城乡一体化三维房地不动产权籍信息模型构建研究与应用

唐 华，周海洋，周良辰，潘 进，汪 洋

（1. 南京市国土资源信息中心，南京 210005；2. 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室，南京 210023）

0 引言

近年来，随着经济快速发展与资源环境约束逐步趋紧，城市不断规模化、立体化、复杂化发展，城市立体空间开发利用不断推进，自然资源部门管理对象由国土资源拓展到整个自然资源乃至国土空间。本质上无论是过去的土地、矿产、城市、乡村，还是现在的森林、海洋等自然资源，都是一种国土空间，以空间作为载体，才能承载一个国家的政治、经济、文化、社会和生态文明。国土空间既包括空间资源，又包括物质资源，空间本身就是最重要的资源之一；国土空间既是最重要的自然资源，又是承载所有自然资源的载体，所有自然资源与不动产均应是三维的。

从地籍管理现状看，房地不动产地籍管理的对象由宗地和房屋二维对象构成，涉及立体开发时，分别在土地的地表、地上或地下设立，但对地上、地下空间的土地使用权如何设立和表达等研究较少，全国也尚未有统一的标准与要求。以“二维宗地或房屋实体分图层表达+多种权利记载”的城乡房地不动产信息表达方式无法准确刻画不动产（特别是异型建构筑物）的三维空间和产权的立体特性，无法详细表达空间权利投影到二维后形成重叠的宗地之间的三维拓扑关系，难以描述空中或地下人工构筑物与地表构筑物形成的复合产权实体之间的纵横交错的产权关系。而三维地籍可对土地利用在地表、地上、地下不同层次空间的土地权利状况进行精细化权利设定和登记，在维护产权人的合法权益方面优势明显。

从自然资源管理角度看，“两统一”职责需要建立承载自然资源的国土空间调查、规划、管制、登记和实施监管的全生命周期闭环管理体系，以解决当前各类自然资源调查不统一、各级各类规划不协调等自然资源领域改革痛点、难点问题[1]，以二维产权空间为主的地籍管理模式显然无法完全满足自然资源全要素管理的立体国土空间全链条管理要求，无法充分发挥和体现 “源于地籍、归于地籍”的支撑作用，因此也迫切需要将地籍管理拓展到整个国土空间，赋予地籍新的内涵。三维地籍是承载自然资源的国土空间开发利用立体化后的必备技术手段，也是拓展地籍信息服务功能、实现地籍信息多用途开发利用的必由之路，可以为整体统筹国土空间管理和治理以及智慧城市的运营管理和智慧应用提供重要基础。

同时，随着新时期新型城镇化加快发展，受城市资源禀赋约束和高质量发展要求倒逼，城市地下空间资源的综合开发利用逐步增多，如何准确描述和表达房地不动产空间和产权的立体特性，建立房地籍合一的三维权籍信息模型已成为国家房地不动产管理的一项迫切基础性工作，也是我国新时期高质量发展过程中迫切需要解决的问题[2-4]。国内外学者依据各自社会制度、国情、房屋构型、不动产法律体系，所提出的房地不动产数据模型存在明显区别。例如，Lemmen[5-6]提出的LADM模型及其衍生模型普遍适用于土地及其房屋建构筑物私人所有的情形，对于国内普遍存在的楼栋及小区内公共配套、配建等公共面积的分摊往往考虑较少，无法完全满足新时期我国房地权籍精细化管理的要求。国内相关学者结合我国的产权管理制度与法律体系[2，7-9]，为兼顾土地及附着房屋和公共服务等多类型产权空间的信息表达，提出了各类房地一体化的不动产数据的组织、管理模型[10-19]。但这些数据模型只关注了地籍或房籍，而忽略了建构筑物形成的实体空间及其建筑部件与宗地产权形成的产权空间的关联关系，无法准确描述房地一体化不动产单元的整体及分层次的立体空间关系。

本文从上述问题出发，通过深入剖析和研究典型复杂的房地一体化不动产权籍管理案例和应用场景，提出了统筹城乡的房地一体化不动产模型概念框架，构建了融合不动产地理实体与权属信息的房地一体化不动产三维数据模型[20]。同时，从存量和增量两个方向采用混合建模方法，开展了建模试点工作，为实现真正意义上的房地三维管理提供了理论方法基础。

1 城乡一体化三维房地不动产权籍信息模型概念框架

1.1 产权空间概念及划分粒度

从工作实践来看，所有自然资源与不动产都以国土空间为载体，具备三维时空特性。国土空间是具体的土地空间、海洋空间、乡村空间、文化空间等，具有载体属性、资产属性、权利属性等，是资源、信息、人文、生态、经济、人口和社会的复合巨系统，体现了多尺度和全要素的“地理空间”和“资源要素”复合以及通过空间结构和空间格局反映的空间关系[21]。

产权空间承载于地理空间，是国土空间的一部分，兼具空间属性和权利属性特征，具有空间位置明确、权属边界封闭、法定效力具备等特征，可用二维表达或三维表达。不动产单元是产权空间的基本组织单元，其法律定义为权属界线封闭且具有独立使用价值的空间。三维不动产单元具有多种形态，如图1所示，图1（a）为简单三维不动产单元，图1（b）和图1（c）为复杂三维不动产单元。

图1 三维不动产单元

1.2 产权空间的划分粒度

在我国现行产权管理体系中，产权空间从土地所有权层面可以划分为国有和集体；在房地不动产权利管理方面，最小管理单元一般到户，可从“宗地-幢-层-户”视角构建房地不动产权籍概念框架。然而，考虑复杂形态建筑物内部空间组合、合租房等租赁形式的存在以及城市管理中公安、消防、市政等对建筑部件等数据需求，更小粒度的单元及室（含建筑部件）是十分必要的，因此从“宗地-幢-单元-层-户-室”视角构建房地产权空间，如图2所示，能同时满足城镇和农村三维产权管理及大部分城市管理场景的需求。

图2 房地不动产权籍基本单元

1.3 产权空间的对象关系

1.3.1 层次关系

建筑物的内部结构复杂多样，例如，以门栋为单位，先将其按单元或功能划分，再进行分层。但部分楼层存在夹层，依靠传统的建筑-楼层-房间划分逻辑已无法描述内部结构复杂、形态各异的建筑物，也无法描述房屋之间的产权关系。通过对上述问题的分析可知，设定不动产权籍对象的上下级从属关系，梳理层次等级结构的逻辑关系至关重要。通过上文分析可得，当前产权空间对象作为不动产权籍对象的核心，具有“宗地-自然幢-逻辑幢（单元、功能区）-层-户-室”的划分层次关系，在产权空间的相互聚合中可以展现这种层次关系。

房地不动产权籍对象模型共分为6个层次，从上至下依此为宗地、自然幢、逻辑幢、层、户、室。其中，宗地涵盖土地的地表、地上或地下空间；户包括房屋户、除了房屋户以外的共有区域所占空间，共有产权空间包含楼梯间、前室、公共走道和外半墙等区域；室包括私有产权空间的卧室、卫生间、客厅等以及共有产权空间的前室、电梯间等。

1.3.2 关联关系

产权对象间的关系反映为以下三个层面：（1）层次上的隶属关系和各种面积分摊等衍生了幢、层、功能区及建筑局部的产权关联关系。（2）产权空间必然与围成产权空间的墙、柱、楼板等建筑构件及建筑空间存在关联关系。（3）从立体空间角度看，各产权对象存在空间上的邻接、连通和聚合等关系。这些关系如图3所示。

图3 房地一体化不动产模型对象关联关系

2 城乡一体化房地不动产权籍信息模型

2.1 城乡一体化房地不动产权籍信息模型

本文以IFC标准为基础构建房地一体化权籍三维信息表达模型，主要包含建筑物对象层与不动产权籍对象层，如图4所示。通过直接引用IFC标准构建建筑物对象层，表达建筑物等地理实体；通过基于IFC标准扩展实体类、关系类和属性类，构建房地一体化不动产权籍对象，形成不动产权籍实体层，表达宗地、幢、逻辑幢（单元、功能区）、层、户、室等不同层次的产权空间，三维地籍权属信息以及权属信息与产权空间的关联关系等。

图4 三维权籍信息模型

2.2 建模方法研究

基于上述权籍信息模型，本文立足现有的各类地籍基础数据和产权管理数据，从存量和增量2个方向，采用混合建模方法，开展了高效三维不动产权籍模型构建方法的研究。面向房地不动产管理过程中的不同应用场景，研制了不同的建模方法。对于土地所有权，建立了融合DEM、DOM和所有权DLG数据的土地所有权三维模型构建方法；对于房屋所有权，建立了基于高精度地形图驱动构建城市级全覆盖高精度白模的方法；对于存量土地使用权和房屋所有权，特别是面向存量建筑及构筑物，建立了基于房屋基底图、分层分户图或CAD施（竣）工图的BIM模型和三维不动产权籍模型高效构建方法；面向增量规划建筑，建立了基于规划设计BIM模型、符合房产测量规则的三维不动产权籍模型构建方法；同时建立了精确度符合国家有关规定的三维不动产权籍模型生成建筑测量面积和分层分户图的计算方法。基于建筑施（竣）工CAD数据的建筑三维建模流程如图5所示，基于BIM数据的三维不动产权籍建模流程如图6所示，基于房产测量规则生成的房产测量与分层分户图如图7所示。

图5 基于建筑施（竣）工CAD数据的建筑三维建模流程

图6 基于BIM数据的三维不动产权籍建模流程

图7 基于房产测量规则生成的房产测量与分层分户图

2.3 权籍对象全生命周期管理

以典型的建设项目开发利用过程为例，基于本文提出的权籍信息三维模型构建方法，以不动产单元代码为引线，将建设工程过程各个阶段与对应产权空间的衍化过程进行关联。即结合三维房地产权实体的生成、演化和灭失过程，将建设工程项目的国土空间规划、用地审批、工程建设、登记运营和拆除再利用等阶段与规划阶段的三维规划空间模型、用地审批阶段的三维用地空间模型、工程建设阶段的三维建筑模型、不动产登记阶段的三维建设用地使用权空间模型和三维房屋所有权空间模型一一对应关联，实现“一码”业务贯穿和产权空间衍化，实现以“一码”关联溯源的三维权籍全生命周期管理，如图8所示。

图8 三维权籍全生命周期管理

3 实验与分析

3.1 试验区数据处理

选取了南京市栖霞区燕子矶新城18·85平方千米范围作为试验区，其中，建设用地范围6·35平方千米，涵盖地、楼、房不动产和山（幕府山）、水（长江）、矿等自然资源，具有实验代表意义。

3.1.1 源数据收集与处理

根据三维房地不动产权籍信息模型构建需要，收集获取了全市范围数字正射影像、地形图、DEM、倾斜摄影（试验区）等基础地理数据，试验区范围建筑施（竣）工CAD图、房产分层分户图、已建BIM模型等建筑数据，房地不动产调查与登记管理数据等。并对源数据进行了坐标统一、拓扑检查与修复、图纸检查与标准化处理等数据处理工作，为三维模型构建与权籍全生命周期管理提供数据基础。

3.1.2 三维模型构建

按照本文提出的模型构建与表达方法，构建了全市250余万栋白模、6587平方千米三维地形模型，试验区18平方千米倾斜摄影模型、877个三维规划空间模型、1833个三维宗地空间模型（地下2个、地表1830个、地上1个）、1472栋三维建筑模型和三维产权模型（涉及5万余户）。三维模型如图9所示。

图9 三维模型

3.2 数据关联治理

按照全生命周期管理的要求，通过权籍信息模型建立三维模型与规划、审批、登记等管理属性间的关联关系，与规划设计、用地审批、施工建设和不动产登记等各阶段的关联关系，实现项目的三维空间与业务流程的全生命周期管理。

3.3 模型可视化

经测试验证，上述构建的相关模型在SuperMap、ArcGIS中均能无损高效展示，模型可视化效果如图10所示。

图10 模型可视化效果

3.4 分析

通过以上试点可看出，本文提出的信息概念模型、三维数据模型和混合建模方法可满足城乡一体化三维房地不动产权籍的构建、表达、管理、可视化等全业务场景、全生命周期管理的要求。

4 结论与展望

本文结合房地不动产管理实际，构建了统筹城乡的三维房地不动产一体化管理的权籍信息概念模型和表达模型，建立了面向存量和增量三维房地不动产模型构建方法，通过不动产单元代码关联业务流转过程和三维模型衍化过程，实现三维权籍信息模型的全生命周期管理，并对相关成果进行了实验验证和应用讨论。研究成果为城乡一体化三维房地不动产权籍信息准确表达、建设工程项目全生命周期管理等提供了有效支撑，有效解决了立体产权空间的表达与管理难题，实现房地不动产权籍管理更加直观有效。

在实际应用过程中，很难收集到存量数据施（竣）工CAD图纸，往往只能利用分层分户图或地形图代替；增量数据除少量BIM报建数据外，还需要完善二维CAD报建数据和竣工验收数据的共享机制，深化预测绘成果（实测测绘成果）多部门多要素多测合一，降低三维建模和运维成本。同时也要立足全域全要素国土空间综合治理，结合国土空间管制、立体空间有效利用等方面进一步探讨三维地籍内涵，并从三维房地不动产权籍信息模型更新共享、三维地籍成果多领域应用挖潜增效等方面开展深化研究。