土地信息系统中空间数据库的应用探讨

摘 要：近几年来，土地信息系统逐渐走入人们的视野，人们对它有了更高、更深刻的认识。与此同时，我国在土地信息系统建设方面也得到了可喜的发展，部分城市对空间数据库予以高度重视，对其进行分析、设计及广泛应用。本文首先对空间数据库进行了介绍，然后分析了空间数据库发展的现状，最后从海量数据管理、大范围查询、空间数据共享及数据的安全控制几个方面对空间数据库的应用优势进行了详细分析，并用实例予以说明。

关键词：土地信息系统；空间数据库；应用优势

中图分类号：TP311.13

目前，土地信息系统的问题已成为土地管理部门最关注的问题，它的建设是加快土地业务管理信息化、规范化、科学化，并使得全局的业务管理效率和质量显著提高。

1 空间数据库的概述

20世纪70年代，人们便开始对空间数据库进行研究，最初对其研究的目的是利用卫星定位土地资源，可快速有效地绘制各类专用地图。但是传统数据库在一些应用上存在很多缺陷，例如在空间数据的存储、检索和管理上，因此空间数据库的形成是必然的。

空间数据库通过利用关系型数据管理系统管理空间数据，可对数据库中的空间数据和应用程序间的数据接口问题，即空间数据引擎进行解决。用另一句话说，就是空间数据库主要用于解决关系数据库中空间数据对象几何属性的存储以及提取问题。空间数据库的主要任务为：（1）采用关系数据库对空间数据进行存储管理。（2）从关系数据库中读取空间数据，并将此数据转换成GIS应用程序可接收、实现的形式。（3）将GIS应用程序中的数据传输到空间数据库，并对其进行管理。

2 空间数据库的应用优势

2.1 海量数据管理

采用关系数据库对空间数据管理，可解决数据表存储量有限的问题，采用此方法可保证大量空间数据的存储和管理，并且强大的数据库查询检索功能，可实现数据快速访问功能。因而，在空间上可实现数据连续无缝，保持空间实体的整体性，在空间上实现无缝管理。如果对空间数据以文件形式进行管理，则需要一个完整区域对其进行分块管理，如按图幅管理，那么位于分块边界上的完整实体将被分成若干个空间实体，这样就破坏了空间实体的整体性，造成边界不一致，而且还会增加数据的冗余。

2.2 高效的数据查询统计功能

在土地管理中查询统计功能的使用次数非常高，特别是在土地统计方面。查询统计功能是对土地进行宏观管理的一项重要内容，通过数据库可以对空间数据进行管理，使得数据查询统计的效率得到了极大提高，主要原因有以下几点：第一，强大的数据查询机制提高了数据的访问效率。第二，对属性和空间进行一体化管理，可以在同一个表格内完成，而不再需要关联表对其进行查询统计。第三，在空间上，由于专题要素数据表是通过无缝组织的，因而对区域的管理不用跨太多的文件就可实现查询统计，这使查询统计的效率得到了很大地提高。

2.3 强大的事务处理能力和数据共享能力

土地管理的空间数据主要包括数据操作和数据分布两部分，而且以分布式的形式存在。若想在大区域的范围内实现数据共享，我们需要Internet / Intranet 技术与C/S或者B/S结构。由于数据库对操作系统不存在依赖性，因而，我们只需通过数据库的服务地址就可对数据库里的数据进行访问。

事务是用户自定义的一种操作序列，是数据库的基本单位。在土地管理中，数据处理需要满足事务性，不仅可实现数据共享，还应具有事务处理的能力。因而在进行土地管理时，我们可按照定义的一组操作序列的操作时间的长短、多少，将事务处理分为两大类：一是短事务处理，二是长事务处理。当我们删除一个宗地时，首先应将和宗地有关联的界址点以及宗地界址点的关系进行删除，然后我们再删除宗地，这就是一个较短的事务。当我们在登记整个土地时，需要从申请到发证入库等一系列环节，这就涉及诸多部门共同协作的问题。需要的数据处理时间会很长，一般会需要十几天，若果项目审核未通过，则需要返回到申请前的状态，这就是一个较长的事务处理过程。在进行土地管理时，由于数据处理具有长事务性，因而多个用户同时并发操作时，锁定整个文件的方式极易引发共享冲突。可是土地管理的数据变更非常频繁，相邻的空间实体常常会在较短的时间内就会发生变更，因而多个用户进行并发操作的情况是必要的。数据库的锁定对象可以是一个记录，而且并发度很小，因而采用数据库管理空间数据可很好地解决此问题。

采用数据库管理可以有效地解决数据共享的问题，不用存储多份数据，也不会出现异地数据维护的不同步问题，事务递交以后就可以在数据库中获得其反馈。

2.4 数据安全性高

在进行土地管理时，数据管理的一个重要要求是数据安全。其中数据安全包括防止数据库的非法使用和随意扩散等。通过数据库对空间数据数据管理，可充分利用数据库管理系统自带的权限管理、数据备份以及自我恢复功能。

3 空间数据库的应用实例

柳州市的土地信息系统是以土地管理为中心，集成办公自动化与工作流管理系统，从而实现无缝集成管理以及图文一体化的大型土地管理信息系统。在进行系统软件设计方面，以B/S机构为主，基于三层模型构造系统进行开发，即数据服务层、应用服务层以及应用表现层。从功能角度可将系统划分为四部分，分别为工作流管理系统、GIS应用系统、办公自动化系统以及信息系统四部分。下面将详细介绍此系统。

3.1 系统关键技术

柳州市土地信息系统在设计开发过程中，采用Oracle关系数据库对系统数据进行管理。通过组件技术，使得GIS、管理信息系统以及办公自动化系统间的无缝集成得以实现。工作流管理技术的引用，可对工作过程进行控制，从而提高系统的灵活性和实用性。实时GIS技术的应用，可在数据库中访问和追溯历史操作和记录，成功解决土地信息系统中的历史难题，基于GIS的可视化技术，将数据的存储和显示分离，大大降低了数据存储量。

3.2 系统功能

柳州市土地信息系统的功能主要有以下几个方面：一是地籍信息管理系统，它是整个系统的核心部分，可实现基础地形数据的更新、录入编辑统计地籍土地登记相关信息以及地图输出打印等；二是土地利用系统，可对土地的利用进行查询、统计以及变更，提取土地利用专题要素等土地利用管理；三是工作流管理系统，可实现流程定义、控制和监控等功能；同时还有办公自动化系统以及信息系统等功能。

3.3 Supermap空间数据库的应用

系统图形数据库都存储于Oracle数据库里，系统的客户端采用Supermap组件研发的一系列程序来实现系统的全部GIS功能。Supermap通过把各Supermap应用组件作为数据消费者、虚拟空间数据库引擎作为数据、各数据库引擎作为数据提供者的三层结构模型来实现多源数据的无缝集成技术。无缝集成技术支持关系数据库管理系统管理空间数据，可以支持采用大型数据库系统、小型数据库系统及Oracle进行空间数据管理，还支持第三方空间数据库技术。除此之外，Supermap还有智能捕捉、海量数据管理等功能。所以Supermap适合各种规模的GIS系统开发，并且在柳州市土地信息系统应用中获得了很好的效果。

4 总结

建立土地信息系统的空间数据库可以遵循一定的模式。由于空间数据库中的大多数属性数据均采用关系数据库管理系统予以管理，结构化的系统分析与设计的思想、工具与方法可以被应用到土地信息系统的空间数据库分析与设计中，这极大地方便了土地信息系统空间数据库的建立与应用。与此同时，建立土地信息系统空间数据库对城市的规划和管理、资源的开发和利用、实现可持续发展都具有重要的现实意义与实用价值。

参考文献：

[1]潘瑜春，钟耳顺，梁军.空间数据库技术在土地信息系统中的应用[J].计算机应用，2012（05）.

[2]侯英雨，杨柏林，何延波.城市资源环境信息系统空间数据库的建立与应用[J].遥感技术与应用，2008（02）.

作者单位：武汉商贸职业学院，武汉 430205