第  1  章   緒   論

1.1  研究背景與意義
在人類社會(huì)發(fā)展的過程中，土地扮演著重要的角色。隨著國(guó)家的飛速發(fā)展，土地作為一種重要的資源，也被大量開發(fā)與使用。但是，土地是不可再生資源，為了達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的，在大量開發(fā)與使用土地的同時(shí)，就需要對(duì)土地進(jìn)行科學(xué)而且合理的管理。這樣，不但可以對(duì)耕地、濕地等重要的資源進(jìn)行保護(hù)，還能為區(qū)域土地資源的可持續(xù)開發(fā)與利用、國(guó)民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃和宏觀調(diào)控政策的制定，以及土地總體規(guī)劃的編制提供現(xiàn)實(shí)依據(jù)。 我國(guó)以地籍管理系統(tǒng)對(duì)土地進(jìn)行管理。地籍，是指由國(guó)家監(jiān)管的，以土地權(quán)屬為核心，以地塊為基礎(chǔ)的土地及其附著物的權(quán)屬、位置、數(shù)量、質(zhì)量和利用現(xiàn)狀等土地基本信息的集合，用數(shù)據(jù)、表冊(cè)和圖件等形式表示，它是土地管理的基本內(nèi)容，是合理調(diào)整土地關(guān)系、科學(xué)使用土地的基礎(chǔ)，提供有關(guān)土地權(quán)利、用途或價(jià)值等信息。傳統(tǒng)的地籍管理方式是以文件為載體，包括各種圖、簿、冊(cè)。圖包括地籍圖與宗地圖，地籍圖是由宗地圖構(gòu)成；而簿主要是指土地登記簿，其中包括土地登記卡；冊(cè)是土地歸戶冊(cè)，是由土地歸戶卡組成[1]。如今，隨著地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、測(cè)繪制圖及遙感等現(xiàn)代技術(shù)的興起與應(yīng)用，對(duì)于土地的管理，又產(chǎn)生了新的要求：及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握土地資源的種類、分布以及數(shù)量、質(zhì)量、變化趨勢(shì)等現(xiàn)勢(shì)性數(shù)據(jù)，建立一系列與土地利用、管理相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，使地籍管理模式由“圖冊(cè)并用”向“地籍信息系統(tǒng)”轉(zhuǎn)變。 地籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)是全國(guó)第二次土地調(diào)查重要的一環(huán)。但是，數(shù)據(jù)庫(kù)的建成不是結(jié)束，而是開始，因?yàn)椋皶r(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，保持?jǐn)?shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性，才能滿足我們對(duì)土地管理的需求。否則，便無(wú)法對(duì)土地的使用現(xiàn)狀進(jìn)行客觀而有效的評(píng)價(jià)，也不能為宏觀管理提供正確的依據(jù)，從而失去其實(shí)際意義。保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)勢(shì)性的重要性已顯而易見，但由于數(shù)據(jù)種類繁多，數(shù)據(jù)量龐大，數(shù)據(jù)庫(kù)整體更新、大量人工替換變更數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)工作方式，工作量大且效率低下，容易出錯(cuò)；固定期限式更新周期長(zhǎng)；更新過程中，各對(duì)象間的拓?fù)潢P(guān)系以維護(hù)，更新前后數(shù)據(jù)屬性存在邏輯錯(cuò)誤等問題。因此，為地籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)更新尋找一種自動(dòng)半自動(dòng)化、智能化的方法顯得尤為重要。這種方法，應(yīng)既能夠?qū)ψ鳂I(yè)人員的操作進(jìn)行自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地識(shí)別，又能對(duì)相應(yīng)圖層進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確地更新，同時(shí)，還能保證對(duì)其他相關(guān)圖層的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的聯(lián)動(dòng)更新，在整個(gè)過程中對(duì)各個(gè)目標(biāo)之間的空間拓?fù)潢P(guān)系和屬性關(guān)系進(jìn)行有效的維護(hù)。 
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1.2  國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
時(shí)空數(shù)據(jù)模型，國(guó)外已經(jīng)發(fā)展出數(shù)十種。由 Armstrong 提出的快照模型要求保持當(dāng)前狀態(tài)，一旦對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，便不再保存變化值[2]。Langran 提出的連續(xù)快照模型是一連串的連續(xù)時(shí)間快照集合，通過在全局空間狀態(tài)上進(jìn)行標(biāo)注有效時(shí)間，不論空間特征發(fā)生變動(dòng)與否都儲(chǔ)存。這樣，就形成了各時(shí)間段的數(shù)據(jù)備份，從而反映整體的時(shí)空特征[3]�；鶓B(tài)修正模型由 Penquet 等人提出，該模型以時(shí)間的角度去考慮對(duì)象的變化，即以一時(shí)間段內(nèi)不同時(shí)刻的變化量與基態(tài)進(jìn)行疊加，以此來(lái)反映該時(shí)段的空間變化過程[4]。Langran 和 Chrisman 在多次快照疊加思想的基礎(chǔ)上，提出了時(shí)空復(fù)合模型，該模型把多次疊加統(tǒng)一為一次疊加，將這樣的變化進(jìn)行累積而得到最小變化單元，由這些最小變化單元組成的圖形和屬性文件就能對(duì)時(shí)空特征進(jìn)行比較好的表達(dá)[5]。Peuquet 和 Duan 針對(duì)時(shí)空中事件的發(fā)生和處理，提出了基于事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型[6]。Wilcox 等人提出了基于圖論的時(shí)空數(shù)據(jù)模型，以此來(lái)描述空間對(duì)象在時(shí)間維度上發(fā)生的一連串變化[7]。Tryfona 和Jensen 等人則把對(duì)象的概念引入時(shí)空數(shù)據(jù)模型中，提出了面向?qū)ο蟮臅r(shí)空數(shù)據(jù)模型[8]。 拓?fù)淠Ｐ停瑖?guó)外也有較多研究。Egenhofer 和 Franzosa 等人根據(jù)點(diǎn)集拓?fù)淅碚撎岢隽怂脑M和九元組模型，以分解目標(biāo)的方法，將空間對(duì)象分為內(nèi)部、外部、邊界分別進(jìn)行求交運(yùn)算，可以較好地表同維目標(biāo)間的拓?fù)潢P(guān)系[9]。Clementini 和Difelice 等人以九元組模型為基礎(chǔ)，把求交的取值由空與非空擴(kuò)展為空集、0 維點(diǎn)、1 維線、2 維面，得到了基于維數(shù)擴(kuò)展的 E9I 的模型，它比九元組模型可以更好地對(duì)目標(biāo)對(duì)象間的相交關(guān)系進(jìn)行表達(dá)[10]。Randell 和 Cohn 等人把區(qū)域連接理論進(jìn)行了發(fā)展，重新定義了空間實(shí)體的基本關(guān)系，從而得到了基于空間邏輯的RCC 方法，該方法考慮對(duì)象間的整體性，因此，同前面所述模型不同的是它不需要分解對(duì)象，也就不需要對(duì)內(nèi)部、外部和邊界進(jìn)行提取[11]。Osterom 等人提出，對(duì)空間實(shí)體進(jìn)行隱式的組織與表達(dá)，即只存儲(chǔ)空間實(shí)體的空間特征與時(shí)間特征，而不存儲(chǔ)空間與時(shí)間關(guān)系，這種關(guān)系只在需要時(shí)計(jì)算出來(lái)即可[12]。 
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第 2 章   時(shí)空數(shù)據(jù)模型和拓?fù)潢P(guān)系模型

2.1  時(shí)空數(shù)據(jù)
在現(xiàn)實(shí)的地籍變更中，主要是對(duì)土地變化的調(diào)查處理工作，但于管理系統(tǒng)中卻是對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中與該變更土地相應(yīng)的及相關(guān)的數(shù)據(jù)的處理。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，需要合適的時(shí)空數(shù)據(jù)模型對(duì)其進(jìn)行有效的表達(dá)，這樣，一方面可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地組織，另一方面，也利于對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯一致性進(jìn)行維護(hù)。所以，一個(gè)合理的時(shí)空數(shù)據(jù)模型，是數(shù)據(jù)能夠正確進(jìn)行變更的基礎(chǔ)。在 GIS 的建模工作中，對(duì)時(shí)間、空間的表達(dá)是建模的基礎(chǔ)工作，因此，在選擇出一個(gè)恰當(dāng)?shù)哪Ｐ椭�，有必要�?duì)現(xiàn)有的模型進(jìn)行分析。 在變更工作中，實(shí)際研究的對(duì)象是地理空間中的地理實(shí)體，它于空間中存在，于時(shí)間中發(fā)展變化，即地理時(shí)空。當(dāng)前對(duì)于時(shí)空的觀點(diǎn)有兩種，一種是將時(shí)間作為度量工具，和空間、屬性平行地看作地理實(shí)體的特征；另一種是將時(shí)間理解為事件序列的表現(xiàn)形式，時(shí)間特征則居于空間和屬性特征之上，即空間和屬性特征隨著時(shí)間的發(fā)展而變化。
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2.2  時(shí)空數(shù)據(jù)模型

時(shí)空數(shù)據(jù)模型的研究已有近 20 年歷史，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于時(shí)空模型的綜述性文獻(xiàn)，多參照國(guó)外的成果，其中尹章才和李全對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理和語(yǔ)義表達(dá)，總結(jié)闡述了比較實(shí)用的 10 種時(shí)空數(shù)據(jù)模型。根據(jù)時(shí)空目標(biāo)本身的情況，可將這些模型分為三類，詳見表 2-1。本節(jié)將對(duì)這三類模型的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，區(qū)別異同，進(jìn)而從中選取一種適合地籍變更工作的模型。 側(cè)重狀態(tài)描述的時(shí)空數(shù)據(jù)模型中所說的“狀態(tài)”是指描述地理現(xiàn)象的空間分布。該類模型是對(duì) GIS 空間數(shù)據(jù)模型（矢量與柵格模型）的擴(kuò)展，主要包括時(shí)空立方體模型（圖 2-3）、快照序列模型（圖 2-4），基態(tài)修正模型（圖 2-5）和時(shí)空復(fù)合模型等，各模型說明見表 2-2。此類模型側(cè)重于對(duì)目標(biāo)狀態(tài)本身的描述，時(shí)間是目標(biāo)對(duì)象的一種屬性，各變化通過累積的方法，以狀態(tài)的方式呈現(xiàn)。在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，通常從不同時(shí)像的影像中提取土地利用的變化情況。因此，從遙感影像直接或間接提取的變化信息，多采用此類基于狀態(tài)的時(shí)空模型表達(dá)和存儲(chǔ)。但是，此類模型最大的缺點(diǎn)是無(wú)法表達(dá)時(shí)空對(duì)象關(guān)系和變化過程。 
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第 3 章   地塊變化與聯(lián)動(dòng)規(guī)則的分析研究 ..... 22 
3.1  單一地塊的變更類型分析........... 22 
3.2  基于 WID3 的單一地塊變化類型判斷....... 24 
3.3  實(shí)體聯(lián)動(dòng)變化的研究........... 29 
3.4  本章小結(jié)....... 33 
第 4 章   地塊變更類型和數(shù)據(jù)庫(kù)增量更新算法 ..... 34 
4.1  地塊變更類型分析....... 34 
4.2  地塊變化與相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象變化的關(guān)系....... 39 
4.3  數(shù)據(jù)庫(kù)增量更新算法設(shè)計(jì)........... 41 
4.4  本章小結(jié)....... 41 
第 5 章   驗(yàn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ..... 43
5.1  驗(yàn)證系統(tǒng)使用的環(huán)境、軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)介紹....... 43 
5.1.1 visual studio  及 C#介紹..... 43 
5.1.2 MapX  控件和  Oracle  數(shù)據(jù)庫(kù)介紹 .......... 43 
5.2  模擬地圖的生成........... 44 
5.2.1  基于  Mapinfo  的模擬地圖生成 ...... 44 
5.2.2  地圖數(shù)據(jù)上傳.... 47 
5.3  數(shù)據(jù)庫(kù)訪問的實(shí)現(xiàn)....... 47 
5.4  實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)........... 48 
5.5  地塊變更的實(shí)現(xiàn)........... 49 
5.6  本章小結(jié)....... 50  

第 5 章   驗(yàn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5.1  驗(yàn)證系統(tǒng)使用的環(huán)境、軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)介紹

Visual  Studio（簡(jiǎn)稱  VS）是美國(guó)微軟公司的開發(fā)工具包系列產(chǎn)品，它包括整個(gè)軟件生命周期中所需的大部分工具，所編寫的目標(biāo)代碼能夠適用于微軟支持的所有平臺(tái)。VS 可以提供豐富的集成開發(fā)環(huán)境，用于創(chuàng)建面向 Windows、Android和 IOSR  出色的應(yīng)用程序及現(xiàn)代化 Web 應(yīng)用程序和云服務(wù)。豐富的集成開發(fā)環(huán)境，也為編程人員提供了更多的選擇和便捷，使得編程人員可以很快地設(shè)計(jì)、定制出自己感興趣的解決方案。 C#編程語(yǔ)言是由微軟公司開發(fā)的、面向?qū)ο蟮挠?NETFramework 之上的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它由  C、Java 和 C++衍生而來(lái)，兼有這三種語(yǔ)言的特點(diǎn)，，也有一些屬性其自己的特征：安全、穩(wěn)定、優(yōu)雅的語(yǔ)法風(fēng)格、簡(jiǎn)單的可視化操作及運(yùn)行的高效率。使用集成開發(fā)環(huán)境（IntegratedDevelopmentEnvironment）能夠非常有效的減短開發(fā)軟件所用的時(shí)間，編程人員可以非常便捷的編寫、運(yùn)行、測(cè)試和調(diào)試  C#語(yǔ)言編寫的程序。 MapX 是一款基于 ActiveX  技術(shù)的可編程控件，它為軟件開發(fā)人員提供了一個(gè)能夠方便、快速實(shí)現(xiàn)多種功能的地圖化組件，在主流的可視化開發(fā)環(huán)境中，如 VisualBasic、Visual C++、Visual Studio、Delphi、Power Builder 等，在設(shè)計(jì)階段只需要將 MapX 控件放入到窗體中，并編寫程序、設(shè)置屬性，調(diào)用相應(yīng)事件或方法，便可以非常容易的實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的可視化，輕松完成多種地圖功能，如對(duì)地圖的顯示；對(duì)地圖放大、縮小、漫游、選擇等；制作專題地圖；進(jìn)行圖層控制；多種數(shù)據(jù)源訪問；包含動(dòng)態(tài)圖層和用戶繪圖圖層；能夠生成和編輯地圖對(duì)象；簡(jiǎn)單地理查詢、地理編碼等。 

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結(jié)   論

隨著國(guó)家的飛速發(fā)展，土地作為一種重要的資源，過度的開發(fā)與使用與其不可再生特點(diǎn)之間的矛盾便突顯了出來(lái)。對(duì)土地進(jìn)行科學(xué)而且合理的管理，給我們提出了新的要求。在與土地相關(guān)的工作中，對(duì)地籍?dāng)?shù)據(jù)的維護(hù)是關(guān)鍵與重點(diǎn)工作，在社會(huì)快速發(fā)展的大背景下，自動(dòng)半自動(dòng)化的變更工作方式的重要性顯得尤為突出。因此，根據(jù)實(shí)際工作中對(duì)地籍?dāng)?shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性的需要，論文深入地分析研究了時(shí)空數(shù)據(jù)模型、拓?fù)潢P(guān)系模型、地塊變更類型和聯(lián)動(dòng)變化規(guī)則等重要理論，并通過驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)研究理論研究成果進(jìn)行驗(yàn)證。論文研究的主要內(nèi)容與成果有以下幾點(diǎn)： 
①以對(duì)象－關(guān)系數(shù)據(jù)模型對(duì)地籍?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行組織。地籍變更中由于地塊有變更前與變更后兩種狀態(tài)，故而除了常規(guī)的空間、屬性之外，還有對(duì)時(shí)間的要求。論文在分析常用時(shí)空數(shù)據(jù)模型，根據(jù)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)變更的的特點(diǎn)，通過對(duì)象－關(guān)系數(shù)據(jù)模型對(duì)地籍?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行組織，該模型主要能將對(duì)象的時(shí)間特征存儲(chǔ)在關(guān)系表的屬性列中，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)空對(duì)象的表達(dá)，方便對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并且不會(huì)在變更過程中產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)冗余；
 ②實(shí)現(xiàn)地塊變更類型的自動(dòng)判斷。對(duì)于一個(gè)變更類型已知的地塊，其存在變更前與變更后兩種狀態(tài)，以 WID3 方法判斷二者之間的拓?fù)潢P(guān)系，得到一個(gè) WID3值。這樣，就可以該 WID3 值作為判斷拓?fù)潢P(guān)系與變更類型關(guān)系的依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)地塊變更類型的自動(dòng)判斷。為了讓判斷的結(jié)果更加科學(xué)與準(zhǔn)確，又以雙層分支結(jié)構(gòu)模型對(duì)地塊變更類型進(jìn)行細(xì)劃分，對(duì)以往的變更類型進(jìn)行了補(bǔ)充與完善. 
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參考文獻(xiàn)(略)

本文編號(hào)：41563