不动产空间数据二三维一体化存储与表达关键技术研究

徐翔 孙云 凌达

摘要：本文以不动产登记工作对三维GIS的需求为出发点，对不动产空间数据二三维一体化构建原理及方法进行阐述，分析不动产空间数据二三维一体化统一存储与可视化表涉及的关键技术，为实现二三维统一存储管理和三维场景无插件场景展示提供依据，为不动产统一登记发证和权属管理提供技术支撑。

关键词：二三维一体化;GIS;不动产;空间数据;

0 引言

不动产登记制度是国家机构改革以及政府职能转变中一项重大改革任务，权籍调查作为不动产登记的前提，是服务和支撑不动产登记工作的核心。2015年3月，《国土资源部关于做好不动产权籍调查工作的通知》明确各地应结合实际，建立不动产权籍调查管理系统，满足对不动产权籍调查中图形数据、属性数据和档案等成果的一体化存储与管理，为不动产权籍调查的有序开展提供科学支撑。

由于不动产登记数量大、历史关系复杂、来源多，且不动产权籍调查基础地理信息数据多为矢量数据（点状、线状及面状数据），随着不动产管理工作需求的不断提高，二维管理模式难以解决现有不动产登记信息定位难，房屋二维矢量图形不完整等问题，无法精细化表达不动产垂直方向上的分层结构[1]。针对以上问题，国内外众多研究人员提出不同场景和应用方向上的三维GIS解决方案[2-4]，将高程数据与栅格纹理的叠加，能更加直观、形象的反应不动产及周边地物情况，满足复杂空间权利的不动产权籍管理，为不动产登记三维表达提供新思路。

1 二三维数据构建

不动产三维模型的构建包括基于二维矢量数据集进行不动产产权三维重建以及通过无人机倾斜摄影构建的实景三维模型。

1.1 不动产产权三维模型构建

不动产产权三维模型的构建需要结合目前主流的GIS产商（如ArcGIS、MapGIS平台）提供的3D建筑物创建工具。构建流程为：首先，以不动产自然幢空间要素为参考，根据不动产分层分户数据，对层要素、户要素集进行匹配，将楼层要素叠加生成二维矢量数据集;其次，通过二维数据集关联不动产统一登记成果中的自然幢要素、宗地素和分层分户要素生成房屋轮廓面，依据房屋实际的高程信息伸轮廓面，将二维数据集拉伸成具有多层次结构的三维白模;再次，根据建筑物实景图片获取建筑物的对应的纹理及特征信息，进行模型的贴图。最后，以不动产单元号为关联字段，将房屋三维模型与不动产登记权属信息进行关联，完成基于二维矢量数构建不动产产权三维数据。

1.2 三维实景模型構建

通过无人机倾斜摄影数据的采集来构建三维实景模型。首先，通过无人机获取倾斜摄影数据，基于倾斜影像的空中三角测量技术获取DLG数据以及范围高程数据;其次，根据DLG进行房屋三维白膜的批量拉伸;最后，对倾斜模型进行属性关联、质量检查，完成大场景实景三维模型的构建。

2 二三维一体化数据统一存储

对不动产登记成果数据建立统一标准，即将不动产成果数据按照要素类型分成多个数据集进行存储和管理。在数据集的基础上，通过制定规则，进行合理分层（将图幅按照要素类型分成不同的图层）和适当分区（即将多个图幅相应图层的数据分块）来提高对海量不动产数据的存储、查询和管理，数据存储以对象-关系型数据库保存系统工作过程中产生的海量空间数据。

对于矢量数据，按照类型可将点数据、线数据和面数据统一通过 ArcSDE 存放在 Oracle 中，数据表之间通过不动产单元号进行逻辑关联。

对于栅格数据，主要包括影像数据、纹理数据和DEM数据，在存储时进行分块处理，有效地减少数据的传输速度和效率。

对于不动产三维数据，在进行二三维一体化数据统一存储设计时，需将不同类型的数据进行统一。对于不动产产权三维模型数据的存储，可以直接在二维数据原有属性外，增加分层分户空间数据和房屋三维模型单体单元的层高、高程、纹理等信息内容，便于简化存储空间。而对于三维实景模型数据则采用通用的空间数据存储格式（如.GDB格式），通过与不动产登记权属信息的关联，实现二三维一体化数据统一存储和同步编辑。

3 二三维一体化不动产数据表达

3.1 二三维一体化不动产数据表达思想

由于不动产基础数据、权籍数据空间尺度的不同，不动产登记数据的表达可以归结为大尺度数据表达和小尺度数据表达。大尺度数据包括不动产权籍数据和三维倾斜摄影数据，通过权籍调查数据与三维倾斜摄影数据的关联，宏观地展示房屋的空间位置和周边地形地貌。小尺度数据主要是不动产产权三维数据，基于房屋分层分户图，用于展示房屋结构和权属范围。

二三维一体化不动产数据表达的核心思想即在宏观范围内大尺度展示房屋及周边地物三维信息，通过点击任意位置房屋倾斜摄影模型，即可转入到不动产产权三维数据，小尺度精细的展示不动产权属信息及范围权利登记状况，以此实现不同尺度场景切换及展示。

3.2 二三维一体化显示一体化

目前，二维 GIS表达主要是通过GDI对矢量数据进行绘制，而三维 GIS 则采用三维渲染引擎技术实现数据的可视化表达。

为保证二三维联动联动显示的效率，本研究采用 OGRE 渲染引擎统一渲染的方法，当用户点击倾斜摄影模型时，直接通过三维引擎进行正交投影切换到小尺度地理场景，当用户进行模型操作时，可通过屏幕坐标和模型元数据进行投影变换，从而实现二、三维数据一体化显示，进一步提高联动的显示效率。

3.3二三维一体化数据一体化

本研究以数据驱动的方式来实现二、三维数据的一体化联动显示。即当对二维视图的数据进行编辑时，更新过的数据以统一的数据格式存放于数据库中，通过标识码的匹配对数据库中的源文件进行覆盖，完成数据库中的数据编辑更新，二、三维数据通过渲染引擎，经过投影变换更新三维场景的数据并显示，以此实现二三维数据的一体化显示。

联动过程中，可以通过分级设置二、三维场景的刷新率，二维场景的刷新率主要以满足最低需求，同时略高于最低需求为准。在更新过程中，只更新变化的区域（如更改模型的颜色，只需要更新颜色对应的数值而不需要修改地物符号），以此节约资源用于三维场景的绘制，从而提高二、三维一体化渲染整体显示效率。

4 结语

本文以不动产登记工作对三维数据的需求为出发点，论述了二三维一体化数据的构建，研究二三维一体化数据存储、显示以及二三维一体化数据一体化的技术方法，为长期以来由二三维数据资源整合难、数据难以实现一体化存储等各种问题提供了一种解决思路，为不动产领域提供了一项新的探索。

参考文献

[1]袁静.二三维一体化不动产管理平台设计与实现[J].现代测绘，2021，44（1）：60-64.

[2]朱庆.三维GIS及其在智慧城市中的应用[J].地球信息科报，2014，16（2）：151-157.

[3]张赐，吴健平.基于AE的校园房产三维GIS系统开发与研究[J].计算机技术与发展，2011，21（2）：215-218.

[4]罗新茂，柯新利，娄四平，等.基于Super Map GIS的高校三维可视化房产管理信息系统的设计与实现[J].湖北科技学院学报，2009，29（3）：121-123.

[5]黎慧斌.不动产登记成果二三维一体化应用关键技术研究[J].测绘与空间地理信息，2019：188-189.

作者简介：徐翔（1986-），男，云南，工程师，2002年毕业于昆明理工大学，主要从事与测绘地理信息、软件系统研发相关的工作。