l、前言。
关系模型、网络模型和层次模型以及特殊情况下的混合模型是信息系统描述组织信息的几种基本数据结构模式，其中关系模型是关系型数据库的核心数据组织模式。关系型数据库管理技术的普遍应用，使得计算机技术在信息管理领域得到了广泛的应用，在全世界人类生产生活的领域建立了各种各样的信息系统。 计算机技术发展是一个循序渐进的过程，计算机专家们首先在技术难度较低的，以字符信息为特征的属性信息关系型管理领域取得了十分成熟的设计开发经验。由于空间信息（SD）的关系型存储管理一直以来是一个难度很大的技术领域，长期以来，空间信息的管理一直采用层次模型进行管理，导致了以管理空间信息为主要特征的GIS系统管理技术长期以来存在许多难以逾越的障碍，严重制约了GIS技术的普遍推广与使用。 近年来，随着数据库管理技术的进步，使得空间信息的关系型存储与管理的难题得以解决，以 ESRI公司 ARCSDE为典型代表的空间信息的关系型存储与管理的引擎应运而生，截止ARCSDES．1版已经十分成熟的解决了海量空间信息的关系型存储与管理问题，因此，以往制约GIS技术的瓶颈被彻底打破。在这种技术背景下，我们基于 Oracle8I与ArcSDES开发了全关系型的《南京房产图形管理系统入本文通过对《南京房产图形管理系统》的设计思想与开发手段进行分析，总结了层次模型GIS系统的技术不足，分析了全关系模型GIS系统的优点，为GIS技术的应用与发展作出了有益的尝试，迈出了突破性的一步；同时，结合实际研究了全关系模型GIS系统对信息技术应用和房产测绘业务的深刻影响。2、层次模型GIS系统空间信息管理技术的不足。
过去由于空间信息的存储与管理非常困难，地理信息系统（GIS）专家们，为了适应当时的技术条件，将信息区分为空间信息与属性信息。空间信息采用层次模型管理，属性信息采用关系模型管理。这种形式的GIS系统以ESRI公司的ARC／INFO7．3以前版本系统和基于它二次开发的最具代表性。所用的关系型数据库包括INFO、ORACLR、DBZ、MSSqlsery－er和ACCESS等。这种混合结构的系统存在许多致命的问题： （1）系统结构层次不分明。 信息系统按照结构层次区分通常包括C／S结构系统、B／S结构系统、混合结构系统和单机系统。基于ARC/INFO7.3以前版本二次开发的各种GIS应用系统是一种结构很难清楚描述的系统，既可以是单机系统，又可以描述成一个网络文件系统，或者系统的属性信息管理部分是C／S结构，空间信息管理部分是网络文件系统或单机文件系统。 （2）安全性差。 通常系统的安全性由物理层安全、交互层安全。逻辑层安全、应用层安全和表示层安全等安全层次构成。层次模型GIS应用系统从理论上讲有多种安全权限管理措施，但这样的系统是一种混合结构系统，在数据量大时，系统管理的权限与数据管理的权限很难设定和控制。例如，要对数百万个不同用途的空间信息文件进行访问权限设置，从现实情况看，基本无法做到。 （3）空间信息与属性信息一体化管理难度大。 层次模型GIS系统将信息区分空间信息与属性信息强调了两类信息的差别，系统中图属交互的术语与操作很多，但是，图属一体化管理与操作却是一个无法解决圆满的难题。 （4）不能适应信息利用网络化的要求。 由于网络带宽的限制与文件系统的安全性限制，层次模型GIS系统在局域网、广域网，尤其是因特网上进行数据操作速度与安全性无法保证。 （5）不能实现空间数据的真正无缝管理。 在GIS系统标中，实现目标区域的图形无缝拼接，是用户进行跨区域数据操作与分析的基本要求。层次模型GIS系统管理的最小信息存储与管理单元是描述小范围地理信息的文件组，每个小范围地理信息文件组都是由一系列基本的点、线、面信息实体组成，这就决定了层次模型GIS系统所描述的信息的连续性较差。若对目标区域的地理信息进行综合操作和分析，必须将目标区域的所有的地理信息文件组全部载入当前内存才能进行，这与计算机硬件的效率产生直接矛盾。为了解决这个问题，以ESRI公司的ARC／INFO7．3以前版本软件为典型代表，提出了Library（图库）的概念、Index的概念和Coverage的概念，以Coverage为基本的地理信息文件组单元，以 Index作为数据管理框架，以屏幕显示控制内存载入信息技术为手段，构造了一种‘逻辑无缝图’管理技术，这种逻辑无缝图管理技术访问数据的冗余度高，不是真正意义上的无缝图管理。 （6）历史数据管理思路复杂难度大。 以地理信息文件组为最小管理单元的层次模型GIS系统，在处理信息文件组上的某一个或几个点。线或面实体信息时，如果要保存者的点。线或面实体信息，必须将老的点、线或面实体信息写入新的存储历史信息的文件组，并记录相关的操作信息、管理位置信息和时间信息，使得历史数据管理变成了一个高难度的技术。 （7）空间信息分层物理化，可操作性差。 地理信息文件组是由一系列描述实际地物的文件组成，由于计算机文件概念的限制，即属于A文件的信息在维持A文件信息完整的前提下不能分割给B文件，即使强行分割也速度很慢，因此，在层次模型GIS系统中，通常预先将要分层管理的不同层面信息物理分割为不同的文件，如基于ARC／INFO7．3的城市房产图形管理系统的Coverage包括了房屋文件，房屋附属线文件，交通层文件，水系层文件，独立地物点文件等一系列文件，导致一个系统可能管理了几百万，甚至上千万个碎小的文件，既不便于管理也不利于操作并且层次一旦划定就无法重新组合。3、全关系模型GIS系统的基本技术特点。
全关系模型GIS系统与层次模型GIS系统在空间信息管理技术路线上的差别主要存在于数据管理层，以及由于管理层的差别导致的系统应用层的开发技术与操作等方面的不同。 （1）系统结构。 由于空间信息与属性信息在底层关系型数据库中存储和管理的一致性，全关系模型GIS系统的系统结构与MIS系统结构一样可以清楚的划分为C／S结构，随着WEBGIS技术的进一步成熟还可以构造成用途广泛的BS结构。如基于Oracle8I和ARCSDES的《南京市房产图形管理系统》的结构就是C／S结构和BS结构的混合结构。 （2）系统风格。 地理学构成了全球知识体系的基本结构，地理信息是人类社会生产生活各类信息的基础信息。从这个意义上讲，随着计算机技术的发展，信息管理系统划分为GIS系统、MIS系统等各种系统的界线将越来越模糊，GIS系统风格的MIS化，MIS系统风格的图形化，是当今信息系统发展的明显趋势。 现在空间信息与属性信息的最大区别，对用户而言，主要在表示层空间信息被描述成图象，而属性信息被描述成表格文字。GIS系统的应用层包括了被描述成图象的空间信息的操作和被描述成表格文字的属性信息的操作， MIS系统一般只包括被描述成表格文字的属性信息的操作。 （3）空间信息存储方法。 全关系模型GIS系统的空间信息的存储方法是与计算机技术，尤其关系型数据库的存储技术息息相关的。当前在各种专业的数据库管理系统中都提供了存储图形、图象等大数据的长二进制的数据类型，如mSSqlserver7中的Image数据类型，Oracle中的longraw数据类型。因此，不管是以ARCSDE为空间数据引擎的空间数据存储还是Oracle本身带的空间数据引擎空间信息在数据库中存储，最终是以longraw数据类型字段对空间信息中的点、线、面实体对象进行存储。 此外，空间信息也可以根据空间信息分为点、线、面三种基本特征，点是一组X、Y坐标，线段由两个点构成，面由多条线构成的基本原理，将空间信息分解为一系列描述特征的字符信息和描述特征关系的字符信息，从而实现空间信息的关系型管理。 （4）空间信息管理机制。 空间信息的数据库存储机制，决定了空间信息的关系型管理模式。空间信息的数据库存储导致空间信息管理机制在两个层面发生变化。 一方面，在物理层面，空间的图形信息将与属性信息共同存储在一个数据库的不同二维数据表中，或者同一个二维数据表的不同字段中，也可以存储在不同的数据库的不同的二维数据表中，消除了空间信息与属性信息的差别； 另一方面，在逻辑层面，共同存储在数据库的二维表中的空间信息可以通过数据表之间的关联建立逻辑管理关系，如ARCSDE建立的SDE数据库中包括了存储空间信息的F表和存储属性信息的A表以及用来描述F表与A表关系的关联表，管理并发操作表等系统管理表。就具体的应用系统而言，如《南京市房产图形管理系统》的数据库中还包括业务字典表、逻辑层次设置表、符号库、注记设置表、权限设置表等专业应用数据表。就管理机制而言，系统管理表描述了空间信息表之间的管理关系，专业应用数据表描述了空间信息表内部字段对象的属性、方法、意义和关系等信息。 空间信息关系型管理的直接结果就是GIS系统中空间信息的管理可以按照MIS系统的设计理念进行设计。 （5）空间数据实现了‘物理无缝’与‘逻辑分层’。 全关系模型GIS系统中，可以将目标管理区域的空间信息的点、线、面对象分别集中存储，如《南京市房产图形管理系统忡，建立了房屋图形表（面对象表），线状地物表和点状地物表，将目标管理区域——南京市的房产图形数据分解为点、线、面对象分别存储在对应的表中，在数据存储层面上完全实现了物理无缝。数据最小存储单元为点、线、面对象，大大的提高了数据的连续性。图形的分幅分丘管理，按坐落管理，按坐标范围管理等统统变成了一个逻辑概念，用户可以根据自己的要求获取目标管理区域内任意要求的无缝图进行操作。 将目标管理区域的空间信息的点、线、面对象分别集中存储，同时在数据表中使用多个字段来描述每一个点、线、面对象的层号。符号编码、数据当前状态、操作时间等信息，使用户可以根据自己的要求任意层号的图形，也任意可以定义层次组合，从而实现了空间信息的逻辑分层，大大提高了操作的灵活度。 （6）历史数据管理方法。 由于GIS系统中空间信息的管理理念的MIS化，从而可以将MIS系统中‘案件记录’的概念引入到GIS系统中空间信息的点、线、面对象的操作中。使点。线。面对象信息记录的操作与MIS系统中‘案件记录’操作一样，加入对象记录的状态标识和操作时间，就轻松解决了GIS系统中空间信息的历史数据管理问题。如在《南京市房产平面图管理系统》房屋图形表（面对象表），线状地物表和点状地物表中均实际了对象状态标识字段一当前状态，当前状态的值包括：l一现存；2一图形修改；3一属性修改；4一对象删除。(7）信息并发访问控制。
全关系模型GIS系统采用C／S结构或BS结构，使系统的信息并发访问控制技术变得十分重要。在ARCSDE的系统表中，定义了几个专门进行并发控制的信息并发访问控制管理表，信息并发访问控制管理的基本原理是使用一个表记录特征信息表当前操作的对象记录的编号，从而锁定正在操作的记录，操作完成解除锁定，其他用户操作数据时，首先检查信息并发访问控制管理表，如果对象记录已经被锁定则不能操作，同样对对象表的并发访问控制原理也是如此。此外，在《南京市房产平面图管理系统》中，结合系统业务管理特点通过设置操作员的数据访问权限降低数据并发访问的可能性实现信息并发访问控制。 （8）权限管理。 权限管理是系统管理的核心，在不同的信息管理系统设计与开发中设置了许多不同类型的权限管理手段，如在ArclnfO7．3中设置了系统管理等五级权限。在许多MIS系统中还会设置许多数据。流程、业务类型等控制权限，但是不管如何复杂，归纳起来常用的权限管理包括两个方面：一方面是设置管理系统功能的权限，另一方面需要设置管理数据的权限。如《南京市房产平面图管理系统》中设置了包括控制系统功能组合的系统使用权限和数据使用权限。根据系统使用权限，用户可以获得不同功能组合的系统，这也是组件GIS的组件式开发方法的显著优点。根据数据使用权限可以控制用户的数据操作范围和操作类型、层次等。4、基于Oracle8I与ArcSDES的《南京市房产图形管理系统》的基本技术特点。
基于Oracle8I与ArcSDES的《南京市房产图形管理系统》是典型的全关系型GIS系统。系统结构为C／S结构（如图1），服务器端为Or－acle8I与ArcSDES，客户端开发平台为Ar－cMap＼MapControl、vb6、VC＋＋，系统开发采用组件式开发方法，系统在数据存储、组织体系等方面具有全关系型GIS系统的典型特点。 （1）空间信息存储单元最小化为点对象。线对象和面对象； （2）属性信息负载在对象之上成为空间信息对象的附属属性，消除了层次模型GIS系统中存在的图属信息交互的问题； （3）点对象、线对象和面对象信息在表中的连续存储，实现了目标区域空间信息的物理上的无缝拼接，消除了过去的按图幅号物理分割空间信息的缺陷，实现了空间信息管理的‘物理无缝和逻辑分割’；
（4）实现了同类对象信息分层管理‘逻辑化’，空间对象操作‘案件化’和空间信息历史数据管理的对象状态标识； （5）客户端软件风格‘MIS’化，空间信息操作风格‘CAD’化； （6）系统的数据组织体系分物理组织体系和逻辑组织体系。a．物理组织体系
b．逻辑组织体系
系统空间信息按纵向逻辑分层，横向逻辑分块的思路设计，系统逻辑组织体系5、全关系模型GIS系统技术的应用对信息系统技术应用和房产测绘业务的影响。
全关系模型GIS系统技术的研究与广泛应用将对信息系统的研究开发，信息应用乃至相关行业的传统业务模式造成深刻的影响。全关系模型GIS系统技术的研究与广泛应用将对信息系统的开发技术的影响。
a.全关系模型GIS系统实现了空间信息与属性信息的一体化关系型存储管理，使得空间信息与属性信息在数据通讯的交互层具有一致性；
b．空间信息与属性信息物理层面的融合和交互层的一致性，以及各类信息系统开发工具和方法日趋一致，如组件式面向对象开发方法，使全关系模型GIS系统与各类业务办公MIS系统的集成开发成为可能，并且现实可行；
C．信息系统集成开发，使人们可以按照自己生产生活的感性认识要求，利用计算机技术集成管理空间以及与空；司有关的任何信息，如以全关系模型GIS系统概念建立的房产图形管理系统可以与房屋有关的任何业务系统，如房产交易系统，房屋产权登记发证系统，房产档案系统，房屋拆迁管理系统等，进行集成开发，以房屋图形为基础管理与房屋有关的任何业务信息，如房产交易，房屋产权登记发证，房产档案等信息；
d．随着网络技术的迅速发展，基于互联网的信息共享变得日益迫切，因此，全关系模型的BS结构的空间信息与属性信息完全融合的集成的全新概念的信息系统将是当前和未来一段时间内发展的重点。
全关系模型的基干 Oracle8I与 ArcSDES的《南京市房产图形管理系统树房产测绘业务模式的深远影响。a．全关系模型的基于Oracle8I与ArcSDES的《南京市房产图形管理系统》实现了空间信息物理上的无缝管理和分层分块的‘逻辑化’，从而沏底改变了房产平面图测绘分为新测和修补测的概念。由于在无缝管理技术的支持下，系统管理的目标区域，如南京市，在计算机中就是一张‘大的图纸’，目标区域内，新建、拆除房屋和其他地物，作业员需在这张‘大的图纸’上增加、删除、修改这些地物对象即可，这与南京市本身就是一块完整的土地，在这个范围内，不管在什么地方新建、拆除房屋和其他地物，无非只是修改南京市的地物地貌特征而已，基于这个概念，对于目标区域进行的房产测绘都是‘修补测’，当然其他行业的测绘也是如此；
b．由于目标区域在计算机中就是一张‘大的图纸’存在，所有的房产测绘都叫‘修补测’，那么，所有的房产测绘统统可以按修补测的方法进行，野外全站仪加测绘绘图软件的模式将在房产测绘中变得无足轻重。理论上讲，未来进行房产测绘GPS加手持测距仪或钢卷尺加记录板可搞定房产测绘的～切工作，由于在‘大的图纸’使用GPS采集房角点，界址点和地物关键特征点，使得房产测绘中，控制测量工作也可以取消；
c．全关系模型的基于Oracle8I与ArcSDES的《南京市房产图形管理系统》实现了空间信息物理上的无缝管理和分层分块的‘逻辑化’，使得以往构成房产业务管理基石的分幅、分丘编号失去了过去地块物理分割的意义，分幅、分丘编号与其他属性一样都属于空间对象的普通属性，其目的是为了管理资料的需要而设立的一般意义的关键字，这与我们的前辈设立这种关键字的本意完全相符；
d．由于全关系模型的基于Oracle8I与ArcSDES的辅京市房产图形管理系统》是C／S结构，也可以是B／S结构，因此，远程的多用户使用成为可能，又由于目标区域‘大的图纸’有参考坐标系，任何用户只要在这张图纸上操作，其数据就自动属于这张‘大的图纸’，而不管用户操作的是什么内容。这与城市有规划、土地。房产力政等多个部门在管理整个城市，各自内容不同，但管理对象都落在目标城市的地域内是完全一致的，从这个意义上讲，信息融合与信息共享是必然趋势；
e．由于全关系模型GIS系统与MIS系统可集成开发，基于 Oracle8I与 ArcSDES的《南京市房产图形管理系统》必将会成为所有房产业务系统的基础。
f.由于全关系模型GIS系统实现了空间信息物理上的无缝管理和分层分块的‘逻辑化’，使得任何城市不管现在有没有完整的城市房产测绘数据，只要主管部门的业务需要都可以先建立相应的基于Oracle8I与ArcS－DES的（（市房产图表管理系统》，然后根据需要不断的往系统数据库里添加数据即可，至于图丘号信息和其他信息，用户根据需要可任意添加，只要开始定义好结构，编码规则即可，如：可以根据已有档案的档案号反过来设置房屋的图丘号。这与划块地皮逐步建设一个新城市概念上完全一样。
6、结语。
本文对全关系模型GIS系统研究与应用进行了综合研究，通过对比层次模型GIS系统的不足和全关系模型GIS系统的特点，以基于Oracle8I与ArcSDES的《南京市房产图形管理系统》为实例，了解了全关系模型GIS系统的优点，明确了GIS系统技术发展方向，同时研究了全关系模型GIS系统对房产测绘业务的影响，欢迎广大同行批评指正。 （作者工作单位：南京市房屋产权监理处）