元数据在土地利用现状管理信息系统中的设计实现

第33卷第6期2006年11月浙　江　大　学　学　报(理学版)Journal of Zhejiang U niversity(Science Edition)http :///sciVol.33No.6Nov.2006收稿日期:2005206214.基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(401006).作者简介:徐财江(1980-),男,硕士,主要从事GIS 项目的研发工作,E 2mail :xucaijiang @.元数据在土地利用现状管理信息系统中的设计实现徐财江1,2,陈志荣1,刘仁义1,杨晓梅2(1.浙江大学地球科学系,浙江杭州310028;2.中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京100101)摘　要:元数据对于促进数据的管理、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数据元数据管理子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 组织土地利用现状数据元数据内容和用XSL T 转换XML 文档的具体实现方法,最后在开发的土地利用现状管理信息系统(LandEx )中进行集成,实现了有效管理土地利用现状数据元数据的目的.提出并设计实现的土地利用现状元数据管理子系统在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;信息系统中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1008-9497(2006)06-713-04XU Cai 2jiang 1,2,CH EN Zhi 2rong 1,L IU Ren 2yi 1,YAN G Xiao 2mei 2(1.Department of Earth S ciences ,Zhej iang Universit y ,H angz hou 310028,China;2.S tate Key L aboratory of Resources and Envi ronment I nf ormation S ys 2tem ,I nstitute of Geog rap hic S ciences and N atural Resources Research ,CA S ,B ei j ing 100101,China )Metad ata designing and realizing in land use m anagement inform ation system.Journal of Zhejiang University (Science Edition ),2006,33(6):713～716Abstract :Metadata make the spatial data more effective and have great benefits in data managing ,using and sha 2ring.The method how to design and realize land use metadata management subsystem has been especially discussed.Relationship of metadata inscape is first analyzed ,then the module of managing metadata is designed and the process of designing metadata subsystem is analyzed.The XML (Extensible Markup Language )document is used as the way of organizing the content of land us metadata and the new technology XSL T (Extensible StyleSheet Language Trans 2formations )is used to transform the document created by XML.The result is successf ully integrated in the system of LanEx.The method that the paper adopted is of typical and general.K ey w ords :metadata ;land use ;information system 土地利用现状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正成为数据生产者和用户面临的突出问题.数据生产者需要有效的数据管理和维护方法;用户需要找到更快、更加全面和有效的方法,以便发现、访问、获取和使用现势性强、精度高、易访问的土地利用现状数据.在这种情况下,土地利用现状数据的内容、质量、状况等元数据信息变得尤为重要,因此如何在土地利用现状管理信息系统中建立有效的元数据管理子系统就成了开发土地利用现状管理信息系统的核心内容之一.随着地理信息元数据重要性日益突出,世界上的许多国家、国际学术团体和公司都在研究和制定与其密切相关的地理信息元数据内容与标准,比较出名的有美国联邦地理数据委员会(F GDC )制定的元数据标准、国际标准化组织的ISO/TC211元数据体系以及我国的国家基础地理信息系统(N F GIS )元数据标准等.由于元数据标准的制定是件很困难的事,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,而各种元数据标准只是描述为了实现数据维护、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管理信息系统(LandEx )元数据管理功能的实现为例,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,论述了元数据管理子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.与其他方式相比,元数据具有的优点是有各种标准的支持,并且他用自然语言来描述,简单易懂.元数据的内容涉及到各行各业的各个方面,在土地利用领域,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,具有一般元数据的基本特征,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,静态浏览图信息,数据集性质,数据集格式,数据质量信息,空间参照系统信息,内容信息,发布信息,联系信息等.1.2　元数据构成要素及其关系目前,由于土地利用现状数据缺乏自己相应的元数据标准,根据《中国可持续发展信息共享元数据内容标准》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,他们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更新调查技术报告中的元数据子集、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,他包括了地理描述和地理坐标范围两个简单实体.元数据的这种关系结构相对应的XML 组织方式可以通过子元素的包含来实现.图1　元数据构成要素关系图Fig.1　Relationship of metadata inscape2　基于XML 的土地利用现状元数据子系统设计与实现2.1　系统的总体结构框架在开发的浙江省土地利用现状管理信息系统元数据管理子系统中,元数据管理子系统通过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土地利用现状元数据的初始创建,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 )自动从空间数据库中获取,保证了元数据内容与空间数据的一致性,图3为实现的元数据操作界面,元数据信息根据土地利用数据的特点来创建.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XSL T 、J avaScript 技术来实现.元数据显示模块也叫元数据浏览模块,是对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XSL T 样式文件经过XSL T 处理器做相应转换后的元数据信息显示效果,左边目录树为土地利用空间数据集,只要选择其中的数据集,右边就会显示对应的元数据信息.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操作而经常发生变化,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,为了对系统中元数据的存储提供比较灵活的支持,系统采用文件系统和通过数据库两种方式进行存储元数据,实现了有效存417浙江大学学报(理学版)　第33卷　储基于XML 的土地利用现状元数据的功能.元数据删除模块提供了元数据的删除功能.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Fig.2　Dividing the module of managing metadata图3　创建与编辑元数据Fig.3　Creating metadata图4　浏览元数据Fig.4　Browsing metadata2.2　系统设计流程本文设计实现的土地利用现状管理信息系统元数据管理子系统是在SQL Server2000数据库平台上采用VC ++6.0开发的,用到了XML 、XSL T 、J avaScript 的相应技术.元数据子系统设计的过程如图5所示.在设计土地利用现状元数据XML 文档时,结构大致按照图1所示元数据要素的构成关系来组织元数据集,最后在计算机中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F GDC 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,比如存在关系数据库SQL Server2000或文件系统中,这里采用了把整个XML 文档文件存入到数据库的二进制大对象(BLOB )中进行存储.功能模块设计主要根据图2所示的每种功能做具体的编码实现.XSL T 转换文档设计主要是定义相应的样式文件来让XSL T 处理器对XML 文档做相应转换工作.用户界面设计根据系统管理功能模块的划分和方便操作的原则来实现,大致按照每个数据子集按一个属性页的方式来设计,以方便用户查找和操作.图5　元数据子系统设计过程Fig.5　The process of designing metadata subsystem2.3　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W3C (万维网联盟)认可的文档标记标准.定义了利用简单的、人类可读的标鉴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,D TD 和XML schema 从功能上来说就是一种元数据,是关于数据集关系和数据元素限制条件的元数据,从这个意义上来说,用它们来表达数据集之间的关系显得很自然.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,517　第6期徐财江,等:元数据在土地利用现状管理信息系统中的设计实现因此,非常适合用XML来组织和表达这种关系.把土地利用现状数据的元数据组织成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’?〉〈?xml2stylesheet type="text/xsl"href=" workxsl.xsl"?〉〈!-指定相应的转换样式表--〉〈metadata〉　〈spatialref Info〉 〈name〉《中华人民共和国行政区划代码》(G B/T226021999)〈/name〉 〈ref name〉1980西安平面坐标系〈/ ref name〉 〈coortype〉投影坐标系〈/coortype〉 〈p rojname〉高斯2克吕格投影(3度带)〈/ p rojname〉　〈/spatialref Info〉〈/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XSL T技术,在对相互信息定义和结构了解的基础上,定义相应的样式文件来让XSL T处理器做相应的转换工作,从而可以面向用户进行直观的显示.具体对应上面XML文档的XSL T转换代码如下:〈?xml version="1.0"encoding=’gb2312’?〉〈xsl:stylesheet xmlns:xsl=http://www.w3. org/TR/WD2xsl T YPE="text/javascript"〉〈xsl:template match="/"〉〈!-说明:调用程序中J avaScript定义的函数,以响应鼠标事件--〉〈div CL ASS="p h2"onmouseover="do Hilite ()"onmouseout="do Hilite()" onclick="hideShow Group(t his)"〉空间参照系统信息〈info〉〈xsl:value2of select=’metadata/spa2 tialref Info/name’/〉〈/info〉〈br/〉〈info〉〈xsl:value2of select=’metadata/spa2 tialref Info/ref name’/〉〈/info〉〈br/〉〈info〉〈xsl:value2of select=’metadata/spa2 tialref Info/coortype’/〉〈/info〉〈br/〉〈info〉〈xsl:value2of select=’metadata/spa2 tialref Info/p rojname’/〉〈/info〉〈br/〉 〈/xsl:template〉〈/xsl:stylesheet〉转换后的XML文档是H TML文档,为了方便浏览和满足友好的交互性要求,用J avaScript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管理信息系统元数据管理子系统在实际应用中取得了很好的效果,系统满足了元数据操作的基本要求,并具有操作简单、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,而且对开发土地利用领域的其他元数据系统也具有一定的实用性.在实际中,除了在开发土地利用现状管理信息系统时对元数据管理的重视外,还应加强对土地利用现状元数据标准的研究工作,从而能建立起更加科学合理的描述土地利用现状数据的元数据.参考文献(R eferences):[1]　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,1999:70285.The Administrative Center for China’s Agenda21.The R esearch on G eographical Metad ata Stand ard ofChina[M].Beijing:Science Press,1999:70285. 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[4]　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):1492154.CH EN G Ji2chen,ZHAO Y ong2ping.The normaliza2 tion research of geographic information and its metada2 ta[J].J of R emote Sensing,1998,2(2):1492154.(下转第720页)吸引力和凝聚力.使有共同心理认同和共同文化规范的群体形成一种社会关系———它是特定居住地域内的居民产生凝聚力的基础,使居住其内的居民由于共同的社区感而形成和谐的生活气氛.4　江南民居建筑形态的再创造设计中采用的空间及立面构成手法均充满现代气息,结合传统江南特色,以全新的思维及手法创造一种既隐喻中国传统建筑元素又兼具现代建筑特色,拥有“现代”建筑美感,令人耳目一新的建筑形态.形成了清新而鲜明的个性,其朝气蓬勃、别具一格的整体形象,给居民以强烈的感染,使人真正感受到“祥和安宁”的社区氛围.在造型元素运用上,有选择性地使用了转角和出挑阳台,及富有人性化的大面积坡屋顶和露台,并且使用了具有田园特色的烟囱等构筑物.在阳台部位,使用简洁的造型元素,方形和直线形的栏杆并结合穿孔彩钢板来营造简洁明朗的视觉形象.在材质上主要使用彩色涂料和面砖,来表现单体建筑的亲切感,增加整个园区的人性化气氛.5　结　语随着城市化进程的加快,城郊新农居建设是一项十分迫切的任务,同时也是一项非常艰巨的工作.它不仅要涉及到经济政策方面的户籍制度、土地制度、资金投入和产权,物质建设方面的基础设施建设,而且要深入考虑由于农民搬迁而带来的移风易俗、社区场所精神的重建等精神层面上的因素,它是一项十分复杂的系统工程.实践证明,在城郊新农居建设中,尊重自然环境,继承和发扬传统家园归属感,从而提升人居质量的设计理念应是我们所倡导的,同时,对现代江南民居的探索,并进而寻求一种比较理想的现代家园模式,需要建筑师不断的努力,思索,也需要建设方,住户等多方面的共同参与、配合.参考文献(R eferences):[1]　沈克宁,马震平.人居相依———应当怎样设计我们的居住环境[M].上海:上海科技教育出版社,2000:45285.SH EN Ke2ning.MA Zhen2ping.R enjuxiangyi———H ow to Design Our Living E nvironment[M].Shanghai:Shanghai Science and Education Press,2000:45285. 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