实景三维数据融合支持下的三维地籍管理系统建设与应用

朱 烨，邵正淮，沈 健，王履华，3

（1. 南京国图信息产业有限公司，南京 210036；2. 淮安市淮安区不动产登记中心，淮安 223200；3. 南京信息工程大学地理科学学院，南京 210044）

0 引言

随着城市发展模式演变，三维空间开发利用成为现代城市规划和建设的重要内容之一，土地利用呈现高密度、立体化趋势，产权管理日益复杂[1-2]，现行的二维地籍管理模式弊端逐渐凸显，迫切需要探索秉承三维思维的土地管理新思路及技术方法[3-4]，以更直观、真实、清晰表达和承载空间利用信息，满足现实情况中的立体产权管理登记需求。自我国实施不动产统一登记制度以来，地籍被赋予新的内涵，房地一体的三维不动产成为三维地籍管理的主要对象，推动不动产二维管理模式向三维管理模式转变，以实现地上、地表、地下三维及房地一体的不动产立体化管理，是新时代地籍管理工作的要求，也关系城市立体发展和社会稳定。2020年6月，国务院发布《关于做好自由贸易试验区第六批改革试点经验复制推广工作的通知》，明确提出各地要建立以三维地籍为核心的土地立体化管理模式，将三维地籍管理理念和技术方法纳入土地管理、开发建设和运营管理的全过程。

实景三维建设是自然资源部推进的重大任务之一，也是新型基础测绘的主要任务和成果形式，被定义为地形级、城市级、部件级三个层级[5]。实景三维主要通过空间化、语义化、实体化等技术手段，对承载自然和人类相关的政治、经济、社会、文化、生态的现实世界进行综合表述，形成的地理信息映像数字化、可视化表达。本文开展了实景三维数据融合支持下的三维地籍管理系统建设与应用研究，通过采用实景三维数据融合、微应用模式的三维WebGIS微前端设计、基于多重视觉变量的三维不动产集成可视化等关键技术方法，能够统一管理二三维数据，对三维地籍查询、三维智能分析及三维模型实体对象相关的权属、登记等业务信息进行快速联动更新。同时，通过剖切面、线框、透明、抽屉式交互、体素等多类可视化手段支撑多层级细节信息的集成可视化，实现地上地下一体化、宗地房屋一体化、物理空间与产权空间一体化的综合管理，充分赋能新时代的三维地籍立体化管理。

1 技术路线

1.1 总体技术思路

本文以三维地籍业务需求为导向，探索地形级、城市级、部件级实景三维数据融合管理，为三维地籍的实际应用提供丰富的数据支撑，总体技术思路如图1所示。地形级三维地籍数据包括地形、影像等数据，可提供三维地籍管理的数据基底；城市级三维地籍数据包括倾斜摄影、激光点云、白模等数据，不仅可展示大场景下的三维不动产分布，也可关联不动产属性信息并实现对地、楼、房的多层级管理；部件级三维地籍数据包括产权体、建筑实体等颗粒度更细的数据，能够展示墙体、窗户、阳台等建筑物语义信息及共有产权空间、专有产权空间等产权语义信息，实现三维不动产物理空间与产权空间的一体化表达与管理。

图1 总体技术思路

为了展示三维产权体的空间边界、位置及周边关系，基于多源的实景三维数据支撑需要对三维地籍成果进行可视化，以实现地籍管理中可见的外部边界和不可见的权属边界特征同时可视化表达。通过深入研究视觉处理、视图变化、聚焦显示、纹理映射等丰富的可视化与交互手段，结合细节层次（LOD）对三维地籍模型进行描述，可根据应用需求显示不同细节层次的模型，为逼真可视化和数据分析提供便利，有效支撑三维不动产的可视化交互应用。同时，依托系统的智能化管理手段，可将数据共享服务于确权登记等各个管理环节，支撑各类三维应用，有效提升自然资源部门治理能力和治理水平的现代化。

1.2 系统架构

基于行业标准规范和数据安全要求，与自然资源顶层化设计衔接，本文设计了三维地籍管理系统架构，包括基础设施层、数据资源层、平台支撑层、应用服务层及用户层，如图2所示。通过在原有数据体系中汇聚管理二三维地籍数据，系统以二三维一体化国土空间基础信息平台为基础，面向政府部门、企事业单位、科研机构及社会公众等，提供三维地籍管理应用服务，包括标准化数据入库、二三维数据管理、三维地籍查询、智能分析、可视化三维图件输出以及服务发布与共享等功能，为三维地籍管理提供重要支撑。

图2 三维地籍管理系统架构

1.3 关键技术

1.3.1 三维不动产模型数据与实景数据融合

为满足三维地籍管理构建产权清晰、精准高效三维地籍模型的需求，实现地形级、城市级、部件级等多源异构数据的融合展示，本文采用倾斜摄影数据的动态单体化技术以及基于空间位置的三维不动产模型数据与实景数据叠加融合方法，通过将白模、人工精细模型、BIM、CIM等各类三维数据进行融合展示，有效提升三维数据的应用层次。同时，数据融合能够使三维数据具有GIS数据的基本功能，可以支持单独地物的查询管理，并可向模型挂接相应的业务信息、地籍图、户型图等数据，形成完整的不动产三维地籍数据库，为不动产立体化管理提供精准的数据支撑。

1.3.2 基于微应用模式的三维WebGIS微前端设计

微前端设计是一种类似微服务的设计，它将微服务的理念应用于Web端，即将单页面前端应用由单一的单体应用转变为多个小型前端应用组件，最终聚合为一个中大型应用[6-7]。通过基于微应用模式的微前端设计，三维地籍管理系统中的二三维一体化WebGIS应用可根据三维地籍的业务应用场景拆分为基础Web组件、通用二三维地图组件、三维空间分析组件、数据可视化组件及三维地籍业务组件等，赋予三维地籍管理系统中的二三维一体化WebGIS应用组件化、自治化、单一职责和技术栈无关等特点，确保组件可以由不同的团队各自独立、高效地开发维护，并在生产环境中实时构建面向不动产统一登记的三维地籍WebGIS应用。

1.3.3 基于多重视觉变量的三维不动产集成可视化

三维不动产可视化表达是三维不动产管理应用的关键方法之一[8-9]，通过研究基于多重视觉变量的三维不动产集成可视化方法，从制图与注记、视觉处理、视图变化、聚焦显示等多个维度出发，继承并改进三维不动产物理空间与产权空间一体化表达的可视化效果，既有助于展示三维不动产群集对象，也可突出个体焦点对象。借助抽屉式交互、变形、体素和LOD多层次细节表达等手段，突出个体不动产对象的位置、形态等空间特征，并维持其与周围不动产对象的关系，采用综合可视化变量有效表达三维不动产可见表面和内部结构、清晰展示三维不动产物理空间与产权空间、区分专有产权空间与共有产权空间等。

2 应用案例

本文以江苏省淮安市淮安区为示范，结合地方的典型住宅小区、复杂商业综合体、农房等众多场景下的三维地籍数据，依托三维地籍管理系统对倾斜摄影模型、产权模型、精细模型等多类型的数据进行统一融合管理，构建了产权清晰、精准高效、形象逼真的不动产三维地籍数据库。同时，借助系统提供的数据检索与溯源、智能分析与统计、可视化交互、制图表达、数据应用与共享等功能，实现了地上地下一体化、室内室外一体化、宗地房屋一体化、物理产权一体化的全方位管理，有效推动了淮安区不动产管理的三维立体化升级。

2.1 三维地籍数据检索与溯源

系统可根据宗地、户室等的属性或POI地名地址进行快速查询，并将自动定位缩放到具体空间位置，直观显示二三维空间数据和详细属性信息。基于不动产单元代码实现三维地籍全生命周期溯源管理，创新实践了“一码+”与三维地籍的有机融合应用。通过有序集成各阶段不动产图属信息，以“一码”串联三维地籍建设与管理的全过程，并利用可视化手段直观展现不动产变化情况。

2.2 三维地籍智能分析与统计

为支撑淮安区三维地籍管理应用需求，系统提供日照分析、可视域分析、天际线分析等多种三维空间分析工具，并支持分析结果的直观化展示。同时，结合不动产业务需求研发了专题分析与统计功能，包括不动产单元类型统计、房屋面积及数量统计、民房违建分析等功能。例如，民房违建分析可支持按指定区域自动分析违建民房数量，并高亮显示违建民房位置，能够有效支撑农房确权登记工作。

2.3 三维地籍可视化交互

为清晰展示三维产权的空间边界、位置及周边关系等，系统支持地形级、城市级、部件级等层级数据的集成可视化展示。其中，外部的真实场景及建筑信息可通过地形级、城市级可视化数据实现。内部的细节语义及产权信息主要通过产权模型和精细的物理实体模型实现，支撑层、户、室等级别的物理空间和产权空间清晰表达，如图3所示。

图3 三维不动产模型数据可视化表达

2.4 三维地籍制图表达

针对三维制图表达，系统主要从不同空间角度详细展示宗地体、建筑体的权属关系，包括正视图、侧视图以及俯视图等，为实现三维地籍管理与应用提供坚实基础。同时，为实现更加逼真的出图效果，以三维产权体所在的楼幢、楼层及剖面等相结合的方式输出不同角度的三维产权体图件，以便更好地表达立体产权空间关系。

2.5 三维地籍数据应用与共享

三维地籍管理系统提供了便捷的服务发布功能，在传统二维动态、静态服务的基础上，支持三维地形、建筑白模、产权体、BIM、CIM、倾斜摄影等全类型、全要素、多服务标准化的三维服务便捷发布与管理，支撑三维地籍数据的应用与共享。例如，系统通过服务发布可将三维地籍数据应用于自然资源管理各环节，助力提升自然资源管理水平，同时，利用三维地籍数据权属清晰、位置精准的优势，可将共享应用拓展于应急管理、公安警务、智慧城市等众多领域。

3 结语

本文基于实景三维数据融合技术，结合倾斜摄影模型、白模、产权模型、建筑实体模型等多源三维数据，开展了三维地籍管理系统建设与应用研究。本系统集资源服务、三维地籍查询、三维智能分析、三维地籍可视化交互等功能于一体，是支撑三维地籍管理的重要保障系统，也是落实以三维地籍为核心的立体化管理模式的重要技术支撑。二维地籍向三维地籍的转变，需从理念到实践的系统性变革，三维地籍管理系统将以服务未来三维地籍管理工作为导向，注重转变二维到三维的研究视角与思维方式，积极探索符合我国国情的三维地籍改革路径，并结合新一代信息技术充分赋能三维地籍的管理应用。