基于数据融合的三维地籍管理系统建设与应用研究

李榕梅

(广东经纬土地勘测规划科技有限公司，广东 惠州 516000)

0 引言

快速演变的城市发展模式，呈现出土地利用立体化和高密度的态势，并且表现出更加复杂的产权管理，传统的二维地籍管理模式的诸多弊病逐渐显现，而要想空间承载和信息利用更直观、清晰和真实，就要依托数据融合技术构建三维地籍管理体系，以满足新时期产权管理立体化的需求。本文开展的数据融合以三维实景为基础，进行多方位全角度的技术设计，构建三维地籍管理体系，可以对二、三维数据进行统一的管理，并可以快速联动更新相关的业务信息，包括三维地籍查询、登记、三维模型实体对象相关权属、三维智能分析等。

1 传统地籍管理中存在的问题

地籍管理是国家管理土地、保证土地经营者合法权益、确保使用合法性的重要手段。调查显示，我国只用50多年就完成了城镇化率翻倍的目标，到2030年，中国的城市人口总数将超过10亿。在此背景下，土地以及房屋权属关系就变得错综复杂，普遍存在不同空间权重重叠的问题。这就要求把土地表面的利用转变到对土地纵向空间利用上，对地籍管理工作造成了极大的影响。传统的二维地籍基于空间分布、要素属性、空间关系和数量的地籍管理模式，根本难以满足三维空间中重叠、交叉的宗地管理要求，尤其是当相同的土地表面关联的地上和地下所有权不同时，传统的二维地表的二维地籍登记模式根本不能满足明晰化管理地籍的基本要求。所以，当前紧迫的任务就是打破传统的二维地籍管理方式，进行三维地籍管理系统的构建。本文基于数据融合的技术模式，本着解决二维地籍管理体系存在的诸多问题，构建多种数据技术融合的三维地籍管理系统，并通过实际应用案例，阐述和分析三维地籍系统的效益价值和可行性。促进人们对土地的认知从二维向三维过渡，有助于土地三维权利和建筑物区分所有制度的逐步确立[1]。

2 融合倾斜摄影测量构建三维地理场景

倾斜摄影测量技术是将多台传感器同时搭载在同一飞行平台上，摄影和采集作业分别从倾斜、垂直等诸多不同角度进行，快速而高效地获取地面位置姿态信息和影像，具备全方位高分辨率。以倾斜摄影为基础构建的实景三维模型，能够准确、真实地进行城市空间特征的还原，借助纹理丰富、空间准确的三维地理场景数据基底实现土地的立体化管理。

本研究借助当前广泛应用的三维建模软件 ContextCap-ture 快速构建大范围三维地理场景的模型，详细制作程序如图1所示。针对大重叠度的倾斜多视影像，可根据摄影测量原理按照相关步骤，进行数据预处理、多视角联合平差、构建三维模型、修饰模型以及检查质量等，最后形成高精度的三维实景模型。建筑物和土地之间的纹理特征和空间位置关系都能够通过模型成果真实地反映出来，让不动产管理中的语义和纹理信息更丰富。

图1 实景三维模型制作流程

3 融合微应用模式设计三维 WebGIS微前端

微前端设计与微服务的设计密切相关，可以在Web端应用微服务理念，具体来讲，就是在应用单页面前端的时候，将单一的单体应用转换成诸多较小类型的前端应用组件，最后聚合成的应用组件为大中型。以微应用为基础设计的微前端，可以按照三维地籍的业务应用场景将管理系统中的二维和三维一体化WebGIS应用拆分成诸多组件，包括三维地籍业务组件、基础Web组件、三维空间分析组件、通用二、三维地图组件、数据可视化组件等，让该系统中的二维、三维一体WebGIS 应用更具备鲜明的特点，比如自治化、单一职责、自治化和技术栈无关等，确保不同的团队都能够自主地高效开发和维护组件，并且实现完全突破生产环境实时构建面，进行基于WebGIS的不动产登记三维地籍应用[2]。

4 融合实景三维信息构建三维地籍空间模型

空间确权是三维地籍的核心指标，针对立体权利的管理，通常可采用的产权体必须具备明确的三维权属边界。倾斜实景三维模型的三维表述效果逼真而精细，能够将大场景建筑物面积纹理特征更直观而清晰地展示出来，在场景处理中具备可定位、规模大、成本低、可测量、效率高等优点。本研究提出融合数据下的三维地籍三维空间模型的构建，以三维不动产产权体模型为依托，与实景三维模型丰富的语义纹理信息相融合，对三维产权体模型存在的不足进行有效弥补，实现了三维地籍模型需要的产权清晰、高效精准的条件，技术流程如图2所示。

图2 三维地籍空间模型构建技术流程

5 融合多重视觉变量实现三维不动产集成可视化

在三维不动产管理应用模式中，最关键的手段就是三维不动产可视化表达，以多重视觉变量为基础的三维不动产集成可视化模式，基于聚焦显示、作图与记录、视图变化、视觉处理等诸多维度，同时对三维不动产产权空间和物理空间一体化表述的可视化效果进行继承和合理的改进，更有利于进行三维不动产集群对象的展示，让个体焦点对象更突出。可以通过抽屉式交互、体素、变形以及多层次LOD多层次细节表达等方式，突出表现个体不动产对象的形态、位置等空间特征，并与周围不动产对象保持稳定关系，借助综合可视化变量表达不同对象间的关系，包括共有产权空间和专用产权的区分、可见表面和内部结构、三维不动产产权空间和物理空间的清晰展示等[3]。

6 应用案例

本文以广东省某市某区为示范，结合区域内代表性的住宅小区、农房、商业综合体等诸多场景下的三维地籍数据，通过系统具备的各项功能实现各种管理一体化的全方位管理。主要表现在以下5个方面。

6.1 三维地籍数据检索与溯源

以宗地、POI地名地址、户室等依据，系统进行快速查询，通过具体空间位置的缩放进行自动定位，对二维、三维空间数据和具体属性信息进行直观显示。以不动产单元代码为基础进行三维地籍全生命周期的溯源管理，进行“一码 +”与三维地籍融合应用的创新实践。利用对不同阶段不动产图属信息的集成，三维地籍建设和管理的全过程都可以利用“一码”实施串联，同时通过可视化方式进行不动产变化情况的直观展示。

6.2 三维地籍智能分析与统计

为支撑案例区域三维地籍管理应用需求，系统将提供多个类型的三维空间分析工具，包括日照分析、天际线分析、可视域分析等，并可以直观展示分析结果。同时，根据不动产业务需要研发了专题分析和统计功能，其中有民房违建分析、房屋面积和数量统计、不动产单元类型统计等。例如，民房违建分析是对指定范围自动分析民房违建数量的行为的支持，并对民房违建的位置进行高亮显示，更有助于确权登记工作的开展。

6.3 三维地籍可视化交互

为了清晰显现三维产权的位置、空间边界和周边关系，系统支持不同级别的数据可视化展现，包括地形级、部件级、城市级等，其中可以利用城市级、地形级可视化数据实现建筑信息和外部的真实场景。可以经过产权模型和精细的物理实体模型实现产权信息和内部细节语义展示。

6.4 三维地籍制图表达

对于三维制图的表达，系统会以不同角度、不同空间进行建筑体、宗地体权属关系的展示，包括俯视图、正视图和侧视图等；确保三维地籍管理高效开展。同时，为了出图的效果更加逼真，利用三维产权所在的一幢楼、剖面和楼层等融合的模式提供不同角度的三维产权体图件，实现立体产权空间关系的清晰表达。

6.5 三维地籍数据应用与共享

服务发布功能是三维地籍管理系统的基础功能，是以传统二维动态服务、静态服务为基础，支持三维地形、倾斜摄影、建筑白模、BIM、CIM、产权体等全要素、多服务、全类型标准化的三维服务发布和管理，为三维地籍数据的应用共享提供支撑。例如，系统可以在自然资源管理环节通过服务发布进行三维地籍数据的应用，促进自然资源管理水平的提升[4]。

7 结语

本文的数据融合以三维实景为基础，基于实景三维数据融合技术，结合倾斜摄影模型、微应用模式的三维 WebGIS 微前端设计、三维空间模型等，进行了数据融合下的三维地籍管理系统建设与应用研究。该系统集各种高端功能于一体，支撑起三维地籍管理体系的高效应用。该系统的显著特点是通过数据的融合形成围绕三维地籍的立体化管理模式。显而易见，从二维地籍模式向三维地籍模式的转变，必须经历从理念到应用实践的全面变革，系统的服务理念必须着眼未来的三维地籍管理趋势，在思维方式和研究视角上进行相应的改变，有效探索适合我国情况的三维地籍管理制度。