基于MapGIS的县级土地利用数据库的建设

[摘要]本文利用MapGIS构建土地利用数据库，探讨采集和处理数据等的关键技术，提高了土地利用数据采集、处理和管理的效率。

[关键字]MapGIS应用 数据库 土地利用

[中图分类号] S29 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-281-2

1 MapGIS简介

由中国地质大学（武汉）研发的MapGIS从地图编辑出版系统MapCAD基础上发展起来的一款通用的工具型地理信息系统软件。它可以采集、存储、检索、分析和图形表示空间数据。包含了MapCAD全部基本制图功能的MapGIS可以制作出具有出版精度的十分复杂的地形图，进而为综合分析多源地学信息提供了一个理想的平台。

2 土地数据库的概念

信息的具体表现形式是通过用来记录信息的可识别的符号--数据表示。数据库是数据的集合，它有组织地长期存放在计算机内，可供多用户共享。按照一定的数据模型组织、描述和储存数据库中的数据冗余比较小，数据独立性和易扩展性较高。土地数据库是指以特定的信息结构和数据模型对从地理空间中获取的某类空间信息进行表达、存储和管理，从而满足Internet/ Intranet上的不同用户对空间信息需求的数据库。具有特殊性的土地数据既有普通对象的属性特征，也与位置具有有关性的空间特征，在关系模型中很难直接表达。所以，土地数据与其他一般数据库的特征不同的是：空间特征、抽象特征、空间关系特征、多尺度与多态性、非结构化特征、分类编码特征和海量数据特征。

3 土地数据的数据结构类型

点、线、面、曲面和体等是地理空间的特征实体。表达这些实体分为两种基本形式：矢量表示法和栅格表示法。矢量表示法是用坐标来表达基本点元素；栅格表示法是指用面元对基本点元素进行表达。它们与矢量模型和栅格模型分别对应。空间数据基于矢量模型和栅格模型又有两种基本数据结构：基于矢量模型的数据结构和基于栅格模型的数据结构。这两种数据结构各有特点所以有人提出了保持矢量特征，又具有栅格性质的矢量与栅格一体化数据结构。它要求统一约定对点、线、面目标数据结构的存储。对点目标就是在计算机内部对该点的一个位置数据和与结点关联的弧段信息进行表示；对线的目标：整个路径要用一组元子来填满，将与该弧段相关的拓扑信息表示出来；对面状目标：需要对一组边界用元子填满路径及边界构成的紧凑空间进行表示。

4 土地数据管理

数据处理的中心问题就是数据管理，数据处理进行收集、存储、加工和传播各种数据的总和。所以要通过数据管理对各种数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护等。而计算机的数据管理是指数据在计算机内一系列活动的总和。目前有4种土地数据的管理模式：文件管理模式、文件关系数据库混合管理模式、纯关系型数据库管理模式、对象- 关系数据库管理模式。

5 MapGIS地理数据库的存储策略和数据管理

MapGIS地理数据库基于文件及商业数据库两种存储策略对地理数据进行存储和管理。MapGIS能够在中文件和数据库之间迁移无平滑的数据；与此同时，文件及商业数据库两种存储策略拥有共同的平台，数据迁移不需要改变上层软件MapGIS以“纵向多级、横向网格”的组网方案进行分布式数据管理，采用一种“松耦合”方式连接每个级及节点。分布式数据的存取方式以“请求数据存取服务”代替“进行数据存取操作”将“面向服务”的设计思想体现出来。这种设计思想结合面向“地理实体”的数据模型，对传统分布式数据库只能用于“同构数据库”的增量和进行了补充，实现由不同操作系统、数据库平台、数据大小产生的异构数据库的增量与同步更新。使海量空间数据在互联网上调用的速度问题得到解决。

6 实体空间数据模型

基于空间数据库的设计对地理世界建立多个层次的空间数据模型。例如OpenGIS抽象规范详细对要素模型划分9个层次。如果将空间数据模型精略划分可分为两个层次：第一层是空间数据抽象模型或者概念模型，对地理世界的主要特征进行提取，不对计算机的具体实现进行考虑；第二层是空间数据组织模型，在计算机中具体体现了空间数据概念模型。新一代MapGIS空间数据模型以面向地理实体的空间数据模型作为第一层，它主要对人理解地理世界进行了强调，其次才是考虑怎样图示化人对地理世界的理解。这种将地理世界分解为实体的模型，通过对实体的特性和实体间的关系进行描述，在观察范围内建立地理世界的视图，通过对实体特性、实体关系进行定义，对地理世界用人类的语义环境进行模拟。

6.1 准备资料

对现势情况的图件和数据资料进行体现要选择数据源资料，主要包括以下资料：

（1）按照1：10000的土地利用分幅图；（2）数年的土地利用变更底图；（3）县、乡、村级土地利用分类面积汇总表；（4）理论面积与控制面积接合图表；（5）外业调查手簿；（6）土地统计台账；（7）航片和其他相关电子数据等；（8）县（市）级土地利用数据库标准；（9）县（市）级土地利用数据库建库规范。

6.2 采集空间数据

根据1∶10 000土地利用图、1∶10 000地形图和相应比例尺的变更调查原始图件等得到土地利用空间数据，其主要包括基础地理数据及土地利用图形信息土地利用空间数据分为3种地理要素：点、线和面。地理要素精武不同其存储和处理方法不同。为了使土地利用空间数据得到有效管理，要对空间数据进行科学分层。基础地理数据主要是用来显示和输出，除了境界数据；土地利用数据对地类的边界和面积等信息进行描述，其主要对象是对数据进行处理和管理MapGIS图形编辑器编辑点、线、面3种图元的空间数据和图形属性，编辑功能强大。MapGIS的图形编辑器工作方式为“所见即所得”，为用户提供多级的Undo，避免误操作，使用方便。

利用MapGIS分层采集分层采集点、线文件。对于线状地物，在第0层放置内图廓线并作为校正误差的根据。按照扫描图形的中心线进行采集，保证矢量线划不得偏离光栅0.2毫米。对于点文件对几何中心点进行采集，严格按照光栅文件对控制点、高程点、零星地物进行采集，确保其误差在0.1毫米内。

6.3 建立拓扑关系

校正线文件后，原始数据中与拓扑无关的线放到其他层，集中有关的线到一层，另存为该层为一个新文件方便进行拓扑处理。

6.4 录入属性数据

土地利用属性数据对土地的数量、质量、利用状况、权属及其空间特征进行描述。其数据库包括有图斑属性库、线状地物属性库、零星地物属性库、行政区属性库、自然保护区属性库和耕地坡度属性库等。

编辑空间数据后，属性编辑在建立数据库之前完成。在属性管理子系统对属性结构确定后，在MapGIS编辑系统既可以对图形进行修改，又可以对图元属性进行编辑。

外部数据库处理图形文件的属性数据后，接根据指定的连接关键字段或按序号连接MapGIS的属性连接功能其输入到MapGIS图形文件的属性数据中。例如图形标识码（User - ID）或图斑号等。

6.5 组建数据库

基于层类的概念，MapGIS海量地图库管理子系统对地图数据以图幅为单位进行管理。每个图幅包括若干层，这样，图库管理层次感和条理性更强。根据地图数据库管理的特殊性，对MapGIS提供的图幅及图幅之间的线和区的接边功能加以利用，使相邻图幅间的接合误差得以消除，拼接这些图幅连成一幅完整的地图。

6.6 数据更新

建成土地利用数据库，为了使土地利用数据的现势性得到保证，还要及时进行更新。数据更新与采集流程要一致，根据变更的资料，利用MapGIS分层矢量化采集变更的现状地物、图斑、零星地物、行政境界等，得到更新的土地利用数据。

7 结束语

利用MapGIS进行土地利用数据库的建立采取准确的土地利用基础数据和图件资料，为规划土地、农用地定级及评估、监测等提供根据。有利于进行整体规划土地，促进经济社会的发展。