作者:周卫娟,宋晓群,吴相效
1 前言
近年来,我国正在实施的金土工程是面向保护资源、维护权益、支持发展和服务社会的电子政务「程项目,其总体目标是完成耕地保护国家监管、矿产资源国家安全保障和地质灾害预警、预报与应急指挥等三大系统,建立覆盖国家、省、市、县级国土资源电子政务管理信息化系统。应用系统建设,数据是“血液”,基础性、战略性国土资源数据库是电子政务工程的重要组成部分,是国土资源政务管理和政府决策支持不可缺少的重要支撑数据。
江苏省国土资源管理的水平走在全国前列。经过十余年信息化建设和数据库建设,江苏省各级国土资源管理部门已经积累了海量的数据信息,是国土资源管理的宝贵资料,为各级国土资源管理工作发挥了积极的作用,但受历史条件和技术水平限制,积累的数据存在多平台、多标准、质量参差不齐等现象,数据共享困难,特别是数据在省级国土资源管理系统中难以得到利用,不能适应建立规范、高效、透明的政务管理信息系统的新形势和新要求。随着社会发展,国家对数据提出了新的要求,国土资源部要求开展第二次土地调查工程、第二轮土地利用规划修编和第二轮矿产资源规划修编工作,以满足新时期国土资源管理所需的数据要求。但是为了更大限度内保护已有投资和充分利用已建数据库成果,研究一套切实可行的、可操作性强的国土资源基础数据库整合技术和方法,确保建成的数据库能达到共享、集成要求,具有十分重要的意义。省国土资源信息中心从2005 年起,开始研究并实施国土资源数据库整合试点项目,取得了较为满意的研究成果。
2 研究目标与总体思路
研究目标:在全省国土资源信息化建设规划总体框架下,通过数据库建设试点,研究制定江苏省国土资源基础数据库建设相关的标准与规范,研究开发国土资源数据库整合、管理和应用系统,整合和建立试点地区的土地管理基础数据库,为实现全省基础数据集中统一管理和开发利用,探索一条科学、实用、便捷的技术途径和方法。
总体思路:( l )为实现国土资源基础数据库的共享和应用,应整合与建立统一坐标体系、统一数据标准、统一数据格式的数据库;( 2 )为支撑数据库整合,满足以适应建立一个统一的、系统的国土资源数据库,其前提条件对数据库标准进行整合和集成;( 3 ) 在统一标准的前提下,研究数据整合技术方法和整合流程,研制关键的数据整合工具,开展试点地区的数据整合,为全省国土资源数据建立和整合提供科学、实用、便捷的技术途径和方法。(4 )研究数据库的管理、应用、维护和更新机制,制定数据管理规定,研制数据库管理信息系统,为全面推进国土资源数据库建设和应用提供技术条件。
3 数据整合关键技术
3 .1 数据库标准整合研究数据库建设、标准必须先行。国土资源部在“数字国土”大工程和各项业务管理工作中,颁发了一些数据标准,对规范数字化成果发挥了重要作用。但是由于各标准以单个业务为主线,缺乏系统性,标准之间存在交叉,甚至产生矛盾,不能满足建立和整合一个系统的、统一的、共享的空间数据库需求。因此必须整合现有数据库标准,制定一个适用可行的、融多个基础数据库为一体的数据标准体系,为国土资源电子政务管理信息系统和数据资源整合提供标准依据。国土资源基础数据从管理上可分为地政管理、矿政管理,涉及到的数据有地形、地籍、土地利用现状、土地利用规划、土地等级、基础地质、矿产资源、地质环境等,类型达十余种,但是各类数据之间存在有机的联系。因此在研究中首先确定国土资源管理数据库标准体系框架,从国土资源政务管理的角度,全面梳理国土资源业务数据,分析各类数据的内部联系和区别,恰当地将地政管理和矿政管理的相关数据安排在相应的专业序列中。以空间信息为主体,研究确定国土资源基础信息的主要内容,确定和形成国土资源基础信息要素分类体系,以此控制各类信息的编码和分类,确保标准的系统性、统一性、唯一性。在分类编码上,采用面分类法和线分类法相结合的方法,对国土资源空间数据按从属关系依次分级,确保同一信息只有一种分类标准、一个要素分类代码。在数据组织存储方面,按要素类、要素集进行设计,以要素类为最小管理单元,这不仅有利于数据之间灵活调用,同时也有效地减少了数据的冗余度,为数据的交换与共享打下良好。
2005 年起省国土资源信息中心结合《江苏省国土资源基础数据库标准编制》项目实施,对现有国土资源数据库标准进行了集成与整合,先后编制完成了《江苏省国土资源基础数据标准(土地空间数据部分》与《江苏省国土资源基础数据标准(地质矿产空间数据部分》,该成果通过省厅验收,并在全省试行执行。标准整合研究与数据整合试点卜作相辅相成,一方面数据整合需要标准支撑,另一方面标准研究需要通过数据建库实践,验证和完善数据标准。因此在数据库标准编制的后期,开展基础数据库整合试点,使得两个项目都得到顺利的开展和衔接,取得了较好的成果。其中表1 为江苏省国土资源基础信息要素分类体系,到门类与大类,小类省略。
3 . 2 关键整合技术集成研究
由于现有数据的多源性、多尺度、多平台和多格式等原因,在数据库整合中将涉及到数据格式转换、数据投影转换、数据库标准结构转换以及数据组织调整、数据检查等技术。从单个技术角度上,并不存在难度,在数据格式转换方面,有成熟的产品工具,如FME 软件,同时图形软件也提供了数据交换格式文件,如:Maplnfo 的Mlr 、ArcGls 的Eoo 、AutocAD 的DxF 等文件,能够解决平台格式转换的一般性问题。但是在真正实际使用中,发现处理效率不高,难于满足实际需要,原因是工具软件缺乏系统性、专业性,没有系统集成。因此研制一套实用的整合工具,实现整合关键技术的集成,具有非常重要的意义。
在数据整合中针对不同类型、不同质量的数据,所采取各数据对应的整合流程也有所差异。然而数据整合中有几个共同的环节,包括:( l )源数据分析:分析源数据的数据基础、建库标准、空间图层分层、属性信息、数据质量等情况,整理源数据与整合标准之间的差异,编辑新旧标准之间信息分类、图层关系对照表;( 2 )数据转换、人库:包括数据格式转换、坐标系转换、分类代码转换、图层重组定义、属性信息提取等处理;( 3 )数据编辑处理:对数据转换后的数据进行接边处理、拓扑处理、属性信息添加等后续工作;( 4 ) 数据质量检查:从数据的完整性、逻辑一致性、合理性、空间定位准确度、数据正确性等方面,对整合后的数据进行质量检查。
其中,数据格式转换、坐标系转换、新旧标准分类代码转换、图层重组和属性信息提取等处理是数据整合的关键技术,事务处理繁琐、难度大。江苏省厅在数据库整合研究中,研制一套实用的整合工具软件,为试点地区的数据整合发挥了很大的作用。
3 . 2 . 1整合工具总体设计框架
如图1 所示,在数据格式转换方面,充分利用 FME ( Feature ManiPulate Engine)产品,以FME 为中心可实现超过100 多种GIS 及CAD 空间数据格式,如DWG、DXF、DGN、Arclnfo Corvage、Shape File、ArcS-DE、Orade SDO等的相互转换。实现这样的转换,对于各个个体公司来讲,相当困难。国土资源管理是一个专业性很强的行业,建立的国土资源空间数据库直接为电子政务系统提供数据支撑。同时要实现国家、省、市、县四级数据信息共享,从数据集中管理来看,数据格式的多样性不利于信息共享。从国家、省两级的电子政务系统建设来看,都是基于ArcGIS 平台的系统管理,数据格式趋向于同一种格式。因此,在数据整合过程中,选用ShapeFil 。文件为转换中间格式。这样可以大大减少开发数据转换的工作量。因此数据整合工具选用ShapeFile 文件为处理格式。数据整合工具结合国土资源专业数据方面的特点,着重解决坐标系转换、不同标准之间信息分类代码转换、图层、属性信息的重组、质量检查等技术问题。
3 . 2 . 2数据整合工具功能
( l )坐标系转换
包括:定义空间参考信息、投影转换、北京54 与西安80 平面坐标相互转换以及任意坐标系之间图形坐标转换等功能。
( 2 )新旧分类代码转换
按照新旧分类代码对照表,实现分类代码的转换。
( 3 )数据重组入库
对源数据的各类要素重新分层并对要素的属性字段进行整理,再导人数据标准库模板中。
( 4 )质量检查
按照设定的规则对数据进行检查。
( 5 )数据标准模板库自动生成
按照数据标准自动生成符合统一规划的数据组织管理标准模板库、并提供统一的符号库、数据字典等。从源头确保建成的数据库严格符合标准。其具体实现如图2 所示。
4 成果应用
(1)数据库整合技术研究成果在省厅信息化项目《江苏省国土资源基础数据库建设试点》中得到了检验和应用。
在数据库建设试点项目中,以《江苏省国土资源基础数据库标准(土地空间数据部分》为统一标准,整合和建立了一定规模的数据库成果,源数据包括:( l )全省1:1万基础地理数据,源数据数学基础为1980 西安坐标系,经纬度球面坐标,建库标准为国家测绘局《1:10000基础地理信息数据生产与建库 》 标准。(2 )两个试点区县的1:1万土地利用数据库和土地利用规划数据库,包括50 多个乡镇,面积为3200多平方公里,源数据数学基础为北京54坐标系,3度分带高斯一克吕格投影,标准为非行业标准,土地利用规划数据仅为电子图件数据,Maplnfo 数据格式。经整合后,建立了统一标准、统一坐标系统(北京54 坐标系)、统一数据格式(ArcGIS Ge 。,DataBase )、统一数据组织(以县为单位)的空间与非空间一体化管理的空间数据库。整合后的数据已经在省国土资源电子政务系统建设用地审批业务试点中得到应用。在研究中采用技术研究与软件实现有机结合的方法,对数据整合中的技术难度和关键环节实现了计算机程序处理,这不仅体现了技术方法的可行,也保证了成果的质量,提高了l 一作效率,极大地推动了数据库建设的进程。
( 2 )在江苏省金土卜程(一期)数据库整合项目(国土资源部试点)中得到应用,大大缩短了工程建设时间。
江苏省金土工程(一期)数据库整合任务包括六类数据库:( l )省级土地开发整理规划数据库;( 2 )省级农用地分等数据库;( 3 )省级土地利用规划数据库;( 4 )无锡市土地利用现状数据库;( 5 )无锡市土地利用规划数据库;( 6 )无锡市基本农田数据库。整合数据库标准按照国土资源部规定相应的金土工程试行标准。在时间紧、工作量大的情况下,充分利用省厅数据库整合试点中开发的数据库标准模板管理信息系统和整合工具软件,在两个月的时间内高质量地完成整合任务,并一次性通过了国土资源部的质量检查。
5 结束语
加快推进国土资源基础数据库建设,夯实信息化的基础,加强信息整合,促进信息资源的开发利用,是国土资源信息化“十一五”期间的重要任务,任务相当艰巨,不管是技术上还是在行政上都存在挑战和困难。国土资源数据库建设是一个复杂的系统工程,包括数据生产、管理、组织、存储、交换、更新、整合、集成等方面技术内容,同时还包括数据标准、指南、规程等规范性文件的研究与制定。江苏省在国土资源基础数据库建设中对数据标准、部分数据整合技术进行了研究,并取得了一些实物成果,为推进江苏省国土资源电子政务管理和提高信息化服务水平,发挥了重要的作用.
参考文献
[1]周卫娟、吴相鼓.江苏省国土资源基础库标准建设与应用.国土资源信息化,2006年第二期,P10 一14 .
[2]江苏省国土资源厅文件.江苏省国土资源基础数据标准(土地空间数据部分). 2005年11月
[3]江苏省国土资源厅文件.江苏省国土资源基础数据标准(地质矿产空间数据部分). 2007年5月
[4]宋晓群.国土资源电子政务建设要点分析.江苏国土资源信息化2004 年第一期.