第七章 地理信息系统应用

第七章地理信息系统应用7.1地籍管理信息系统【学时安排】2学时【目的要求】1、了解地籍管理信息系统的目标；2、理解地籍管理信息系统设计的原则；3、理解地籍管理信息系统的功能；4、了解地籍管理信息系统技术特点。【重点难点】地籍管理信息系统分析。【教学方法与手段】示例式、研究式教学方法，多媒体教学手段。地籍管理是国家为获得地籍信息、科学管理土地而采取的以土地调查(含测量)、土地分等定级、土地登记、土地统计、地籍档案等为主要内容的综合措施。它是一种多形式的业务管理，其核心是地籍档案管理。地籍档案包括地图(地籍图和宗地图等)、卡片、表格及音像等多媒体形式的资料，数据量极大，技术性强。实施管理的土地管理部门由于受财力、业务水平限制，加上土地变更频繁，土地利用各类面积不实，统计数据不准，数据与实际不相吻合的现象非常普遍，而管理部门仍然用已过时的数据与图件，各种土地管理的措施以及土地用途管制很难落到实处，因此，传统的土地管理技术包括制图技术已不能满足现实需要。为使土地管理部门可以将此地籍管理的事务工作纳人计算机管理，提高其效率，并从传统的手工操作过渡到微机化管理，建立功能完善、可业务化运行的计算机地籍管理信息系统势在必行。建立地籍管理信息系统即建立一个利用计算机等技术，对地籍信息进行采集输人、加工处理、存储管理、统计分析、信息交换和输出等的信息管理系统。地籍管理信息系统符合土地管理部门的业务特点，有较强的实用性，它为土地管理部门业务管理实现计算机化提供了一个良好的环境。由于系统采用计算机自动化管理，可节省部门的办公费用，同时提高各级土地管理部门人员的水平，促进土地的合理利用，并为其他工程建设部门提供准确、及时的图件及基础信息等。地籍管理信息系统是现代计算机技术与土地管理工作的结合，对于土地管理的现代化具有深远的意义，具有广阔的发展前景：①地籍管理工作专业性强，工作量大，有必要采用基于计算机网络的地籍管理信息系统；②地籍管理信息系统一定要从实际出发，能够解决实际问题；③在地籍管理信息系统的建立过程中，要以实际需要为基础，尽可能采用成熟的计算机技术和安全可靠的网络系统，以确保该系统的安全运行和稳定性、可靠性指标；④地籍管理信息系统的实现过程，以逐步地分阶段进行为佳，一方面可以积累经验改进系统，另一方面逐步实现与其他专业数据库共享；⑤地籍管理信息系统的功能应具有预见性，保证其管理功能的先进性。一、系统目标地籍管理信息系统面向的用户是土地管理部门，根据用户需求，系统设计时应充分考虑地籍管理工作的特点，要求系统的实用性、可操作性及可靠性强，实施中要尽可能采用成熟的技术和系统开发平台，以简单性、实用性、可扩充性以及可靠性为系统设计的目标和考核指标，并且满足土地管理部门最大的需求，即使用本系统能实现现有工作业务的现代化。使用本系统的先进实用功能，能将本部门的管理事务纳入新的技术领域，使信息查询、检索、显示、更新和图形、表格、文字输出实现自动化，提高土地管理事务的水平。同时系统的软件开发要充分考虑到方便于向各级土地管理部门的推广，并能对房地产管理提供借鉴基础。二、系统分析1、需求分析根据地籍管理工作的要求和地籍管理信息系统的特点，地籍管理信息系统按行政区域可分为4级，即县(市)级、地市级、省级和国家级。各级系统应是相互兼容的。县(市)级系统是地籍信息系统体系的最基层单位，它是整个地籍倌息系统的基础，直接完成地籍管理的具体工作，其信息直接反映宗地特征，其他各级系统都是在此基础上建立起来的。也就是说，下级系统是建立上级系统的基础，而上级系统则是对下级系统的综合。因此，在开发初级地籍管理信息系统时就要充分考虑各种情况。地籍管理工作的业务要求土地管理部门必须按国家统一规定进行，保证地籍资料的可靠性和精确性，保证地籍工作的连续性，保证地籍工作的概括性和完整性。因此，各功能模块的设计要能满足各种工作要求。2、功能分析地籍信息管理的业务要求对系统的总体功能提出严格的层次要求：①利用初始登记与变更登记功能，可完成申请受理、调查、审核、注册、颁证、归档等日常管理工作，并适时进行表、证、卡的打印输出。②利用查询、统计功能，可按一个或多个条件的组合进行所需宗地信息，如使用者、地类、街道、宗地面积、统编号、宗地位置、单位性质等信息的查询。可进行分区面积汇总、土地分类面积统计，并用柱状图、饼状图、曲线图等形式对统计汇总结果进行直观表示。③利用图数互查功能，既可根据宗地号查询相应的宗地图信息，也可裉据图形查询宗地的属性信息，包括宗地的申请表、审批表、登记卡、界址点线信息等。④利用输出功能，可打印输出初始登记表、变更登记表、宗地图以及其他证、卡等，另外，还可打印、查询、统计结果和绘制标准地籍图。为更好地解决这一问题，需要进一步用系统方法、层次方法、结构分析方法、功能分柝方法进行分析归纳，将总体功能分解到各功能模块。用系统方法分析系统各要素之间的关系，揭示信息流向；用层次方法把整个系统分解成功能不同的子系统，并分析各子系统间的关系；用结构分析方法研究系统的整体结构、子系统结构，并进行结构优化；用功能分析方法研究系统的输人、输出和其他的操作行为与结果。在此基础上，按照综合集成的思想，设计地籍管理信息系统的功能结构(见图7－1)。图7－1地籍管理信息系统总体功能结构框架3、设计准则系统设计遵循下列原则：①科学性。地籍管理信息系统是一个现代化信息系统，其设计与开发必须符合科学性，尽可能采用新思想、新技术、形成特色。为此，在数据库设计、系统功能设计方面重点考虑严格的数据质量，科学、清晰的数据结构与组织，为满足决策分柝的需求，确保系统运行的稳定，使该系统力求较好的容错能力。②实用性。数据库的建立和系统开发应能充分满足各级土地管理部门及相关部门对信息查询、统计的需要以及决策分析的需求，这要求系统结构合理，功能方便、灵活，界面友好。③规范性。为保证系统的科学性、实用性，以及与国内其他数据库的接轨，系统设计遵循统一、规范的信息编码和坐标系统，规范的数据精度和符号系统。④可扩充性。考虑到系统的扩充和与其他系统的兼容，在信息编码、坐标系统选定、数据库设计、系统功能设计等方面，尽可能留有余地，方便系统的扩充或库的移植。宗地合并查询现状用地统计显示地籍图地籍管理信息系统查询、统计初始登记用户管理输出信息变更登记宗地分割数据成图数据输入权属变更数据匹配权属变更图形整饰图系变更地物添加统计报表证、卡宗地图历史查询登记查询图数查询三、系统组成及结构1、系统硬件、软件要求系统环境的配置为：奔腾MMX200中央处理器，64MB内存，4.3GB硬盘，高分辨率15英寸图形显示器，图形数字化仪，打印机，绘图仪，多媒体；应用软件配置：Windows98中文系统，VFP5.O中文版数据库软件，ArcView3.0汉化地理信息系统界面管理软件，VB4.0编程工具，ArcInfo地理信息系统软件(处理矢量信息)，Idrisi地理信息系统软件(处理栅格信息)。通过强有力的技术手段，开发以面向用户、面向管理和控制为原则，以实现信息支持、管理支持和决策支持为目的的系统。2、信息源及数据预处理原始数据来源不同，常常是结构复杂，自成体系，必须经过分析整理，进行有效的组织才能为系统所用。系统的基础数据包括区域背景数据与地籍调查形成的基础资料。其中，区域背景数据包括基础底图、行政区划图、土地利用图以及城市规划图等。它们部分可由遥感影像解译获得，部分可由有关部门提供。地籍基础资料包括宗地界址点、坐标、界址点号、宗地号、界址线、地籍图等空间数据和相应的文本数据，它们是所建系统的源数据。数据采集关键是地籍调查数据的输入、成图与维护，这是建立地籍管理信息系统中工作量最大的部分，只有将调查数据按地籍系统软件要求的格式准确输人，才能保证后续工作的顺利进行。数据质量则要求极高，要从源数据质量、数字化数据质量上予以保证。宗地的源数据要有准确的位置、明确的属性、较高的分辨率，并且在时间上尽可能保持一致。如果初始数据含混不清或不完全，会使以后的使用、管理与维护极为不便。数字化数据必须与图形吻合，与当前实际状况相符。为保证信息的唯一性和完备性，在信息录入前对其进行如下预处理：①制定规范的编码体系，建立标准、规范的空间控制点文件，建立每一数据层与控制点间的对应关系，空间信息分层数字化，建立图形编辑及空间拓扑关系，通过坐标转换将所有空间数据层转换到共有的坐标系下，空间属性信息汉化处理。②属性数据的标准化。由于地籍资料存在的时间长，在过去的年份中，行政区划、街道和乡镇名称及排列顺序会发生很大变化，因此各类数裾在输入以前，应按某一要求统一编号，同时修改手抄资料的错误，查缺补漏。③图片的标准化。这是为图形数字化作准备的，因为高质量的地图能减少数字化后的工作，省时省工。首先将所需图片转绘到不易变形的聚酯薄膜上，这一过程既要纠正原图上的错误，又要确保所绘特征符合种种制图标准，点、线与原图一致，并且位量准确，连接点清晰、确切。3、数据库的建立对任何信息系统而言，其核心模块都是面向不同服务对象的数据库，数据库质量的优劣直接影响着系统目标的成败。考虑到定量的统计或观测数值数据与空间地理信息的性质不同，将数据的存储与管理分割为属性数据库与空间数据库，并采用一个共同的关联项将它们链接起来。原始数据经过预处理，变成系统基础数据，由关系数振库进行管理，在该系统中基础数据被分门别类组织在数据库文件中。系统数据库主要包括界址点线数据库、图形数据库、文本数据库等。此类数据库可归结为两类：属性数据库与空间数据库。属性数据库中一个数值数据包括3方面信息性质：一是从属性，即数据归属于某部门、某单元等；二是特征性质；三是时间性，也就是数据是哪一时间段的度量值。对于地籍资料数据，缺少了任何一个特征都将大大降低这一数据的使用价值。属性数据库包括：①界址点线数据库。首先是分街区、街坊录入宗地的界址点坐标数据，生成数据文件，通过系统数据转换功能，将界址点线坐标数据(包括宗地所属的街区、街坊、宗地号、地类、界址点、序号及坐标值)转入系统数据库，生成界址点线数据库。②文本数据库。文本数据主要包括与宗地有关的表、证、卡等地籍调查资料。文本数据可在初始登记窗口按土地登记的程序逐宗地录人，也可以利用数据转换模块中的宗地输入子功能进行录入，生成文本数据库。空间数据是指这类数据所处的空间位置。对地表上的任意资源特征，空间数据不仅要记录这一特征的性质，同时也唯一记录这一特征准确的空间位置。由于空间数据层仅仅是对地表特征的近似模拟，为了使这种模拟能够充分满足不同精度目标的要求，空间数据的比例尺将库的数据精度和信息量纳人到规范的精度级别和信息量级别中。在图形库的建立过程中，首先根据界址点坐标值确定成图区域，利用系统所设图幅定位功能，生成标准地籍图幅框，再通过系统功能生成图幅间的拓扑关系和图幅结合表；其次，调出每一宗地的界址点数据信息，利用成图功能在相应的图幅框中生成宗地，依此类推，编辑生成所有宗地，并通过数字化仪加载地物、符号、注记等信息；最后，进行相邻幅拼接，形成地籍图集，建成系统图形库。4、功能模块的设计地籍管理信息系统是一个集科学研究及技术应用为方向的地理信息系统，它以地籍管理与决策分析为系统目标，因而对信息的采集、组织、管理、应用及应用成杲的输出是系统功能的主体。系统的功能设计能支持各种模型的生成。系统的功能模块应从以下方面考虑：①所建系统一定能对地籍调查表、土地登记卡、界址点线位置表、图幅结合表等空间数据与非空间数据，建立包括界址点线、图形、文本等在内的地籍调查数据库。②在日常管理工作中，能对变更登记所涉及的有关权属、土地状况(包括宗地界址、图号、地号、土地用途等)及他项权利、变更数据、审批意见等各项信息进行处理与更新，并保存历史数据。③能够输入土地审批表，建立土地登记卡、土地归户卡，实现土地分类统计、地籍档案查询，能够输出各类统计报表和地籍资料等。因此，系统的功能模块如下(见图7－2)：(1)数据输人模块这个模块包括图形数据输入、图像数据输入、属性数据输入等子模块。(2)查询检索模块查询检索模块可根据用户的要