土地信息系统建设中的若干问题.docx

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土地信息系统建设中的若干问题

土地信息系统建设中的若干问题

中国科学院地理信息产业发展中心

钟耳顺

北京市大屯路917大楼100101

zhonges@

一、前言

最近十年来，我国土地信息系统技术得到了飞速的发展，已经在许多土地管理部门成功应用，成为日常业务的管理工具。

随着信息技术的发展，特别是Internet技术的普及，土地信息系统的形式发生了很大的变化，一个新的名词“数字土地”应运而生。

可以说，“数字土地”是土地信息系统的拓展和延伸，它不局限于土地部门的日常业务管理范畴，而是基于Internet/Intranet之上，对土地信息的采集、处理、管理、发布、应用全过程的数字化，可以描述为数字测量、数字制图、数据库、信息系统、信息发布等。

更深层次的内容也许还包括土地信息系统与其他信息系统的集成，为其他信息系统提供相关信息等。

因此，在新的理念不断推出、技术不断发展的今天，研制和开发新型、实用的土地信息系统就成了一项非常重要的任务。

本文根据近年来在土地信息系统研制与开发的实践，结合技术发展趋势分析，对与土地信息系统建设有关的技术和管理方面的问题进行探讨。

二、土地信息系统建设的有关技术问题

信息技术发展迅猛，如果系统设计者缺乏前瞻性，系统在其建设期间也许就会出现技术过时，系统设计应符合技术的发展潮流，同时还要求系统要具有可扩充性，以便系统进一步发展和技术扩充，更好地满足应用。

从技术的角度看，土地信息系统建设有几个方面是需要考虑的。

1、GIS与OA的一体化问题

传统的土地信息系统主要是针对空间信息，特别是针对地籍图和相关信息的管理，可以说传统的LIS是以地籍图为核心的，或者说是以地籍图管理为核心，侧重点在空间数据库或者在满足制图的要求，实际上国内外大多数地籍信息系统也仍处于这一层面上。

今天的LIS，实际要求是满足土地管理部门的业务管理要求，首先需要的是一个完善的办公自动化系统（OA），地籍信息的管理可以视为其中重要的组成部分。

在技术实现上，要求空间信息系统与办公自动化有机的结合，形成内部统一的系统，即GIS与OA实现一体化。

实现GIS与OA的一体化，最好是将空间数据和其他文档数据存于统一的数据库系统之中，选择开发平台和开发工具就成为系统设计与开发的重要问题。

数据库系统的选择，目前有大型商业化数据库系统，如Oracle、SQLServer等均是可选的对象，而系统前端软件的选择，往往是各用户和开发商所关注的。

采用组件式软件是实现GIS与OA一体化的理想工具。

在现有商业软件中，美国ESRI公司的MapObjects和美国MapInfo公司的MapX等均是可选的工具，然而它们的GIS功能有限，如线型定义、地图排版（Layout）、图形编辑等还不足。

北京超图地理信息技术有限公司开发的SuperMap2000，功能强大，是实现GIS与OA的一体化的理想前端软件。

如南宁市土地信息系统、中山市国土房管局办公信息系统都是成功的应用实例，真正做到了使办公自动化的功能与GIS功能融于一体。

图1为利用SuperMap2000开发的南宁市土地信息系统界面，在办公自动化系统中直接显示地籍图和查询地籍相关信息。

                                    图1南宁市土地信息中地籍图与查询信息

2、系统与数据结构问题

系统结构问题是系统设计的一个关键问题。

早期的单机模式成为历史，已被客户/服务器（C/S）结构所取代。

C/S二层结构把业务逻辑与界面操作组合在客户端，把数据库存放在服务器端，客户通过网络访问服务器。

C/S结构适合大型土地工程项目的建设要求，曾经成为应用最为广泛的系统结构。

但是C/S结构在多数据库、用户数量多（如：

超过100个）情况下显得力不从心，而且在安全控制方面也存在缺陷。

随后产生的2.5层体系结构对此进行了一些补救。

先是在服务器端通过数据通道支持更多的数据库访问；然后是在服务器端使用存储过程把业务逻辑移到服务器端增加数据安全性。

尽管如此，还是产生了更安全、更有效的三层甚至多层结构。

典型的三层结构把业务逻辑设计为客户端和数据库服务器之间的一个独立层面。

尽管业务逻辑层与数据库可能是线在同一个物理服务器上，业务逻辑层独立地承担了对土地信息系统业务的定义与控制。

业务逻辑层与客户端的分离增加了安全性；与数据库的分离则增加系统的可重用性，开发商把客户端和业务逻辑层的系统稍作修改并配上新的数据库，就可以移植到具有相同业务的其他单位，有助于大幅度降低系统建设成本。

“瘦客户”是土地信息系统系统结构上述发展过程的另外一个表现，单机模式下界面操作、业务逻辑和数据库都在客户端，C/S结构下数据库从客户端移到网络服务器上，到了三层结构，业务逻辑也从客户端分离出来。

客户端瘦化的好处在于系统便于整体管理和维护，系统更新和维护的大部分工作都可以在服务器端完成。

值得一提的是，三层结构并不一定意味着Internet。

但Internet信息发布也逐渐成为土地信息系统建设的一个组成部分。

信息发布已经成为很多政府机构需要考虑，一个完善的LIS也应该具备有信息发展机制，比如城市基准地价、土地出让和土地拍卖、办事序和其他的信息发布等。

基于SuperMap技术的空间信息Internet发布系统—SuperMapIS，为土地信息发布提供了有力的解决方案。

值得一提的是，三层结构并不一定意味着Internet。

但Internet信息发布也逐渐成为土地信息系统建设的一个组成部分。

信息发布已经成为很多政府机构需要的考虑，一个完善的LIS也应该具备有信息发布机制，比如城市基准地价、土地出让和土地拍卖、办事程序和其他的信息发布等。

基于SuperMap技术的空间信息Internet发布系统—SuperMapIS，为土地信息发布提供了有力的解决方案。

3、多源信息问题

在土地信息系统设计和建设时，往往会遇到多源数据的问题。

理论上，产生多源数据的原因是多方面的。

（1）多时空性和多尺度性

数据源既有同一时间不同空间的数据系列，也有同一空间不同时间序列的数据。

不仅如此，数据采用不同观察尺度对地理空间进行表达，不同的观察尺度具有不同的比例尺和不同的精度。

（2）获取手段多源性

基础地图与土地信息获取的方法不同，如从现有图表输入获取、通过仪器测量、通过遥感手段和GPS等对地观测、统计调查和实地勘测等等。

（3）   存取格式多源性

空间数据源包含有图形数据和属性数据两个大的类型。

图形数据又可以分为栅格格式和矢量格式两类。

传统的GIS一般将属性数据放在关系数据库中，而将图形数据存放在专门的图形文件中。

往往不同的GIS软件采取不同的文件存储格式，尤其是图形文件，几乎每一种GIS软件都有自己的格式。

土地信息系统建设必须充分利用现有数据，由于上述原因，数据的多源性使得系统集成非常复杂。

北京超图地理信息技术有限公司开发的SuperMap2000，在多源数据集成方面，提供了一个良好的解决方案。

SuperMap2000采用了多源数据无缝集成技术，能够直接访问和管理多种格式的数据，如Microstation的dgn、Arc/Info的coverage和AutoCAD的DWG，并可以集成和对来自不同数据源的多个数据进行复合分析。

图2为SuperMap2000多源数据无缝集成技术示意图。

实际上，这一技术为以前已经以CAD方式建立了土地空间数据库的机构，提供了经济快速地建立地籍信息系统的途径。

即利用SuperMap2000直接读取CAD文件，并在其上建立地籍图层，实现地籍管理。

图2SuperMap2000多源数据无缝集成技术示意图。

在过去的数年中，我国土地部门为了解决土地管理的相关图形的计算机制图问题，在许多土地管理机构利用CAD技术建立自己的成图系统。

应该指出，从管理着眼CAD与GIS有着本质的不同，前者不能完全满足土地管理和分析的需要。

CAD在数据组织、要素编码等与GIS是不同的，如对面状要素的处理，在CAD中没有封闭的必要，而GIS中，对于多边形必须是封闭的，而且必须给它赋值，即编码。

所以，在土地信息系统的建立中，对于面状必须加以封闭，加以编码，如宗地、水体、公园、绿地等。

利用SuperMap2000读取CAD文件后，可由SuperMap2000直接完成多边形的封闭工作，在此基础上进行编码工作即可完成CAD方式向GIS方式的转换。

多源数据集成的内容还包括其它方面的内容，如与遥感图像的集成，也是未来数字土地的重要内容。

SuperMap2000集成了基于离散小波变换的多分变率无缝影像集成技术，能够将海量航空或航天遥感图像进行高比例压缩，实现图像与矢量图形快速显示，增强了系统的可用性。

图3为中山市国土房管局办公信息系统中，在地形图上叠置正射影像图。

                     图3在镇区界线图上参考1:

10000地形图和正射影像图

4、历史宗地管理问题

历史宗地的处理，包括记录、分割、更新、回溯以及共用宗和混合宗的管理是地籍信息系统的技术难题，这也属于时空数据库的范畴，许多学者对这一问题进行了研究，提出了各种方案，我们在实际系统的开发过程中，探索出一条切实可行的方案。

理论上，宗地是一个有生命的空间实体，宗地图形的创建到图形的变更，构成了宗地的生命周期。

宗地的图的变更，意味着父宗地的消亡，子宗地的产生，父、子宗地分别放在历史和现状宗地数据库中，父、子宗地关系是多对多关系，通过历史与现状宗地的关系表记录父、子宗地的关系和变更时间，由此可以回溯宗地的历史变化过程和任一时间段宗地历史情况。

我们在杭州市土地信息系统中，利用上述原理实现了宗地的历史回溯，较好地解决了历史宗地管理问题。

图4反映了宗地的变化过程。

宗地3-01-31-85-7是由宗地4-13-1-85-5变更后产生，宗地4-13-1-85由宗地4-13-1-85-2和宗地4-13-1-85-4合并而成，宗地4-13-1-85-0分割出宗地4-13-1-85-1和宗地4-13-1-85-2。

                                  图4杭州市土地信息系统中宗地3-01-31-85-7变化过程图

5、工作流问题

一个完整的土地信息系统无疑包括了办公自动化系统，这样才能真正满足土地管理的业务需要。

然而土地管理业务比较复杂，而且并不是非常规范，各个单位有所不同，甚至随着负责人的变化，业务流程也会局部改变，按照传统的办公自动化软件设计，不能很好地满足业务系统运行中要求。

为了适应办公业务流程在系统运行过程的调整，增加系统的灵活性，我们经过几年的工作认识到有必要采用工作流管理软件，达到在系统运行过程中对工作流的管理和调整。

北京超图地理信息技术有限公司近期开发了基于关系数据库的工作流管理软件SuperWorkflow，为土地信息系统建设又提供了一个基础性软件，它可以与全组件式软件SuperMap2000集成，实现办公自动化系统与GIS的一体化。

SuperWorkflow软件遵从国际工作流管理联盟（WorkflowManagementCoalition）的工作流管理标准，基于COM和SQL的标准开发，按三层模型设计，提供开发组件（COM/DCOM），可以方便地将工作流管理系统集成于应用系统中，开发出基于Client/Server或Internet/Intranet应用。

SuperWorkflow由工作流定义程序、工作流控制与监控组件、动态表单设计器与动态表单调用组件构成（图5），工作流定义和实例数据与工作流相关数据（信息系统数据）统一存放在关系数据库中，一体化管理。

目前，我们在多个土地信息系统的开发实践中，均采用了工作流的方式，大大提高了系统应用的灵活性，进而也提高了系统开发的效率。

如杭州市土地信息系统就是采用这一模式，办公自动化系统已经投入使用，达到了良好的效果。

                                            图5SuperWorkflow总体结构示意图 

土地信息系统建设的技术问题，还涉及到多个方面，如土地利用信息系统中的点状、面状要素、坡度扣除与计算，编码技术的一致性与元数据管理，数据更新，土地信息系统与其他系统的集成等等，仍需要深入探讨，随着技术的发展，如无线通信、GPS应用、掌上机的应用，会对土地信息系统开发与应用产生影响，需要不断创新和发展。

6、集中与分布问题

数据的集中与分布问题在土地信息系统建设过程中争论较多。

特别是在用户数量较多、用户需求层次复杂的情况下，分布与集中的矛盾显得更加突出。

我们认为，处理集中与分布问题要考虑以下原则：

（1）数据安全原则

这是需要首先考虑的原则。

土地信息系统的许多信息具有法律意义，如果被非法篡改，将造成不可估量的损失。

还有一部分信息本身具有保密性，未授权用户不能访问。

此外，无论国内外，数据都是一笔宝贵的财富，需要防止非法盗用。

数据分布的方式必须经可能有利于数据安全控制，从这个角度来讲，数据应尽可能集中管理，建议采用前面提到的三层系统结构，把数据库置于有利于安全保障的第三层服务器上。

（2）网络性能原则

如果仅仅考虑安全因素，数据过与集中，无疑将导致网络流量大幅度增加。

特别是在网络速度较慢时，要适当考虑数据分布。

如异地办公低速网络情况下，适当在每个工作地点存放部分基础数据和本部门业务数据。

同时要考虑计算的分布性，某些计算和处理可以杂服务端处理，把结果集返回客户端，以减少网络流量，从而提高系统整体性能。

（3）业务方便原则

数据的集中与分布还要考虑业务开展的方便程度。

尽管业务流程可以适当调整，本文后面部分将述及这一问题，但是能在调整过程中会遇到一些能以协调的困难。

这时候可以适当调整数据分布的情况，以有利于业务开展。

比如在低速网络情况下，可以把部门业务数据存放在本地，在非工作时间可以进行批量数据更新。

在系统设计和建设时要根据具体情况，结合系统发展考虑，协调处理以上三者的平衡关系，合理调整数据集中与分布的关系。

三、土地信息系统与机构设置问题

目前，各应用单位在系统建设的时候，对于系统的设计和技术问题非常重视，但是普遍存在一个问题，对于系统的运行、管理重视不够，往往由于一些管理方面的问题使系统不能发挥其作用。

可以说，一个成功的土地信息系统是管理和技术的有机结合，也需要进行“无缝集成”。

  土地信息系统的建设、运行与管理涉及到一些政策问题，如系统的维持经费、土地业务的规范化、机构设置、系统与外的关系等等，都是建设系统需要予以高度重视的。

另一方面，土地信息系统放在什么管理部门最为适，是一个非常重要的问题，美国多名学者对此进行了研究，根据我国的国情，我们认为，目前大多数土地管理部门的机构设置，不能很好地建设和发挥信息技术的作用，应该进行必要的调整。

资料管理系统

管理运作系统

数据采集系统

（档案馆）

（职能科室）

（测绘队）

实例

土地管理局

模式

土地信息系统

土地信息系统

土地信息系统

（模式一）

（模式二）

（模式三）

                         图6信息系统与土地管理机构职能结构的三种不同模式

  目前大多数土地管理局与信息系统相关的职能可以分为三种大的类型，即数据采集系统（如测绘所、队），管理运作系统（各个处室或者科室）和资料管理系统（如档案馆）。

而信息系统的建设所处的机构也有三种模式，如图6所示，分别放在测绘队、地籍处（科）或者档案馆（室）。

可以说，这三种模式从机构设置和管理上均不利于信息系统运行和管理，不利于充分发挥系统的作用。

其理由有二，一是机构和人员的不协调，二是信息流不畅通，实践经验也证明这样。

为了使系统更好地发挥作用，应该对目前的机构设置进行调整，图7为一个新的模式。

这样可以将数据采集、信息运作和信息管理处于统一的专门机构之中，在内部理顺了信息流的关系，增强了信息系统依附机构。

根据我们的了解，过去大多数土地信息系统对空间数据，即地籍数据给予了重视，但是对于其属性数据往往重视不够。

图6的模式将档案与测绘连在一起，可以很好的从机构上解决这个问题。

另一方面，在外部也便于为各个职能部门服务。

应该指出，机构设置是一个非常复杂的问题，需要进行更加深入的研究，而且要结合省市机构改革进行调整。

但是，信息系统的应用将在一定程度上改变机关办公的程序，甚至办公的作风，机构的调整应该充分考虑如何适应信息技术应用，提高办事效率。

管理运作系统

信息中心

（职能科室）

（测绘、信息、档案）

土地管理局

土地信息系统

              图7适合于信息系统管理和运作的建议机构模式

 关于系统的运行管理还涉及到人才培养、经费保证、技术更新等多方面的问题，这里只是就机构问题提出一些想法，试图从管理方面探讨信息系统的发展，以作抛砖引玉。

四、结语

土地信息系统是我国信息化发展的重要组成部分，国土资源部提出的“数字国土”，各城市提出了“数字城市”，建设实用的、高起点的土地信息系统，对于解决土地管理部门的自动化管理，为“数字城市”或者“数字国土”建设提供了重要的基础。

信息技术发展迅速，为了满足业务要求，土地信息系统建设需要采用和解决一系列关键技术问题，在目前阶段，GIS与OA的一体化和网络化两大关键技术问题，是土地信息系统建设必须加以考虑的。

此外，从几年的工程开发实践总结，我们认识到一个重要的问题，即土地信息系统的成功必须是技术与管理的有机结合，技术开发要满足管理的需要，同时传统的管理应该跟上技术的发展，有必要对管理模型进行相应的调整。