基于地理实体的国土档案数据库构建技术

赵连柱

(1.北京市测绘设计研究院，北京 100038； 2.城市空间信息工程北京市重点实验室，北京 100038)

0 引言

国土业务档案通过扫描电子化建立了国土档案数据库,存储内容包括物理档案扫描件、国土业务档案属性数据。物理档案扫描件为图片格式文件,按照档案目录顺序进行编号。国土业务档案属性数据以信息卡的形式进行数据组织,信息卡记录档案类型、档案业务编号、坐落、面积、审批人、审批时间等。土地业务日常办理工作形成的国土业务档案分为预审类、征地类、供地类和登记类,如图1所示。

图1 国土业务档案

现有的国土档案数据库进行了物理档案的扫描电子化,通过系统可以查询到档案的属性信息和物理档案扫描件,通过查询国土电子档案,替代了物理纸质档案借阅。征地类档案与预审类档案通过预审批准文号进行关联,供地类档案与征地类档案通过征地批准文号进行关联,登记类档案与供地类档案通过出让合同号进行关联,如图2所示。

图2 国土档案业务关联

现有的国土业务档案属性数据以土地业务档案信息卡的形式进行存储和展示,通过“土地业务管理枝状化”的管理模式,可以查询宗地的权属交易及衍变过程以及相关权属的限制类信息,如抵押、查封等。对于国土业务档案中的空间数据,如项目位置、项目地块的边界、宗地的界线没有进行空间矢量化,项目坐落、项目四至边界范围在数据库中以文字描述的形式进行记录,地块空间坐标进行了扫描,以图片形式进行保存,没有进行空间数据加工和矢量化,无法进行检索和空间查询定位,业务档案相邻地块之间存在交叉和缝隙,无法支持业务档案的空间分析和带图审批。

1 国土档案地理实体

地理实体是指现实世界中占据一定空间位置、具有独立的属性或者功能的自然地物或人文设施[1-3]。地理实体由一个或多个图元组合而成,图元是对现实世界的抽象表达,在计算机中以点图元、线图元及面图元的形式组织[1-3]。地理实体的数据组织还能够存储要素之间的相关关联,并通过交互、动态的方式对城市进行多尺度表达、快速实时更新,能够在城市规划、空间决策、智慧城市建设、城市应急响应等方面发挥重要的支持作用[3-6]。国际上已经开展对地理信息数据成果实体化整合处理,英 国 军 械 测 量 局(Ordnance Survey)于 2000 年开始实施“数字国家框架(Digital National Frame-work)”计划,构建新一代的数据产品MasterMap,对所有面状图元赋予唯一且永不变更的标志码(the Object Identifier，TOID),通过 TOID组合相关图元,实现对地理实体的标志[7-9],如图3所示。

图3 英国军械测量局MasterMap面状实体表达示例[7]

基于地理实体组织国土档案数据,实现预审、征地、供地和登记等业务档案空间数据和属性数据的整合,实现基于地理实体的国土档案数据库的分析和应用,为城市规划和建设提供国土空间数据支撑,国土档案地理实体如表1所示。

表1 国土档案地理实体

2 国土档案实体数据库模型

土地是经济开发的重点、社会问题的焦点、环境问题的热点、规划管理的难点[10],近年来,国内外对国土空间管理和国土档案数据库建设工作进行了技术研究。联邦地理数据委员会于2008 年发布的《地理信息框架数据内容系列标准》对地籍、行政管理单元、水系、交通等7 大类框架数据做了规定[11]。国土资源档案数字化建设,是适应新形势下国土业务信息化和档案工作数字化的现实需要,数字化技术的应用使得国土资源档案信息得到最大限度的整合,避免出现宗地红线重复(重复批地)、交叉、移位等现象[12]。采用档案空间化技术,将档案材料空间化,突破传统目录结构的档案管理模式,自动定位空间位置,实现档案资料的图、文和实地间互查[13]。

本文采用面向地理实体的空间数据模型,将国土档案数据库划分为面向国土业务信息的属性数据和面向国土空间的地理实体数据,提出了构建基于地理实体的国土档案数据库模型,实现国土档案空间数据与国土档案业务属性数据的统一管理和综合应用,国土档案地理实体数据库组织结构如图4所示。

图4 国土档案地理实体数据库组织结构

2.1 数据库逻辑模型

对国土档案业务和档案电子化用户需求及应用分析,设计土地预审、征地、供地、登记等业务档案数据库模型,基于地理实体模型进行数据库设计,建立国土档案实体标识码,实现国土档案空间数据与国土档案属性数据的关联。国土档案地理实体由一个或多个地块构成,国土档案地理实体与地块的关系为一对多的关系。每一个单独的地块用面图元表示,地块由首尾相连的多个界址点围合而成,界址点用点图元表示,地块与界址点的关系为一对多的关系。国土档案数据库逻辑模型如图5所示。

图5 国土档案数据库ER模型

2.2 数据库存储模型

国土档案空间数据的位置准确性是实现国土档案的精细化管理的基础,是城市规划建设用地和登记发证的依据,国土档案中的坐标成果具有法律意义。利用国土档案中的用地界址点坐标进行国土档案地理实体数据处理,设计数据库存储模型,构建国土档案地理实体数据库。在预审、征地、供地、登记等国土档案中,每个的地块(宗地)由多个桩点(界址点)按照顺序围合而成,根据用地钉桩测绘成果和宗地测绘成果中记录界址点坐标,封闭的地块边界线,首尾界址点相同;每一地块只记录外边界的界址点坐标,界址点A,B,C,D,A共同形成一个地块;G,F,E,H,G形成另一个地块,如图6所示。

图6 地块

按照预审、征地、供地、登记档案记载的项目地块(宗地)界址点坐标构建地理实体,建立国土档案地理实体数据模型,国土档案地理实体由项目中所有地块(宗地)组成,每一个地块具有单独的图元标识码来唯一识别该地块,每个地块(宗地)赋予统一的地理实体标识码,实现地块(宗地)图元与国土档案地理实体的关联。将单条封闭线围合而成的地块,地块(宗地)界址点按照顺时针顺序进行记录,构建用地钉桩地理实体,地块(宗地)界址点记录顺序为A,B,C,D,A,构面形成一个地块;对于多条封闭线围合而成的地块,外边界界址点按照A,B,C,D,A顺时针顺序进行记录,内边界按照E,F,G,H逆时针顺序进行记录。

3 国土档案地理实体数据库构建

随着国土业务档案电子化项目的开展,国土档案管理部门已完成档案资料的电子化扫描工作,实现了基于档案目录的管理和查询,根据业务档案业务属性信息以电子信息卡的形式,建立了国土业务档案的业务属性信息库,为国土档案地理实体数据库的构建提供了重要的数据基础。基于地理实体的数据模型,以业务档案的坐标数据为准构建国土档案地理实体。采用关系型数据库,基于国土档案数据库模型存储国土档案地理实体空间数据和属性数据,构建国土档案地理实体数据库,如图7所示。

图7 国土档案地理实体数据库构建

对于预审、征地、供地三类国土业务档案,通过用地钉桩测绘,项目用地范围内每一地块界址点坐标都经过准确的测量和计算,制定用地钉桩数据交换格式标准,通过数据导入的方式构建地理实体。用地钉桩数据交换格式文件内容包括地块编号、地块名称、地块面积、界址点序号、点名、横坐标、纵坐标、距离(弧长)、半径、圆心横坐标、圆心纵坐标。对于土地登记类业务档案,通过调取地籍调查数据,根据土地坐落、权利人、土地证号查询宗地,通过程序自动提取宗地界址点坐标,对登记档案记载的界址点坐标进行检查,以档案记载的宗地界址点坐标为准。国土业务档案地理实体属性数据以档案扫描电子化形成的国土档案属性数据库为准,通过地理实体编号与国土档案属性数据库中的信息卡编号进行挂接。国土档案地理实体数据加工如图8所示。

图8 国土档案地理实体数据库

4 结束语

随着国土档案数字化技术的发展,基于地理信息系统技术,建立国土档案地理实体数据库,实现国土档案空间化管理,实现土地预审、土地征用、土地供应和土地登记档案全过程化管理。国土档案地理实体数据库的构建国土档案记载的土地预审、土地征用、土地供应、土地登记档案中的地理坐标为依据,同时叠加三维立体地形图、影像图、自然资源调查数据,最大限度地避免项目用地出现交叉、缝隙等情况,为实现“以图管档”“以图查档”“带图审批”和“带档审批”提供了准确的空间数据基础,为国土资源档案数字化管理提供了新的技术方法和研究思路。