籍数据库既有空间性又有非空间性。地籍数据模型中除了要反映宗地及其权利人的关系的现状外，还要反映它们的历史状况，即宗地与权利人关系的时空变化过程。3.1空间数据的范畴空间对象指有确定位置和形态特征并具有地理意义的地理空间对象。确定的位置是至少在指定的时刻，空间对象具有确定的形状，但是确定的形状并不意味着空间对象是可见的、可触及的实体，亦可以是不可见的概念上的东西。地理意义是指特定的应用环境。例如，河流、道路、城市是可见的，而境界、航线等是不可见的空间对象。空间数据库是描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合，在此我们把这些对象都称为空间对象。空间数据库中空间参考对象的语义结构存在于以下三个基础特性上:属性、位置和拓扑关系5。也有人认为空间数据由三个部分组成:关于空间对象形态和位域的几何数据、关于空间对象主题的属性数据、关于空间位域上的空间变量的统计数据或模型参数，其主要针对空间对象的检索、查询和分类等方面的应用。另外一些观点认为地理实体由时间特征、空间特征、属性特征组成，其观点强调空间数据的时效性。认为地理数据分为:定位数据、非定位数据和时维数据。定位数据分为量度位置数据和拓扑位置(关系)数据，非定位数据描述对象的性质。属性数据用来描述对象的类别和隶属，以及用来说明对象是什么。例如土地利用的地块可能用名称、类别和隶属来表示。位置或地理要素表示对象的位置和扩充，即对象在哪里及覆盖空间。拓扑信息涉及的是空间对象的关系，如内部、外部、邻接和重叠。拓扑信息被频繁用于空间搜索和分析。任何真实世界的对象都可能表示成空间数据中的对象，但只有对象在当数据库需要考虑其空间位置时，它们才能成为空间参考对象，才和空间位置有关。.32空间数据的特征数据是信息系统的基础，一般都认为数据是信息的载体，信息是数据的内涵。利用计算机来处理数据，提取信息是信息系统的基本功能。GIS系统处理的主要是第三章地籍空间数据库的设计和空间位置、空间关系有关的数据。一般来说，数据具有以下基本特征:1)选择性数据是从侧面描述事物，这些侧面就是被选择的事物的属性和角度，数据的选择性不仅仅反映这种侧面的取舍，同时还存在方式的取舍。不同的人对同一事实可以从不同的侧面进行描述，其结果显然就不同。如同一区域可以使用地图来描述也可以采用影像来表示，其表现形式不同，但表示的是同一空间的区域;另外不同的表现形式可能关心的地物类型也不一样。对于空间数据我们还可以选择数据的空间分布域，也可以在给定的空间区域中选择空间地物类型，这里所说的空间域可以是规则的四边形，也可以是不规则的多边形。2)可靠性数据是否可靠决定着系统的分析结果，有很多原因影响数据的可靠性，比如数据在获取、存储、管理、传播过程中会出现差错，导致数据的失真。3)时间性事物是动态的，发展的，数据只能反映事物在某个时间下的状态。4)不完备性数据的不完备性往往导致分析结果的不完善，甚至造成决策失误。5)详细性详细是指数据的分辨率，即描述最细微差异的程度，最小物体的大小。详细性的对立面就是综合性。数据的空间详细性是地理信息系统领域的一个重要研究课题，不同的应用需要不同的详细度。空间数据除了具有一般数据的特征之外，还具有一些区别于其它数据的特性。构成空间数据的特征主要有:1)空间性空间特性是地理信息系统或空间信息系统所独有的。空间特性是空间数据最主要的特性6，是指空间地物的位置、形状和大小等几何特征，以及相邻地物的空间关系。空间位置可以通过坐标来描述。Gsl中地物的大小和形状一般也是通过空间坐标来体现。这一点不完全象CAD系统。在CAD中，一个长方形可能由长宽来描述它的形状和大小。而在GIS中，则由四个角点的坐标来描述。而GIS坐标系统也有相当严格的定义，如经纬度地理坐标，一些标准的地图投影坐标系或任意坐标系等。日常生活中，人们对空间目标的定位不是通过记忆其空间坐标，而是通过确定某一目标与其它目标的空间相对关系。如市政府位于哪两条路的交叉口等。通过空间关系的这种描述，可在很大程度上确定某一目标的位置，而一串纯粹的地理坐标对于人的认识几乎毫无意义。没有哪个人知道自己家里的确切坐标。但对计算机来说，最直接、最简单的空间定位方法就是坐标。15竺鲤鱼退壑坚鱼翌塑兰主匹一一一一一一一一一一一一一一一在地理信息系统中，直接存储的是空间目标的空间坐标。对于空间关系，有些GIS存储部分空间关系，如相邻、连接等关系。而大部分空间关系则是通过空间坐标进行运算得到如包含关系、穿过关系等。空间性是空间数据区别于其它数据的标志性特征。2)抽象性空间数据描述的是现实世界中的地物和地貌特征，非常复杂，必须经过抽象处理。不同主题的空间数据库，人们关心的内容也不同。所以空间数据的抽象性还包括人为地取舍数据。抽象性还使数据产生许多语义问题。在不同的抽象中，同一自然地物的表示可能会有不同的语义。如河流既可以被抽象为水系也可以被抽象为行政边界，如省界、县界等。3)多尺度和多态性不同的观察尺度具有不同的比例尺和不同的精度，同一地物在不同的情况下就会有形态差异。最典型的例子有:就形态而言，任何城市在地理空间中都占用一定范围的区域，可以认定为面状地物，但在比例尺很小的空间数据库中，城市是作为点状地物来处理的。4)多时空性Gsl数据具有很强的时空特性。一个GIS系统中的数据源既有同一时间不同空间的数据系列，也有同一空间不同时间系列的数据。不仅如此，GIS会根据系统需要而采用不同尺度对地理空间进行表达。Gsl数据是包括不同时空和不同尺度数据源的集成。.33地籍空间数据的存储管理方式目前，地籍空间数据管理主要有三种管理方法:文件、关系和面向对象。)l文件管理:普通文件管理提供基本的文件处理和分类功能。2)关系型数据库管理系统:关系型数据库管理系统建立在关系理论的基础上，采用多个表来管理数据，每个表的结构遵循一系列“范式”进行规范化，以减少数据冗余。3)面向对象的数据库管理系统:面向对象数据库是一种尚未成熟的技术，通过增加抽象数据和继承特性以及一些用来创建和操作类对象的方法实现。在地理信息系统软件中，需要管理的数据主要包括:空间几何数据、时间数据、结构化非空间属性数据以及非结构化描述数据。例如，对于地籍信息管理系统中的宗地，应包括如下:.空间几何体数据:界址点坐标;.时间数据:地块存在的时段;第三章地籍空间数据库的设计非空间属性数据:地块的权属、地价等;非结构化描述数据:描述地块所需要的图像、声音数据等。为了实现对这些数据的管理，可以采用下面几种方式进行:全部采用文件管理;文件结合数据库管理;采用面向对象数据库管理;全关系型数据库管理等。.33.1全部采用文件管理将所有的数据都存储在一个或多个文件中，包括结构化的属性数据。采用文件管理空间数据的优点是灵活，即可以任意定义自己的数据格式，管理各种数据，这一点在存储要加密的数据以及非结构化的、不定长的几何体坐标记录时是有帮助的。文件管理的缺点也是显而易见的，就是需要由开发者实现属性数据的更新、查询、检索等操作，而这些都可以利用关系数据库完成。换言之，利用文件管理增加了属性数据管理的开发量，并且也不利于数据共享。目前，一些GIS软件采用文件格式进行数据存储，其目的是为了实现数据的转入转出，与其它的应用系统交换数据。.3.32文件结合数据库管理这是目前大部分GIS软件所采用的数据管理方案。考虑到空间数据是非结构化的、不定长的，而且施加于空间数据的操作需要Gsl软件实现，这样就可以利用文件存储空间数据，而借助于已有的关系数据库系统管理属性数据。采用这种方式:.空间数据:通过文件进行管理;.时间数据是结构化的，可以利用数据库进行管理;.非空间属性数据:利用数据库进行管理;由于空间几何体坐标数据和属性数据是分开存储管理的，需要定义它们之间的对应关系。通常解决方案是在文件中，每个地物都有一个唯一标识码(D)，而在关系数据库表结构中，也有唯一的表示属性，这样每条记录可以通过该标识确定与对应地物的连接关系.3.33采用面向对象数据库管理面向对象方法是为人们通过计算机直接描述现实世界提供了一条适合于人类思维模式的方法，面向对象的技术在GIS中的应用，已成为GIS的发展方向。这是因为空间信息较之传统数据库处理一维数据更为复杂、繁琐，面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条直观、结构清晰、组织有序的方法，因而备受重视。如果应用对象数据库管理GIS数据，则可以扩充对象数据库中的数据类型以支持空间数据，包括点、线、面等几何体的基本操作，包括计算距离、检查空间关系、甚至稍微复杂的运算，如缓冲区计算、叠加复合模型等，也可以由空间对象数据库管理系统无缝地支持。但是面向对象数据库还存在许多尚待解决的问题，主要体现在以下几方面:目前的面向对象数据库还不具有原先关系数据库所具有的良好性能，比如:非过程化的查询语言，对查询语言的自动化及处理，支持视图、支持授权，能进行动态模式交换等。除了这些基本的性能，关系数据库还提供了对激发、元数据管理，以及对独值、空值的支持，而这些面向对象数据库实现还存在困难。由于面向对象数据库还不够成熟稳定，目前在GIS领域还不太通用。.33.4全关系型数据库管理这一模式即为本论文要实现的空间数据管理方式，在这种管理方式中，不定长的空间几何数据以二进制数据块的形式被关系数据库所管理7。在数据块中，一个空间实体对应一条数据记录，这样带来的直接好处是避免了连接关系的查找。目前，关系数据库不论在理论上还是工具，都已成熟，它们提供了一致性的检查。这些正是构造企业级的地理信息系统所需要的，此外，通用的访问接口也便于实现数据的共享。第三章地籍空间数据库的设计.34地籍空间数据的表达存储.34.1地籍空间数据的表达许多地理现象模型建立的基础是嵌入在一个坐标空间中，在这种坐标空间中，根据常用的公式就可以测量点之间的距离及方向，这个带坐标的空间模型叫做欧氏空间，它把空间特性转换成实数的元组特性，两维的模型叫做欧氏平面。欧氏空间中，最经常使用的参照系统是笛卡尔坐标系，它是由一个固定、特殊的点为原点，一对互相垂直且经过原点的线为坐标轴。此外，在某种情况下，也经常采用其它坐标系统，如极坐标系。将地理要素嵌入到欧氏空间中，形成了三种地物要素对象，即点、线、面对象。对于这三种要素对象可采用连续的数据结构进行管理，数据对象可以不受范围的限制。在数据块中，每个封闭图形看成一个完整的独立图形存在，具有相同属性的图形数据存放在一个图形数据层中。数据模型可将整个图层处于可编辑、可显示、不显示等状态。所有的几何图形可归纳为点、线、面三种基本要素。1)二维平面空间点:定义离散的、无面积或长度的地理要素，如大比例尺地图上的电杆以及小比例尺地图上的建筑物等，其拓扑关系可以采用单一的(x，y)坐标记录表示。2)线:一组有序的x(，y)坐标串表示的不相交的地理要素。如街道、河流等。3)面(多边形):一组起点和终点都相同的封闭线段对应的x(，y)坐标串或多边形，如行政边界、地籍宗地等。二维坐标值还可以扩展到三维。z值用来表示，xy点处对应的高程或浓度，图形可以是二维的或三维的，对每一种类型的图形都有一组合法性检查规则，可以在存入关系数据库之前，检验其几何的正确性。.3.42空间数据存储管理本文提出的数据存储模式，是将空间数据加到关系数据库中，以实现在关系数据库表中对空间数据的操作，并不改变和影响数据库的内核，仅在现有关系数据库中加入空间图形项8，创建空间数据表，供系统调用及访问与其关联的空间数据和属性数据。在关系数据库中存储的基本单位是记录。对点、线、面三种基本地理要素，为了管理一致性，采用类似的数据结构。三种要素的格式如下:1)点要素定义:point19城市地籍信息管理系统的设计与实现longid;/ID号boolflag;/标志OleVarinatxy;x/y坐标，以长二进制存储longcove;/图层longcode;/代码charof