基于三维可视化的地籍管理技术研究

赵坤

摘 要：以地表为核心的国土权利法规和地籍管理方式，已经不能满足人们对三维空间的占用与使用，特别是当与同一土地表面、地下相关的空间归属权不同时，基于二维地表的传统土地登记和地籍系统将无法清晰的界定土地的权利空间。全景真三建模通过航空摄影的方式获取多角度倾斜影像和激光点云数据，快速自动化的建立地面三维模型，真实反映城市三维影像，作为近几年快速成熟的新技术，其真实、完整、高精度三维数据受到越来越多地理空间信息应用单位的追捧。

关键词：真三维 地籍 产权

中图分类号：P273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0007-02

1 地籍管理现状

目前我国城镇地籍管理是以宗地为基础的二维平面地籍管理方式，主要记载国土资源在二维平面空间的信息。二维基础数据已覆盖了全国大部分省市，而且在应用上形成了较完善的体系。以地表权利为核心的地籍，其理论基础是同一宗地在垂直方向上的权籍一致性。在二维平面空间，通常采用投影方式或根据建筑面积分摊方式，将三维权利实体投影到二维平面上，以投影或分摊的方式来代表其权益范围进行登记。

2 存在的问题

随着城市和人口的不断集聚，城镇人地矛盾日趋紧张，为集约用地，土地利用的立体化趋势越来越明显。以地表为核心的国土权利法规和地籍管理方式，已经不能满足人们对三维空间的占用与使用，特别是当与同一土地表面、地下相关的空间归属权不同时，基于二维地表的传统土地登记和地籍系统将无法清晰的界定土地的权利空间。几个使用者共同使用一块地并且相互之间界线难以划清的情况定为一宗地，称为共用宗地。大多数的共用宗地只是在水平面上无法划清界线（如地下管线、高层建筑），比如在对城市中林立的高层建筑进行内部权利划分和管理时，利用二维空间数据难以满足应用需求。一方面国土主管部门无法对其权属进行清晰管理，另一方面权属界定由于没有明确的保障，引发了很多权属争议事件。

3 地籍管理新要求

国土资源是一个多维度、多空间的概念，包括了土地、矿产、地质风貌及其所承载的基础设施和生产生活环境。还有其他很多领域，涉及到地表、地上及地下，如城市土地立体利用、立体地价评估、空间权、地下空间权的使用等，都必然会涉及到土地的三维特性，也有必要在国土资源管理中得到反映。从税收地籍、产权地籍和多用途现代地籍的演变过程可以看到国土资源利用模式变迁的轨迹，但这个变迁过程仅停留在国土资源平面利用的范畴。从资源利用效率来看，国土资源利用由粗放型逐渐向集约型转变，这个变化也必然要在国土资源管理中得到体现，而直接体现这一变化的方式就是建立三维国土资源模型。

4 三维技术

目前三维市场主要有3种主流三维构建模式：传统建模、三维实景（街景）、全景真三维建模。

人工建模通过单个建模再场景整合，经过多年发展技术成熟，主要表现在三维场景的美观上。但技术路线决定了数据先天的缺点。（1）由于虚拟建模，造成了大量城市信息缺失，即使精细建模也只是对重要建筑、重要区域进行精细表达，无法做到城市完整信息的真实还原。（2）精细建模的模型可以用Lidar来保证，但其纹理多通过人工拍照获取，对于高层建筑纹理基于通过复制形式贴上去、这就决定了三维模型上每个点的精度无法保障。

三维实景即为街景，2007年goolge为解决虚拟三维建模向真实的三维影像过渡，而提出一项技术。街景是一种通过街景车拍摄街道两旁360°的照片，然后将这些照片经过处理上传至网站，供访问者浏览。这与2D平面地图形成了强烈的对比，使原本无聊的地图更加生动，更有阅读性和娱乐性。但街景作为过渡性技术，其他技术特点也局限了其应用的范围。（1）街景只是沿街的信息，无法对整个城市空间进行完整的体现，如非沿街区域、小区内、院内，即使沿街区域，由于中国城市沿街植被较多的特点，也无法对沿街的信息进行完整的采集。（2）街景做为360°拼接的照片，无法对空间体进行三维旋转浏览、三维空间分析，也决定了其应该范围只能局限在互联网（公众浏览）、城管（沿街部件管理），无法在GIS行业进行深入应用。

全景真三建模通过航空摄影的方式获取多角度倾斜影像和激光点云数据，快速自动化的建立地面三维模型，真实反映城市三维影像，作为近几年快速成熟的新技术，其真实、完整、高精度三维数据受到越来越多地理空间信息应用单位的追捧。

在全景真三维影像建模生产工艺中，机载激光雷达技术（Lidar）是保证数据精度的关键。机载激光雷达技术是集成激光测距技术、计算机技术、惯性测量单元 （IMU）/DGPS差分定位技术于一体，该技术在三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破，素有“精度之王”的美誉，作为近几年在测绘领域快速获取空间数据的新型技术，成为三维城市建设的一把利器。激光扫描对天气情况要求低，雾霾天也可以进行作业，这在国内当前天气环境下无疑是最好的选择，其高精度的特点也保证了三维数据精度的可靠性，长久以来三维建设因为没有测绘精度保证，三维应用都停留在展览、显示等层面，没有深度的行业应用。全景真三维技术也真正解决了长久以来三维数字城市建设“中看不中用”的尴尬局面。

基于3种主流的三维技术本身特点，针对大量国土资源土地登记、征收、出让、开发等管理要求，全景真三维建模无论在是数据的精度上保障地籍权属清晰界定、土地登记管理，还是在为其它各部门数据共享、构建国土管理”一张图”，都有先天的技术优势。

5 真三维国土资源管理

5.1 二三维地籍管理

随着城市聚集效应加强，土地利用强度越来越大，城市空间向立体化利用延伸，各综合性大楼、建筑综合体、地下停车场、地下商场、通信设施等遍布地上、地表、地下空间，由于分层开发利用，造成分层属性不同的权利人，给当前基于二维宗地的地籍管理制度提出了挑战。

采用二维地籍与三维地籍的混合管理模式，二维地籍登记中不能解决的复杂权属情况则能够通过三维系统进行登记，形成二维宗地平面与三维体宗地的混合管理方案。

5.2 不动产登记

我国的不动产登记是由土地、房屋、水利、海域、林业及农村承包土地组成的。目前土地登记制度中存在着大量的土地利用登记缺失状况。诸如商业高层建筑内部权属信息复杂、建筑顶部建造的通信设备、日益增多的电缆设施等。

建立基于倾斜影像和Lidar的真三维模型，Lidar直接获取模型三维坐标，三维登记地籍图通过界址点、界址线、界址面描述宗地的立体几何特征，并具有明确的方向性，三维宗地以体宗地为基本单元，用体积度量，精确描述立体空间中的三维产权体。按照不同楼层的实际情况进行地籍登记。通过这种方式将建立三维地籍库，反映三维产权体的基本情况，相比传统二维地籍库的信息要丰富许多，能够清晰的界定地表、地面、地下立体空间的权利，如图1所示。

5.3 三维地籍综合管理

利用三维地籍库，系统能够进行综合查询，实时准确的掌握任意体宗地的平面和空间土地登记情况，当输入土地使用者名称时，系统会自动切换到需要查询的宗地，用三维立体图像展现积宗地土地利用情况，并采用列表方式显示土地使用者名称、土地坐落、宗地面、土地证号等信息。同时，该功能还能显示共用宗地中土地使用者的基本用地信息，如宗地分割登记情况，当鼠标指向小区内某栋建筑物的任意区域时，系统就会自动告知该土地使用者的名称、分摊土地面积、土地用途、土地使用期限等主要信息。该功能将实现空间产权的清晰化管理，能够真实反映土地利用的空间分布情况。

5.4 地籍动态监管

通过实时动态监控系统，能够自动跟踪和监控新增建设用地审批项目，审批地块颜色会随着项目的进展而变化，清晰地显示建设项目获批后，宗地空间内部建筑物及权籍信息的变更过程，在建设方案的建筑高度、容积率等指标与登记信息发生出入后，系统将自动报警，真正有效地实现了对土地利用审批项目的全周期、立体化监管。

6 结语

全景真三维地籍管理作为国土行业最新的信息化手段，按照地理三维坐标组织管理空间信息，将地下、地表、地上等要素的空间信息和属性信息进行准确划分界定，生成真实的三维场景，为建立城市空间信息与国土资源管理登记提供了高效的三维模拟平台。基于三维可视化环境的土籍登记、信息查询统计分析，为业务部门和各级领导提供精细化的工作平台和科学的决策支持，极大提高了国土部门管理水平和工作效率，为城市经济发展和建设发挥着巨大的经济效益。

参考文献

[1] 艾东，朱彤.土地立体利用与三维地籍[J].国土资源科技管理，2007，24（5）：126-131.

[2] 胡珏.面向我国城镇地籍管理新需求的地籍空间对象模型研究[D].杭州：浙江大学，2008.

[3] 张玲玲，史云飞，郭仁忠，等.三维地籍产权体的定义与表达[J].地球信息科学学报，2010，12（2）：207-213.