新一代三维GIS在自然资源与不动产信息管理中的应用

田萍

（潍坊市不动产登记中心，山东 潍坊 261000）

引言：随着新一代三维GIS技术被不断深入应用，人们对在三维环境下还原现实的要求也越来越高。三维环境还原现实的实现，需要更强大的技术来做支持，从而使数字化的地理数据变成可视化信息。从可视化角度出发来实现相应的功能和需求，与早期二维GIS由计算机制图管理来实现的逻辑是一样的。从实际应用需求的角度看，对“山、水、林、田、湖、草”的综合管理是当前新一代三维GIS在自然资源与不动产信息管理应用中的迫切需求，以往单要素的管理思路和方式显然已不再适用，而满足需求的现实性方案就是从技术层面出发来去实现。

一、关于新一代三维GIS技术

（一）关于全空间模型表达

数据模型是表达现实事物及提升真实性与准确性的基础，在数学问题研究中我们已收获到相同体会。在表现自然资源与不动产空间的问题上，空间数据模型发挥了很好的作用。Super Map 在传统模型表达基础上，如TIN、栅格等模型，推出了三维立体模型，对一些新的元素进行了定义，比如四面体网格，同时针对部分原有内容进行了扩展，比如体元栅格，它们都属于场模型。

1.三维体模型

三维体模型下的自然资源与不动产空间对象表达，所采用的是拓扑闭合的三角网表达方式，主要作用对象包括：建筑物、矿藏资源、地质体（如图1 所示）。以矿产资源为例，表达过程中，我们可以很清晰地看出矿产资源在途中所处于的位置及其形态，同时也包括它所处地质体。但更为重要的是，在三维体数据模型表达下，我们能够对采矿权范围做出明确定义，这对实现精细化管理是非常有帮助的，特别是对于产权体较复杂的管理。

2.不规则四面体网格

比较有说服力的不动产有矿体属性场、地质体属性场（如图2 所示）。针对离散三维点进行插值是建立拓扑连接关系的关键，进而获得地质层的属性场的抽象图，即相应的不规则四面体。在不动产属性表达方面，比如饱和度、渗透率等，则会利用分层设色的方式来进行。

图2

（二）三维空间分析

在新技术支持下，三维GIS空间分析能力得到很好应用，无论是可视化表达，还是深层分析应用，均在实际自然资源与不动产管理中发挥了巨大作用。所包含的内容有：空间关系判断和查询，布尔运算，天际线与剖面线分析，可视域与通视分析，以及坡度坡向分析。

（三）多源异构数据融合

一直以来数据采集技术都在快速地发展，在这样的背景下，产生了更多各种类型的数据，这便使得自然资源与不动产数据的集成和应用上迎来了更多的挑战。那么怎样能够使多尺度、多源以及异构空间数据能够有效地结合起来，从而有效地减少自然资源与不动产平台系统的建设成本、使空间数据的应用效率获得大幅度的提升意义重大。

二、GIS技术的具体应用

现实中的自然资源种类繁多，相应的用途也不一样，所表现出的形态也各异。所以对自然资源进行管理，需要我们从资源的实际情况出发，从自身各项具体需求出发，以及从可实施条件出发来实现。在虚拟环境下完成百分百真实度的自然资源还原，必须借助相应内容新技术，并且发挥新技术优势实现对资源内容的科学管理、管制、维护和治理。

（一）自然资源利用

在二维表达下，诸如坝子之类是很难被看出的，这样便无法获取到详细的耕地信息。在我国某些省份地区，坝子面积还是非常大的，比如云贵地区，其中云南坝子数量多达1000 个以上。面对如此错综复杂的环境和内容，在不改变管理模式和资源获取方式基础上，若想实现对云贵地区坝子耕地信息的精确量算，显然是不现实的。新一代三维GIS技术在解决此类问题过程中发挥了重要作用，在强大的技术功能属性支持下，对云贵地区坝子耕地信息进行量算会更加容易，并且也对科学管理策略的提出给予了有效帮助。

（二）空间用途管制

自然资源与很多应用方面均有着密切关联，比如公共管制、用途管制、生态保护等，这些极具现实意义的应用表达及其内涵均需要在虚拟平台中得到详细体现。在二维环境下，被要求的表达内容与程度均无法表现出来，而三维GIS技术就不同了，在该平台应用中，我们可以采用集中式对比方式，对全部自然资源，或所需要的自然资源对象，与包括公共管制和用途管制，以及生态保护在内的多方面内容进行对比分析，无论是阶段性成果还是结论性对比结果均可被应用于实际管理中，进而成为自然资源管理的主要依据。

（三）地质体管理

在地质体管理方面，需要审视的空间维度会更广，从地上到地下；从局部到整体；从个体对象到整体对象；从广度到深度；从直观到抽象。总之，在三维GIS技术的支持下，我们可以对地质体进行360°的审视。并且更为重要的是，将GIS技术应用于目标内容的虚拟环境中，可以在一定程度上改变原有自然资源体貌特征，如将山川变成平原，将森林变成大山，等等。这一改变对启发新的管理思路具有重要帮助，也提升了管理工作的科学性。

（四）自然资源与不动产

应不同需求，以及结合不同不动产样貌特征，三维虚拟环境下所表达出的效果也有不同。在二维环境下我们已经得知，不动产登记客体信息具备空间属性，有了这一属性作为支持，通过发展三维技术来表达不动产资源体貌特征也就成为可能，比如楼房的高度，需要详细到高多少；比如建筑物的形状，需要准确表达出真实状态下的形状特征，等等。同时还需要注意到，不动产资源联合表达易受环境变化影响，或环境自身发生改变，或人为对环境进行改造，这些均会对不动产建筑产生影响。不动产空间信息在某种程度上会发生改变，这种改变在某种意义上是可以由外而内的，也可以是由内而外的，但无论怎样变化，从无到有，从发生到结束，过程和结果都是“唯一”的，所以在虚拟三维环境下也应该有相应表达效果。事实上，这些内容利用建筑物三维是可以实现的。

（五）地上地下一体化分析

关于新一代三维GIS技术所能够实现的地上地下一体化分析，前面简单提到过。基础城市建设与改造的角度，我们单从地面及以上进行观察和分析是远远不够的吗，这样的建设与改造思路在城市发展初期应用二维虚拟技术还能够获得较好的效果。但时至今日，城市发展已趋向饱和，地上地下资源均在一定程度上得到充分开发和利用，在这样的情况下若想实现科学构建，需要我们能够联系地上地下建设情况对城市不动产情况做出合理分析。面对这样的实际需求，必须借助三维虚拟技术才能够满足。新一代三维GIS技术在地上地下一体化分析过程中扮演了重要角色，我们可以以地面为准线，对同等维度和空间内的地上和地下情况进行分析，进而做出高精确度预测。与此同时，我们也可以利用GIS的精细化功能联系地面微型建筑，如桥梁，以及支持这些微型建筑发挥正常功能的地下设施，如管道线路，对未来发展建设进行分析。

（六）隧道挖掘分析

对地上地下一体化分析已经涉及到地下玩具方面的内容。本节所针对的是地下隧道挖掘，最具代表性的工程便是地铁。作为发展城市交通一个比较重要的方面，以及连接城市一种重要形式，地铁实现了大规模的人流运送，以及微型物流运送。当然，在某些城市的铁路建设中，隧道挖掘也很好地实现了大型物流运送，为地区经济发展做出了贡献。很明显，如果我们能够将新一代三维GIS技术应用于隧道挖掘工程中，对提升工程效率和质量将有重要帮助。另外需要指出的是，隧道挖掘工作会更多涉及到自然资源，包括自然环境建设与保护，从这个角度看，隧道挖掘对实现自然资源管理与不动产管理的相互关联是很有帮助的。在微观上，挖掘尺度与丈量面积是隧道挖掘工程中比较重要的一个环节，在三维虚拟环境下，应用强大的GIS技术可省去大量的人力物力，通过联系实际信息与构造模型，很容易获得真实准确的数据，从而提升工作效率，也在一定程度上提升了工程的安全性。

结束语：

本文首先对新一代三维GIS技术的某几个重要应用环节做了阐述，然后结合实际应用需求与实际情况，分别从多个方面对新一代三维GIS技术在自然资源与不动产信息管理中的应用进行了分析。从技术角度将，新一代三维GIS可以帮助人们实现当前来自很多方面的发展需求，但随着愿望的逐渐满足，会有更多新的额应用需求出现，所以，不断创新和发展思维GIS技术，对人类发展与城市建设具有很重要的意义。