三维技术在长江干流自然资源确权登记中的应用

柴洁

(重庆市勘测院，重庆 400021)

1 引 言

目前，测绘地理信息技术中的三维GIS技术在自然资源领域的应用越来越广泛、深入。近十几年来，国内外学者先后在三维空间数据模型[1，2]、新一代三维数据融合和三维空间分析及可视化表达等理论层面获得了长足进展，随着自然资源的相关领域，如地质矿产、房产地籍、森林管理[3～8]等行业部门中三维GIS系统的不断建立，该技术正越来越多服务于行业项目和实际应用中。

为推进自然资源确权登记法治化，建立归属清晰、权责明确、保护严格、流转顺畅、监管有效的自然资源资产产权制度，实现山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理，自然资源资产产权制度改革不断深化，自然资源资产的空间属性日益凸显，传统的二维视角和思路亟须向三维转变，在卫星遥感和三维空间信息化技术的推动下，自然资源管理手段也在从二维向三维拓展，自然资源管理已经在三维时代的最前沿。陆昊部长明确提出：“自然资源登记等系统要由二维系统变成三维系统”，只有实现各类自然资源在三维空间上的分布，才能解决二维空间重叠的问题。

2 任务要求

自2017年起，国家以点带面探索自然资源确权登记方法，并出台《生态文明体制改革总体方案》《自然资源统一确权登记办法(试行)》《深化党和国家机构改革方案》《关于统筹推进自然资源资产产权制度改革的指导意见》《自然资源统一确权登记暂行办法》《自然资源统一确权登记工作方案》《自然资源确权登记操作指南(试行)》等一系列政策文件，将自然资源确权登记工作逐渐由顶层设计、试点探索走向制度落地。

按照《自然资源统一确权登记暂行办法》，以不动产登记为基础，充分利用国土调查成果，首先对国家公园、自然保护区、自然公园等各类自然保护地，以及江河湖泊、生态功能重要的湿地和草原、重点国有林区等具有完整生态功能的自然生态空间和全民所有单项自然资源开展统一确权登记，逐步实现对水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂、海域、无居民海岛以及探明储量的矿产资源等全部国土空间内的自然资源登记全覆盖。清晰界定各类自然资源资产的产权主体，逐步划清全民所有和集体所有之间的边界，划清全民所有、不同层级政府行使所有权的边界，划清不同集体所有者的边界，划清不同类型自然资源的边界。

3 试点情况

2017年～2018年，国家以点带面开展全国自然资源统一确权登记试点工作，覆盖12个省份、32个试点区域，类型涉及国家公园、湿地、水流、探明储量矿产资源等，此阶段重点探索了工作流程、技术方法和标准规范等，已取得了阶段性成果。

2019年，国家正式启动全国自然资源统一确权登记，范围为湖北神农架、浙江钱江源、海南热带雨林、云南普达措、大熊猫5个国家公园和长江干流、太湖等全国重点区域，长江干流是全国首批开展统一确权登记的两个水流单元之一，此阶段重点是开展登记成果规范化建设。

2020年，国家启动5个重点国有林区和部分海域、无居民海岛、海河流域漳卫南运河、珠江流域西江干流(中下游)、淮河干流(中游)、根河等区域自然资源确权登记，各省也陆续实施开展一批自然保护地、江河湖泊等重点区域和生态空间的确权登记。

长江干流(上游重庆段)自然资源确权登记工作自2019年8月正式启动(图1)，顺利完成了沿岸 691 km19个区县(含两江新区)的资料收集整合、工作底图编制、登记单元预划与调整、通告发布、权属界线调查核实、信息关联等自然资源确权登记的各项工作，2020年9月正式通过部验收。项目探索了水流这种最复杂的自然资源的确权业务流程、技术方法，建立了部门合作机制等，为下一步开展自然资源统一确权登记管理奠定了扎实的基础。

图1 长江干流(重庆段)自然资源确权登记试点范围

4 问题难点

在自然资源确权登记工作中，如何对工作中形成的多源、异构、多时相、多维度数据，按照三维立体、四维时空特征进行存储、管理、展示，成为自然资源确权登记、调查监测等工作中迫切需要解决的重要问题。要清晰界定全部国土空间各类自然资源资产的产权主体，就必须按照空间上的分类理念和自然资源的立体管理思路，将水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂、海域、无居民海岛以及探明储量的矿产这九大类自然资源进行分类分层(图2)，将自然资源确权登记的空间维度从二维升级到三维，实现二维登记到三维登记的转换。

图2 自然资源立体空间分层分类图

5 三维应用

基于长江干流试点的实践依托，进行了自然资源三维确权登记技术路线和自然资源三维登记模式探索，从技术上实现了三维技术在自然资源确权登记的数据融合、底图制作、登记单元预划调整、权籍调查核实等关键环节的应用(图3)。一方面，发挥技术优势，研究了自然资源三维立体调查登记方法；另一方面，发挥数据优势，利用高现势性、高精度、覆盖全市的实景三维数据资源，为三维确权登记研究打下了扎实的基础。通过三维自然资源数据整合、制作三维工作底图、预划三维登记单元、开展三维界限核实和权属调查、辅助争议调处、数据入库和汇交等方面的工作，为长江干流自然资源三维确权登记进行了积极探索，取得良好成效。

图3 自然资源确权登记环节

5.1 三维自然资源数据整合

针对自然资源确权登记涉及面广，数据来源类型复杂、尺度不一，将不同口径、不同坐标系、不同尺度的专题数据进行统一处理、建库，实现各类自然资源要素二三维一体化数据管理，在一个统一的三维的平台上实现地上、地下自然资源全要素、全方位信息的展示、查询、定位叠置、分析等和自然资源确权登记多业务、多尺度、多类型信息的有效衔接。

5.2 制作三维工作底图

在二、三维数据整合的基础上，基于实景三维模型制作三维工作底图，让工作底图“立”起来(图4)。为江心洲、江心岛、港口码头、沿河堤坝、干支流交汇处等特殊位置的具体情况分析提供快速高效精准的数据支撑。

图4 二维工作底图变三维工作底图

5.3 三维登记单元界线划定及调整

(1)针对部分河段缺失河道管理范围界线的情况，利用地形三维模拟水位高程实现精准调整，辅助确定预划登记单元界线(图5)。解决了仅参考影像直接调整造成的水位高程平面位置精度损失，和依靠外业实地踏勘调整需要耗费大量人力成本的难题。

图5 通过模拟水位高程调整登记单元界线

(2)针对按河道管理范围确定的登记单元界线不合理的情况，利用三维模型辅助界线核实、调整，大大减少外业调查核实工作量(图6)。可有效地解决水面内存在房屋等建设用地的矛盾，和二维矢量落图后无法准确反映界线的空间位置等问题。

图6 利用地形三维辅助登记单元界线落图、核实、调整

5.4 三维界限核实和权属调查

针对权属界线不明晰或存在争议的情况，可利用实景三维模型进行内业调整和核实判断(图7)，减少大量的外业现场指界工作。

图7 利用地形三维辅助权属界线调整

5.5 提取自然资源三维图斑

通过二三维模式切换，设定规则，准确提取三维图斑、精确关联权属信息(图8)。

图8 地上、地下自然资源三维图斑

5.6 制作二、三维自然资源“一张图”

充分利用存档测绘地理信息数据和各类已经开展的国情普查、调查监测等专题调查成果，叠加各类用途管制、三区三线等数据，将三维的实景、地形、仿真三维精细模型等数据和二维的专题数据、权籍、登记发证等数据进行无缝集成深度融合，整合多源异构、多时相、多维度空间数据，实现二、三维数据一体化，制作全面、完善、权威的自然资源管理基础数据——即三维自然资源“一张图”(图9)。

图9 二、三维自然资源“一张图”

6 应用展望

(1)基于二、三维自然资源“一张图”，实现自然资源确权登记二三维数据一体化，实现山上山下、地上地下、水上水下自然资源全要素、全空间、全方位的信息融合和立体展示，为快速高效完成自然资源三维确权登记提供全面的基础数据支撑；进一步开展自然资源确权登记成果“1+N”深度应用，实现与其他信息整合协同，为地上地下分设使用权、分层分户登记，建立权属明确的资源管理体制提供依据。

(2)开发自然资源三维确权登记数据管理系统，实现自然资源确权登记内外业作业一体化。利用实景三维建模技术，为自然资源统一确权登记提供统一的三维登记工作(综合管理和服务)平台，实现自然资源要素二三维数据一体化管理，在三维场景下精确展现各类自然资源的全要素、全方位信息，对权属等档案资料进行三维信息化管理，实现全过程的信息化处理，为各类自然资源确权登记工作提供立体、直观、精细的工作平台。