北京市村庄规划地理信息数据库设计与实现

裴莲莲 ，唐建智

(1.北京市测绘设计研究院，北京 100038; 2.城市空间信息工程北京市重点实验室，北京 100038)

1 引 言

为有效管理新农村建设工作中各阶段的各类规划成果，北京市新农村建设领导小组综合办公室和北京市规划委员会决定建立一个涵盖北京市市域规划、体系规划、村庄规划、村庄建设用地地形图、村庄经济、人口、村庄规划实施的大型空间数据库，实现以空间位置为基础，科学管理新农村建设各阶段资源成果，为农村规划、建设、实施、监督提供表现直观、科学精确的数据支持和决策支持服务。

北京市村庄规划地理信息数据库将涉及的不同单位或部门提供的多种格式的专题数据进行重新组织与整理。通过制定北京市村庄规划信息数据库标准，对市域规划、村庄规划、体系规划、村庄用地分类、村庄经济、人口等村庄规划成果数据的加工入库，建立一个集北京市村庄现状信息、村庄规划专题信息、村庄经济、人口信息以及基础地理信息的综合数据库。

2 数据库体系结构设计

村庄规划管理地理信息数据库的建立主要通过数据加工、专题数据设计、核心数据库等几部分组成。数据加工是对从各个单位收集的数据进行整理，对数据制定整理加工方案，按照方案的要求对数据进行加工;然后将数据的内容分为6 大专题数据，依据专题数据设计专题图层。村庄规划专题图层的结果是反映在核心数据库中村庄专题图层数据结构、空间专题图层、属性数据组织。数据库体系结构设计如图1所示。

图1 技术路线图

3 数据库详细设计

3.1 数据库管理平台的选择

对于一个GIS 应用系统来说，作为基础数据平台的空间数据库的性能则在很大程度上决定了整个系统的性能［1］。在北京市村庄规划管理地理信息系统建设中，空间数据库平台的选择显得尤为重要。村庄规划成果涉及遥感影像数据、矢量数据、栅格数据以及其他统计数据等多种数据类型，数据量巨大，而商业性数据库软件对空间数据的支持又不够，空间数据库引擎可以实现空间数据在数据库中的有效存储和管理［2］。ArcSDE(Spatial Database Engine)是Esri 推出的空间数据库解决方案，它在现有的关系或对象关系型数据库管理系统的基础上进行空间扩展，可以将空间数据和非空间数据集成在目前绝大多数的商用DBMS 中［3］。因此在本次建设中引入ArcSDE 作为空间数据存储和管理引擎，利用Oracle 数据库在数据存储、数据完整性等方面的先进技术手段，将海量空间数据有机地组织和管理起来，并通过其内部异步缓冲、空间索引等机制，提供更对空间数据的多用户高效的并发访问，实现了空间数据的有效组织和管理［4］。对于空间数据，通过ArcSDE 空间数据引擎，将海量的空间数据导入并存储在Oracle 大型商用数据库中;对于属性数据，则可直接在Oracle 中创建属性数据表。

3.2 数据库的结构设计

针对项目建设中涉及的基础地理信息数据和各类村庄规划成果的特点，将数据从内容上分为6 大类:市域规划、体系规划、村庄规划、规划实施、基础底图数据、影像数据，如图1所示。

(1)市域规划分为:中心城规划、新城规划和乡镇规划。中心城规划分为规划中心城中心地区和规划中心城边缘集团，主要表示规划要素的名称和范围;规划新城主要表示规划新城的名称和规划范围;规划乡镇主要表示已批总体规划的乡镇、已批控制性详细规划的乡镇以及规划审批的发文、审批时间、是否修编等内容。

(2)体系规划分为全市体系规划、区县体系规划。体系规划表示内容包括:村庄体系分类、规划主导产业、规划公共服务设施、限建要素、区域性设施。

(3)村庄规划专题数据包括规划图则和规划文档。规划图则包括:村庄(村域)用地现状图(规划图)、村庄公共服务设施规划图、村域道路交通规划图等。规划文档主要包括村庄基本情况、土地使用情况、供水情况、排污情况等。

(4)规划实施包括村庄规划项目和规划后实施的项目进展情况。主要表示内容有:工程名称、工程规模、造价、开工日期、完成日期、完成进度等。

(5)基础底图数据主要包括:行政区划图(道路，水系，居民地等共计80 层要素)、最新1∶ 1 万(覆盖全市)、1∶ 2 000(覆盖六环)地形图。

(6)影像数据包括:最新1∶ 1 万(覆盖全市)、1∶ 2 000(覆盖六环)影像图。

根据每类数据的特点、数据类型，将以上6 类数据，分成4 大数据库进行存储，即基础地理信息数据库、规划专题地理信息数据库、村庄专题属性数据库和历史数据库。基础地理信息数据库要存储基础地理信息数据，规划专题地理信息数据库中主要存储专题地理信息数据和土地利用专题数据，村庄专题属性数据库存储非空间的村庄规划成果和规划实施数据，历史数据库主要存储规划专题地理信息数据库、村庄规划专题属性数据库的历史版本信息。

3.3 主要方案设计

(1)数据入库及管理方案制订

标准化是数据整理建库、信息交换共享的前提［5］。在数据生产与信息整合中，必须严格遵照信息分类体系与编码标准，分层处理、转换入库，统一存储［6］。因此，在建库过程中首先针对每一类村庄规划专题数据提出详细的数据结构设计，对村庄规划管理需要的专题图层结构设计和各图层中数据属性字段结构设计，对不同数据源制定相对应的入库流程，并进行空间数据和属性数据的关联，同时要确保空间数据获取后要按建库要求将相邻图幅的相同要素连接起来构成独立完整的要素，而不是被图幅分割的要素。最终数据库中存储的是各种带有属性数据的空间要素体。村庄规划专题图层设计包括对村庄规划专题要素符号表示标准、形式、方法及符号库等。

(2)数据加工入库及质量控制方案

对每一类村庄规划专题数据提出详细的数据加工方案，应包括数据加工的技术指标、加工方法、加工内容以及数据精度等方面内容。

(3)村庄规划专题地图制作方案

需要制定村庄规划专题地图制作的方案，包括村庄规划专题要素符号表示标准、形式、方法及符号库设计制作方案等。

(4)村庄编码标准制定

为了实现空间数据和各类规划成果数据之间的联动，保证各类村庄规划成果数据之间、与基础地理信息数据的一致性。结合相关编码标准，为北京市近4 000个村庄名称进行了唯一编码，以唯一编码为纽带，形成统一的数据交换、整合、共享机制。编码按照“市—区县—乡镇—村庄”的组织方式，保证了每个村庄编码的逻辑性和唯一性。例如110112302047 为通州区宋庄镇关辛庄村的编码。

3.4 空间图层数据与属性数据组织

(1)空间图层数据

在数据库建设过程中，结合数据特点，将涉及的所有空间图层数据分为10 个规划专题类，分别是:规划中心城面图层、规划新城图层、规划乡镇面图层、体系规划面图层、限制要素陡坡线图层、区域型设施图层、村庄规划图层、用地分类图层、基础地理数据、影像数据等。具体数据分类如表1所示。

表1 空间图层数据分类

对空间图层数据划分专题之后对每类图层进行组织设计，并设定属性。如规划中心城面图层设计如表2所示。

表 规划中心城面图层 2

(2)属性数据组织

在制图过程中，一般为了快捷方便，较少考虑图层的属性信息，而建库数据的属性信息是一个重要组成部分因此，需要明确各制图数据与建库数据的对应关系，及时明确地建立属性信息［7］。属性数据库由村庄规划调查信息、村庄经济、人口信息、村庄规划工程及实施工程信息、规划图片及规划文档信息组成，由相关部门提供的Excel 数据或者其他相关数据经分析、统计和转换获得，具体结构及属性字段按照各类专题数据情况制定。具体数据内容如表3所示。

表3 属性数据分类

针对每一类属性数据，设计表结构，如村庄规划图及规划文档信息的属性字段包括村庄编号、村庄名称、年份、文件类别、文件名称、简称等，具体表结构如表4所示。

表4 村庄规划文档结构设计

4 数据加工

4.1 数据整理、加工方案

将各种类型的原始数据按格式分为村庄规划成果说明文档和图则、村域用地现状图和规划图、村庄现状调查表，根据内容制定相应的数据整理、加工方案。

村庄规划成果包括村庄规划文档和村庄规划图则。村庄规划文档为doc 格式，村庄规划图则为jpg 格式，主要包括村庄用地现状图、村域用地规划图等。村庄规划文档以及村庄规划图则按照要求加工为Word和jpg 格式后，通过“北京市村庄规划管理地理信息系统”直接上传入库，以文件方式管理，具体入库流程如图2所示。

图2 村庄规划以及村庄规划图则入库流程图

村域用地现状图和村域用地规划图是将图则原始数据为AutoCAD 的dwg 格式，经过数据分层、数据整理、Label 点检查、程序转换、地块属性挂接、检查等工作，最终转换为ShapeFile 格式，通过ArcCatalog 导入到数据库中，具体数据加工流程如图3所示。

图3 村域土地使用现状数据加工流程

村庄现状调查表和村庄规划项目属性表数据从村庄规划文档提取后进行整理加工后，与北京市规划委提供的村庄空间数据CenterCountry．Shp 关联检查后，通过ArcCatalog 导入数据库中，具体流程如图4所示。

图4 村庄现状调查和规划项目属性表入库流程

4.2 数据检查

数据入库后，需要对入库的数据成果进行两级检查一级验收。村庄规划文档和村庄规划图则检查，通过“北京市村庄规划管理地理信息系统”，与村庄规划成果原始资料逐个检查，相应链接是否能正确打开，具体如图5所示。村域土地使用现状和村域土地使用规划数据检查，对数据库中村域土地使用现状和村域土地使用规划两层空间数据进行检查。检查内容包括空间图层数据结构检查、村域编码检查、村域用地分类检查、地块空间位置、形状、用地属性检查。村庄现状调查和村庄规划项目属性表检查，通过“北京市村庄规划管理地理信息系统”，查询以上属性表已入库的村庄，通过村庄属性链接，打开村庄现状调查表与村庄规划项目数据表进行检查，具体如图6所示。

图5 村庄规划成果检查

图6 现状调查属性信息

5 结 论

通过北京市村庄规划管理地理信息数据库的建立，实现对市域规划、体系规划、村庄规划、规划实施、基础底图数据、影像数据的统筹管理;通过基础地理信息数据库、规划专题地理信息数据库、村庄专题属性数据库、历史数据库的设计，对空间数据和属性数据的关联匹配，实现对新农村规划成果的全方位管理，为政府决策农村事务提供便捷的信息渠道，为规划人员编制村庄规划提供信息共享平台。

［1］杨金玲，曹先革，刘璐璐．基于ArcSDE 的数字城市规划空间数据库设计与实现［J］．测绘与空间地理信息，2010，33(4):16 ～18．

［2］麻德明，丰爱平．基于ArcSDE 和Oracle 的海岛空间数据库框架设计［J］．测绘与空间地理信息，2010，33(2):149 ～151．

［3］李娜娜．基于ArcSDE 的“数字城市”基础地理空间数据库的实现［J］．科技信息，2011(8):247 ～248．

［4］易国彪，白振兴．基于ArcSDE 的空间数据库研究与应用［J］．微计算机信息，2008:111 ～163．

［5］许友莲．基于ArcSDE 的地理空间数据集成管理［J］．城市勘测，2012(3):16 ～19．

［6］郑金水，陈丽慧．漳州地理空间数据构建与应用研究［J］．城市勘测，2012(1):5 ～9．

［7］程倩雯，李满春，李飞雪．土地利用总体规划制图建库一体化建设研究［J］．测绘通报，2013，0(4):97 ～100．