土地利用现状数据元数据管理系统的设计与实现

徐才江1 陈和平1 陈志荣2

（1.宁波市国土资源局江北分局信息中心，宁波，3150202.浙江大学浙江省资源与环境信息系统重点实验室，杭州，310028）

摘要：元数据对促进土地基础数据的管理、使用和共享均有重要的作用。在对土地利用现状数据元数据的描述和元数据构成要素及其关系分析的基础上，设计并分析了土地利用现状元数据管理系统的框架结构和系统设计流程，结合实例详细介绍了用XML组织土地利用现状元数据内容和用XSLT转换XML文档的具体实现方法，最后在开发的土地利用现状数据库系统（LandEx）中进行集成，实现了有效管理土地利用现状数据的目的。提出并设计实现的元数据管理系统在土地基础数据管理实践中具有一定的代表性和通用性。

关键词：元数据；土地利用；信息系统

土地利用现状、土地利用规划、地籍、地价等土地基础数据是进行土地管理和相关工作的基础数据之一，它在编制国民经济计划、土地利用总体规划、基本农田保护区划及日常土地证发放等方面具有重要的意义。但是，由于其数据来源复杂，数据格式多样，数据的空间、时间和属性信息变化快等特点，如何更好地管理和使用这些数据已成为各级土地管理部门面临的突出问题。负责数据生产的部门需要有效的数据管理、维护和更新方法；而数据使用部门需要一种更快、更加全面和有效的方法从土地基础数据库中发现、访问、获取和使用现势性强、精度高、易访问的数据。在这种情况下，土地基础数据的内容、质量、状况等元数据信息变得尤为重要，成为土地基础数据有效管理和应用的重要手段。因此，如何在土地基础数据库中建立有效的元数据管理系统成了土地基础数据库建设与更新的核心内容之一。

目前，地理空间数据元数据的研究主要偏向于元数据标准的制订和发展，而各种元数据标准是为了描述如何实现数据维护、数据共享、查询和传输等功能，至于如何在计算机上组织实现和管理这些元数据信息则涉及的较少。在这种背景下，本文以浙江省土地利用现状数据元数据管理系统的实现为例，提出了用XML进行描述、组织和存储土地利用现状空间数据的元数据，论述了元数据管理系统的设计与实现过程，最后在系统中实现了土地利用现状元数据的有效管理。

1 土地利用现状元数据概述

1.1 元数据在土地利用现状应用领域的内容

元数据被概括地定义为“关于数据的数据”。在地理空间数据中，元数据是指地理空间相关数据集和信息资源的描述信息，它通过对地理空间数据的内容、质量、条件、位置和其他特征进行描述与说明，帮助和促进人们有效地定位、评价、比较、获取和使用地理相关数据。在土地管理领域，土地利用现状元数据主要是关于土地利用空间数据和相关信息资源的描述信息，主要包括：标志信息、数据集名称、数据集引用信息，数据集质量信息，数据集性质，数据集格式，空间参照系统信息，内容信息等。

1.2 元数据构成要素及其关系

根据《中国可持续发展信息共享元数据内容标准》中关于元数据的论述，可将元数据分为三层：元数据子集、元数据实体和元数据元素。元数据元素是元数据的最基本单位，在元数据实体中是唯一的；元数据实体是相同特性的元数据元素的集合，由一个或多个相同特性的元素构成；元数据子集是相互关联的元数据实体或元素的集合。在同一个子集中实体可以有两类，即简单实体和复合实体，简单实体只包含元素，复合实体既包含简单实体又包含元素，同时简单实体与复合实体及构成这两种实体的元素之间具有继承关系。因此，浙江省土地利用现状元数据子集、元数据实体和元数据元素之间的相互构成关系可以用图1进行说明，其中地理范围为复合实体，包括了地理描述和地理坐标范围两个简单实体。

图1 元数据构成要素关系图

2 基于 XML 的土地利用现状元数据系统设计与实现

2.1 系统的总体结构框架

设计的浙江省土地利用现状元数据管理系统通过9个功能模块组成，各模块按图2进行详细划分。元数据创建模块提供了元数据的初始创建，其中关于空间数据的内容信息通过自主开发的数据库引擎（ReSDE）从数据库中自动读取，保证了元数据内容与空间数据的一致性。图3为元数据 *** 作界面，根据土地利用数据的特点进行创建元数据。转换模块是为了满足用户多种格式的输出和显示需求而进行的对XML文档的转换，采用XSLT、JavaScript技术实现。显示模块也叫元数据浏览模块，是在元数据XML文档转换基础上的显示样式。图4是系统中根据定义好的XSLT样式文件经过XSLT处理器做相应转换后的元数据信息显示效果，左边目录树为数据库中土地利用的空间数据集，只要选择其中的数据集，右边就会显示其对应的元数据信息。图1中元数据的关系可以通过点击相应的数据节点进行逐步展开浏览，元数据子集对应的是第一层节点，下一层为元数据实体，如果是复合实体还可以继续展开浏览，直到元数据元素。由于土地利用现状空间数据会随着土地的变更等 *** 作而经常发生变化，因此描述其空间数据的元数据也就会做相应的改动，编辑模块提供了这种实时修改现有元数据的功能。元数据存储模块负责对土地利用元数据的XML文档进行存储。为了满足元数据管理系统的安全性需要，系统提供了用户登陆和身份认证的功能。查询模块是面向所有用户的，不涉及用户对元数据内容的修改等，所以不需要身份认证，可以满足用户对所需数据的快速查询、访问等功能。

图2 元数据管理模块划分

图3 创建与编辑元数据

图4 浏览元数据

2.2 系统设计流程

本文设计实现的土地利用现状元数据管理系统是在Oracle 9i数据库平台上采用VC＋ ＋6.0开发的，用到了XML、XSLT、JavaScript的相应技术。元数据系统设计的过程如图5所示。土地利用现状元数据组织成XML文档时，结构大致按照图1元数据要素的构成关系进行组织元数据集，最后把所有的元数据子集组织成一个XML文档，XML文档中的内容根据具体要管理的对象来决定，这里按照《浙江省土地利用现状更新调查技术报告》中元数据样式参考规范中的内容结构进行组织，其中标签设计参照FGDC元数据标准和ISO/TC211元数据体系来确定。完成设计后的XML文档可以有多种存储方式，可存在数据库或文件系统中，本系统采用Oracle 9 i作为后台数据库，将元数据信息存在表空间中，并创建与空间数据集关联的一组表来对元数据进行管理。功能模块设计主要根据图2所示的每种功能做具体编码实现。XSLT转换文档设计主要是定义相应的样式文件来让XSLT处理器对XML文档做相应转换工作。用户界面设计以每个数据子集按一个属性页的方式进行设计，以方便用户查找和 *** 作。

2.3 实例分析

2.3.1 元数据的 XML 表达实例

可扩展标记语言XML是W3 C （万维网联盟）认可的文档标记标准。定义了利用简单的、人类可读的标签对数据进行标记所采用的一般语法，提供了计算机文档的一种标准格式。XML一个很大的优点是自定义性，DTD和XML schema从功能上来说就是一种元数据，还可以利用XML Schema对元数据进行扩展。由于元数据描述对象的不同层次之间具有图1所示的隶属和继承关系，因此，非常适合用XML来组织和表达这种关系。

把元数据组织成XML文档时除了合理的结构安排还要注意标签的使用，以增加XML文档的可读性。具体XML部分代码组织形式如下：

＜？xml version＝′1.0′encoding＝′gb2312′？＞

＜？xml－stylesheet type＝″text/xsl″href＝″workxsl.xsl″？＞ ＜！—指定相应的转换样式表－ － ＞

＜metadata＞

＜spatialrefInfo＞

＜name＞《中华人民共和国行政区划代码》（GB/T2260－1999）＜/name＞

＜refname＞1980 西安平面坐标系＜/refname＞

＜coortype＞投影坐标系＜/coortype＞

＜projname＞高斯－克吕格投影（3 度带）＜/projname＞

＜/ spatialrefInfo ＞

＜/metadata＞

2.3.2 XML 文档的转换实例

由于XML的内容与表示是分开的，并不描述其内容如何被显示，为了满足用户多种格式的输出和显示需要，所以对XML文档要进行转换工作。利用XSLT技术，在对相互信息定义和结构了解的基础上，建立相应的样式文件来让XSLT处理器做相应的转换工作，从而可以面向用户进行直观地显示。具体对应上面XML文档的XSLT转换代码如下：

＜？xml version＝″1.0″encoding＝′gb2312′？＞

＜xsl：stylesheet xmlns：xsl＝http：//www.w3.org/TR/WD － xsl TYPE＝″text/javas-cript″＞

＜xsl：template match＝″/″＞

＜！—说明：调用程序中 JavaScript 定义的函数，以响应鼠标事件 － － ＞

＜div CLASS＝″ph2″onmouseover＝″doHilite （）″onmouseout＝″doHilite （）″

onclick＝″hideShowGroup （this）″＞空间参照系统信息

＜info＞ ＜xsl：value－of select＝′metadata/ spatialrefInfo /name′/ ＞ ＜/info＞ ＜br/ ＞

＜info＞ ＜xsl：value－of select＝′metadata/ spatialrefInfo / refname′/ ＞ ＜/info＞ ＜br/ ＞

＜info＞ ＜xsl：value－of select＝′metadata/ spatialrefInfo /coortype ′/ ＞ ＜/info＞ ＜br/ ＞

＜info＞ ＜xsl：value－of select＝′metadata/ spatialrefInfo /projname′ / ＞ ＜/info＞ ＜br/ ＞

＜/xsl：template＞ ＜/xsl：stylesheet＞

转换后的XML文档是HTML，由于HTML是静态的，为了方便浏览和满足友好的交互性要求，用JavaScript语言做相应编码来达到目的，具体函数调用的方式见代码说明。

3 结语

根据本文所述设计并实现的浙江省土地利用现状数据元数据管理系统在实际应用中取得了很好的效果，满足了数据管理和元数据 *** 作的基本要求，并具有 *** 作简单、用户界面良好等特点。由于土地利用现状数据元数据具有地理空间数据元数据的一般特点，所以本文提出的元数据管理系统的设计和实现方法在实践中具有一定的代表性和通用性，它不仅适用于土地利用现状数据的元数据管理系统中，而且对开发土地基础数据库其他元数据系统也具有一定的实用性。在实际工作中，除了对构建元数据管理系统重视外，还应加强对土地基础数据元数据标准的研究工作，从而建立更加科学合理的描述土地基础数据的元数据标准。

参考文献

中国21世纪议程管理中心.中国地理信息元数据标准研究［M］.北京：科学出版社，1999：70～85

浙江省国土资源厅.浙江省土地利用现状更新调查技术报告［M］.北京：中国环境科学出版社，2003

Elliotte Rusty Harold W.Scott Means.XML 技术手册［M］.北京：中国电力出版社，2001

Khun Yee Fung.XSLT 精要从 XML 到 HTML ［M］.北京：清华大学出版社，2002

张书亮，龚敏霞，闾国年.基于 XML 的地理空间元数据表达研究［J］.遥感学报，2003，7 （1）：66～72

承继成，赵永平.地理信息及其元数据标准化［J］.遥感学报，1998，2 （2）：149～154

李军，周成虎.地球空间数据元数据标准初探［J］.地理科学进展，1998.17 （4）：55～63

国家基础地理信息中心.国家基础地理信息系统（NFGIS）元数据标准草案（初稿［EB/01］）.2003－12－05

国土资源部部长田凤山、副部长鹿心社参观国土资源信息化成果

2001年11月，在深圳召开了全国国土资源信息化工作会议，田凤山部长强调“整体推进国土资源信息化建设，带动管理科学化和服务社会化”。国土资源信息化的总体目标是，以满足国家社会经济发展和国土资源管理的需要为宗旨，在信息技术的支持下，建立结构完整、功能齐全、技术先进并与国土资源工作现代化要求相适应的国土资源信息系统，形成完善的国土资源信息化体系，全面实现国土资源调查评价、政务管理和社会服务三个主流程的信息化。

2002年我部全面推进国土资源信息服务系统建设、电子政务系统建设和国土资源信息交换体系建设。

国土资源信息服务系统建设

根据国土资源部信息化领导小组办公室的规划和部署，国土资源信息服务系统建设按照“统一领导，统筹规划，统一标准，信息共享，服务管理，面向社会”的方针，边建设，边应用，取得了明显进展，包括全球大型特大型矿床地质与找矿历史、世界能源消费、世界矿产资源储量、世界矿产品贸易等十多个方面的大量信息，在国土资源部内外网上向政府和社会提供服务。2002年底还将建成国土资源法律法规数据库、国土资源综合统计系统、国土资源科技成果信息服务系统、矿产资源开发利用系统、全球油气信息服务系统等。

2002年国土资源科技发展报告

国土资源部办公自动化系统

国土资源部办公自动化系统是一个以公文流转为主的应用系统，其内容包括公文管理、会议管理、档案管理和个人事务等模块，该系统于2002年7月26日正式通过验收。

国土资源部办公自动化系统主要运行于部机关内部局域网，目前已注册用户409人。本着“统一规划，分步实施”的原则，系统于2002年9月2日开始正式在部机关运行会议管理模块。

办公自动化系统是电子政务建设的重要组成部分，它对于转变办公方式，改变工作作风，提高办事质量和工作效率，具有重要的意义。

2002年国土资源科技发展报告

国土资源信息元数据研究

元数据标准体系内容包括国土资源信息核心元数据的内容组织、构成方式、统一标记语言（UML）类图、元素属性及其描述等内容。本标准的体系结构既接纳了现有的国内外最新研究成果，同时又与现有的国家标准相协调，符合国土资源信息的基本特点。

核心元数据的每个包都有对应的实体或聚合实体。用UML类图描述这些实体的结构与组成，用数字字典对相应的实体与元素进行详细说明（名称、定义、约束条件、最多出现次数、数据类型以及域等）。UML类图与数据字典一起构成了核心元数据的完整描述，是用户理解与实现核心元数据的基础。

元数据软件模型是元数据管理系统的核心技术，在以信息交换与共享为目的的元数据实施过程中，起到关键性的作用。元数据管理系统由元数据编辑器、元数据库管理系统和元数据发布系统三个系统组成，解决了元数据生产者和用户所关心的问题。

三个系统中元数据编辑器是相对独立的，为解决元数据生产者数据的编辑和建库，管理系统将已建库的元数据进行管理和维护，将数据质量合格的元数据信息发布到英特网。

国土资源信息元数据管理系统结构模型

天津市基于WebGIS技术的规划和国土资源电子政务系统

该项目在管理规范化、标准化、法制化基础上，以天津市规划和国土资源业务为核心，以天津市空间资源信息整合为基础，通过业务流程的设计、重组，采用WebGIS等技术，实现了天津市规划和国土资源电子政务图文—体化的管理。

在系统设计上，采用了三层浏览/服务器（B/S）结构，实现了基于工作流的结构审批、保证了信息集成化管理和动态更新，系统的图文一体化程度高。该系统综合应用了图像压缩、四叉树编码、金字塔图像索引、数据抽取等技术，整合了天津市市区范围内30多种不同类型的图形数据，实现了海量数据的有效组织和高速存取。通过建立数据标准规范和专题数据的转换，形成了该系统数据的更新机制。经一年多的运行，性能稳定，大幅度提高了业务审批效率，全面提高了

国土资源规划与管理水平，对树立良好的政府形象产生了积极作用。

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襄樊市城区地籍管理数据库建设与应用研究

以MAPGIS为平台，以地籍管理为核心，逐步扩展到土地管理的相关业务。系统具有图形信息和属性信息的管理能力，能存储管理襄樊市全部土地信息；将土地管理基础信息如查询、检索、访问、修改、更新等与业务管理的办公自动化结合起来；在地籍管理的基础上，扩充了土地详查、局长办公、土地规划、建设用地、土地监察、档案管理等子系统；采用分布式数据库技术，将图形数据放入商用数据库中管理；利用GIS时间维管理技术，可以对宗地进行历史追踪，从而保证了资料的完整性；采用工作流驱动技术，开发了自己的办公自动化工作流软件包，提供了最终用户通过工作流 *** 纵系统的方式。

存量建设用地流程

2002年国土资源科技发展报告

违法用地查处业务流程

2002年国土资源科技发展报告

国家实物地质资料目录数据库系统开发与示范

为了将全国（油气系统除外）各岩心库、副样库、标本库等实物库房中所保管的实物地质资料账本按标准化格式进行编录、入机、建立数据库进行统一管理，为动态掌握全国实物地质资料管理状况提供元数据信息服务，实现实物地质资料目录检索查询网络化，建设了国家实物地质资料目录数据库。该数据库已包括湖北、福建、黑龙江和内蒙古等4省区41家地勘单位59处库房所保管的实物地质资料账本信息，及相关的地质报告的内容提要和钻孔的地质编录信息，其他地区的数据将逐渐加入。该数据库已具有实物地质资料数据汇总统计、行政区域检索、实物地质资料类别检索和图形检索等四项功能。

该数据库符合最新颁布的《地质资料管理条例》关于加强实物地质资料管理的要求，它的建成将改变实物地质资料信息长期锁在库房里而难以转化应用的状态，克服了过去手工账本查找困难、统计不便、提供迟缓等问题，实现了实物地质资料管理手段上的突破，有利于矿业开发，有利于实物地质资料信息的共享和二次开发，有利于使实物资料转化为现实的生产力为国民经济建设服务。

2002年国土资源科技发展报告

海底矿产资源图数据库

该数据库集现代数据库技术、图像处理技术、GIS绘图技术和海洋矿产资源调查成果为一体。本数据库不仅具有查询功能，而且还包括一个绘图子系统。该系统的特点是能根据图件所表达的主题绘制不同的图层，然后根据不同的需要进行图层的叠加和组合从而产生出不同的新图件。本数据库结合了最新的图像处理软件构成功能强大的图像分析子系统。

海底矿产资源图数据库，内容包括了目前得到国际上公认的五大类深海底矿产资源类型：多金属结核、富钴结壳、海底热液硫化物、磷块岩和天然气水合物。开发了具有绘图和图像处理功能的子系统，初步实现了海底矿产资源图像资料及有关数据的集成化、信息化。

2002年国土资源科技发展报告

一、准备工作

土地利用现状调查的准备工作是指开展土地利用现状调查之前所进行的组织准备、资料准备、工具和用品准备等方面的工作。

组织准备包括建立统一的领导机构，组织专业队伍，制订工作计划，组织技术培训等工作。领导机构一般由县级人民政府主管领导牵头，从各有关部门抽调人员组成。

资料准备包括调查底图、最新的航片或正射影像图、权属证明文件资料及其他相关资料。

工具和用品准备包括必要的测绘仪器、文具和调查表格的制备。

二、土地利用现状调查申请

具备调查条件的县（市），要由县级土地行政管理部门编写《土地利用现状调查任务申请书》，经县级人民政府同意，报省级土地管理部门审批后才可开展调查工作。申请书的内容应包括：全县的基本情况；需用的图件资料和技术条件；调查工作的组织实施步骤和方法；时间安排及经费预算等。组织编写土地利用现状调查技术设计书（或技术方案），最好附在申请书后一同报批，也可另外单独报批，经批准后，按设计书的技术路线、方法、要求开展调查工作。

三、外业调绘

外业调绘是指在研究航片或地形图与地物、地貌内在联系的基础上的外业判读、调查和绘注工作。主要是把室内判读不能确定或航片上影像不清楚的地物调查清楚，描绘正确，并对室内判读的地物实地进行检查核实，还包括新增地物的补测、补调。

四、外业成果检查验收

土地利用现状调查外业成果由县级土地管理部门组织全面检查，地级进行初步验收，省级进行验收。外业成果经验收合格后，方可进行土地利用数据库建设等内业工作。地级对县级成果的初步验收，抽取占全县图幅数25%～30%的图幅进行检查；省级对县级成果的验收，抽取占全县图幅数5%～10%的图幅进行检查。

五、图形数据和属性数据采集

土地利用现状图形数据采集是指将外业调绘并经清绘后的成果图进行数字化，取得土地利用现状数字图件的过程。其步骤包括：①图件扫描；②扫描纠正；③图形矢量化。

土地利用现状属性数据采集是指将土地权属、地类代码、注记等土地利用现状图的属性数据按照《县（市）级土地利用数据库标准》和软件规定格式录入的过程。

六、土地面积量算与统计

土地面积量算与统计均由土地利用数据库系统软件自动完成，但必须按照理论控制面积进行平差。

七、建立土地利用数据库

建立土地利用数据库是指用数据库系统软件提供的数据处理和管理功能，将经过编辑处理的空间数据进行入库处理，建成数据库运行管理系统。其步骤是：①数据字典和数据索引的生成；②图形与属性数据库的建立；③软件系统与数据的融合检查；④数据库系统运行测试。

八、编写土地利用现状调查报告

土地利用现状调查报告是指系统总结整个土地利用现状调查工作的文字报告。它的内容包括：①调查区的自然和社会经济概况；②调查工作情况；③调查成果及其质量分析；④土地合理开发利用、整治保护的途径和建议。

九、土地利用数据库成果检查验收

土地利用数据库成果的检查验收实行预检和验收制度，即由省土地勘测规划院进行预检和省土地管理部门进行验收。

十、成果资料确认及上交归档

土地利用现状调查成果经省级检查验收合格后，报国土资源部确认。最后进行成果资料的上交、归档等工作。

土地利用现状调查工作程序框图

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