全关系型地籍空间数据存储的研究
2013-07-06 23:26:04 来源: 测绘网 作者：
| ［摘要］本文在分析传统地籍管理信息系统不足的基础上，提出用（对象）关系数据库集成存储管理地籍空间数据和属性数据的基本设想。并讨论关系型地籍空间数据存储的必要性、可行性、地籍空间数据的表达、地籍空间数据的组织和操作及地籍空间数据存储的实现。 ［关键词］地籍空间数据；全关系型空间数据库；宗地；地理信息系统 * 关系型地籍空间数据存储的必要性 地籍图形档案（空间数据）和地籍文档是地籍管理核心内容的两个组成部分。目前的地籍管理系统管理上述两种数据的基本方式是采用<91 平台软件（如6FW9DOA、2JM[>CT 和2JM 9DOA 等）管理地籍图形信息，而采用关系数据库（如1=7 1CJICJ，&ATCJ)?>NRCJ 或4JFMNC 等）来管理地籍文档信息。但这种管理模式地籍管理系统具有以下不足：*）地籍档案的传输和数据共享共难性。地籍档案是重要的法律凭证，同时也是国家进行土地统计和征收土地使用税的重要依据，为完成土地统计及相关土地管理工作必然涉及到地籍档案的传输与数据共享问题。基于文件存储的<91 图形信息，在传输和共享的过程中明显受<91 平台的限制，不同平台的<91 图形文件，其数据存储格式是不相同的，出于商业目的考虑，一般来说，其内部格式是不公开的，仅提供交换格式。’）数的安全性差。目前大多数<91 平台都是将空间信息和属性信息分开存储，空间信息一般按某个开发商自定义的文件格式以文件方式存储，属性数据由关系数据库进行存储管理。这种数据存储管理方式对<91 的应用和推广起到了积极的促进作用，但从<91 的发展来看，上述基于文件的空间信息存储方案只能是<91 发展的过渡性方式，这种方式的缺点就是其安全性能差。一般来说，数据文件的安全是由操作系统来完成的，这就使以文件存储的空间信息难以有安全性保证，而地籍档案（无论是地籍图形档案还是地籍文档）是土地使用者合法使用土地的法律凭证，这无论是对管理者还是使用者来说都是极其重要的。地籍档案安全性在地籍管理系统中很重要，设计地籍管理系统的存储结构时应充分考虑这一要求。"）地籍图形变更相对困难，其完整性和准确性难以保证。地籍变更是地籍管理的核心内容，地籍变更包括图形和属性变更两大部分，属性变更在设计中较容易实现。图形变更往往成为地籍系统设计的难点。 目前的<91 平台在图形变更时，极容易因操作失误而导致图形的移位或改变，这些失误在图形提交前若未得到及时改正，就将成为永久错误存在<91 图形文件中，这些错误将严重影响地籍图的完整性和准确性。这类错误在基于文件的!"# 图形管理中难以恢复，主要是因为文件系统管理模式缺乏数据的安全恢复机制。而关系数据库在数据安全性、并发性控制、数据共享、数据传输、数据备份和恢复方面具有文件系统无与伦比的优势，根据关系数据库中的空间数据随时可以重现、更新、修复地籍空间数据。 $ 关系型地籍空间数据存储的可行性分析 由于传统关系数据库不能支持对空间数据的管理，传统的!"# 软件都只是将属性数据存储在数据库中，而将空间数据存放在文件系统中。这种采用混和体系结构的!"# 软件，存在上述不足。而将空间数据存储在关系数据库是完全可行的，例如%&’()*+ 公司和,-&./0 公司联合推出的1’&23(&/4&-0 及51-( 推出的#65 就是基于全关系数据库的!"# 数据存储的全面解决方案，实现了将空间数据信息和属性信息在同一关系数据库管理的目标。从本质上讲，空间信息与属性信息的存储只是在数据组织和存储结构上有一定的差异，在关系数据库中存储空间信息完全是可能的。因此，现在!"# 软件都朝着集成结构的空间数据库技术发展，将空间数据全部存储在数据库已成为一个研究热点。一般可以采用以下三种方式来实现：&）以通用的数据库管理系统（67%#）为基础对67%# 的数据类型、查询方法以及索引方法进扩展，使67%# 能进行空间数据的管理。但一般的数据库扩展性能差，能进行的操作并不多。因而采用一般的数据库集成空间数据困难大；8）采用面向对象的数据库。人们对面向对象的数据库集成进行了大量的研究，但是面向对象的数据技术并不成熟，存在许多缺陷，并不为商业厂家看好；.）由于（对象）关系数据库系统的出现，它具有面向对象的特征，如数据类型的扩充性支持二进制大对象（79,7），又保持了关系数据库在数据查询方面的优势，因而许多采用集成式结构!"# 软件都集成于对象关系数据库中。本文将以第三种模式讨论地籍空间数据以二进制大对象（79,7）的形式存储于（对象）关系数据库中。 : 地籍空间数据的表达在关系数据库中地籍数据可采用连续的数据结构，对于所管理的数据对象可以不受空间范围的限制，无需分幅可以真正做到空间数据的无缝集成。可将连续相连的封闭地籍要素图形构成一个大的封闭图形，然后拼接成整个区域。在数据库中，每个图形看成一个完整的独立图形存放，只需操作一次，就能实现对整个图形的提取，具有相同属性的图形数据存放在同一个图形数据层表中。数据模型可将整个图层处于可编辑、可显示、不可显示等，所有的地籍要素可归纳为点、线、面:种基本要素类型。;）$ 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水井、电线杆，以及小比例尺地图上的建筑物等，其拓扑关系可以用单一的（<，=）坐标记录表达。$）线：一组有序的（<，=）坐标串表示的地理要素。如街道、河流、等高线等地理要素。:）面（多边形）：一组起点和终点都相同的封闭线段对应的（<，=）坐标串或多边形，如行政边界、土地利用地块、地籍宗地等。面可以简化为多边形或带岛状的多边形。同时$ 维坐标值还可以扩展到: 维。>值用来表示<，= 点处对应的高程，地籍要素可以是$ 维的（<，=）或: 维的（<，=，>），对每一种要素类型的图形都有一组合法性检验规则，可以在该要素存入数据库之前，检验其几何的正确性。以下仅以二维的地籍空间数据为例，讨论全关系型地籍空间数据存储的组织、操作和实现方法。? 地籍空间数据组织及操作本文提出的数据模型，将地籍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图形索引项，创建空间数据表，供系统调用及访问与其关联的地籍空间数据和地籍属性数据。如图; 地籍空间数据存入关系型数据库并实现基本查询。图; 数据组织和处理（其中“!”表示访问） 在层表中（/&=0- 3&8/01）将区域内的地籍空间数据分成专题层，每个专题层的具体数据可以存放在不同的表中，层表中记录了区域内的地籍空间数据的基本状况，并对表进行管理，通过商业数据库表，加入图形数据字段!"#$% 后称为空间图元表。空间图元表的每一条记录对应一个图元，空间图元表包括一个图形数据字段（!"#$%）。空间数据以二进制流的形式存储在二进制大对象!"#$%字段中，每一个图元在空间数据表中对应着一条记录，并且存放着每一个图元的最大最小坐标。通过字段!"#$% &’ 可以实现空间数据表与属性数据表的关联。 ( 地籍空间数据存储实现在关系数据库中存储的基本单位是记录。对点、线、面三类基本地籍要素，为了管理的一致性采用同样的空间数据表结构，只是每张空间数据表只存储某一类地籍空间数据。空间数据表中字段!"#$% 采用二进制)*+) 类型，包含一个图元的所有空间位置信息。点、线、面三类要素对象定义及其在)*+) 类型字段中的存储格式如下： ,）点类要素 定义：-./01 ｛ 2.345% 6；7 7 点的8 坐标 2.345% 9；7 7 点的: 坐标 ｝ -./01 对象在)*+) 类型字段中的存储结构如表,： E）线要素 定义：F@G ｛ /01%B%@ >3?-./01;；7 7 点数 -./01 -./01; ［>3?-./01;］；7 7 所有点值 ｝ F@G 对象在)*+) 类型字段中的数据存储结构如 表E： H）面要素 定义：-.59B.0 ｛ /01%B%@ >3?-./01;；7 7 点数 -./01 -./01; ［>3?-./01;］；7 7 所有点值 ｝ -.59B.0 对象在)*+) 类型字段中的数据存储结构 要素是封闭的，即起点坐标与终点坐标相同。 I 结束语 将空间数据集成于（对象）关系数据库中是当前J&! 研究的热点和难点，本文仅讨论了基于关系型地籍空间数据存储的几个方面（关系型地籍空间数据存储的必要性、可行性，地籍空间数据的表达，地籍空间数据组织和操作，地籍空间数据存储实现），而在空间拓扑关系和空间数据索引方面没有进行讨论。由于该数据模型采用不带拓扑关系的实体模型，只能通过运算来产生拓扑关系，空间数据索引方式可以通过栅格索引方式来实现。由于时间和这一课题的困难性，在以上各方面都有待进一步探讨和完善。作者采用K<IL A 为开发语言和!M* !NKNOPLA 为数据库，以地籍宗地为空间数据，在-< 上实际建立了一个实验系统，实现了地籍宗地图形数据和属性数据集成于关系数据库!M* !NKNOPLA，并且实现了宗地图形数据与属性数据的双向查询和宗地图形的编辑（修改和删除） |
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