多層次三維地籍產權體模型的語義表達研究

湯開文，文小岳

(1．中南大學地球科學與信息物理學院，湖南長沙410083;2．長沙市國土資源局，湖南長沙410000)

一、引 言

隨著城市建設速度的加快和人口的增加，城市地表土地利用已趨向飽和，人們對土地的利用擴展到對土地縱向空間的利用。登記是不動產物權公示的技術手段，科學合理的登記規則是土地立體使用趨勢最至關重要的前提[1?。而基于二維地表的傳統登記將無法清晰地界定不動產的權利空間，從而無法保護人們對三維空間的權利。目前我國面臨登記管理三維地籍物的主要困難是：①我國現行登記制度局限于平面概念，《中華人民共和國物權法》(以下簡稱《物權法》)第136條雖確認了區分建設用地使用權，但是條款過于簡單，缺乏可操作性;②房屋、土地分別確權登記，房屋、土地登記機關的分離使得房地的產權主體一致性的原則很難得到執行;③房屋所有權和土地所有權的分離，使房地一體化登記操作復雜。

在三維地籍研究方面，國外學者作了大量的研究，并取得了一些初步成果[2-3]，國內學者則針對我國現行的登記制度，也提出了許多方案。如林亨貴針對房、地分開登記的現狀提出了“房地合一”的三維地籍概念模型[4?;張玲玲以土地和房產等權利實體為基礎，給出產權體定義和“房地合一”的表達方式[5?。為了適應三維地籍的管理，符合2014地籍管理(Cadastre 2014)的設計思路，國際標準地理信息技術委員會(ISO TC211)2009年新修訂了土地管理域模型(LAMD)核心類的定義。但當面對日漸增多的地上、地下、室內、室外形式多樣的真三維產權實體登記與權利界限確定時，房地分開登記的方法和管理模式在數據信息含量、空間表現、分析能力上的不足越來越明顯，且無法準確、完整、真實、直觀地反映權利人各自用地的空間范圍，無法實現空間產權的明晰化管理[5?。如何突破我國不動產管理模式，對產權體的定義進行細化，逼真表達各實體對象之間關系，從而建立產權明晰的登記辦法，是問題的關鍵所在。

二、三維地籍產權體的定義

三維地籍產權體是一個與不動產相關的概念，權屬獨立的不動產產權單元稱為產權體，它涵蓋了土地和房產空間，是三維登記的客體[5]。其具體定義描述如下：具有固定的地理空間位置或形體，由權屬界線(面)封閉的、獨立于主體且權利獨立的一塊空間域(不動產產權單元)，是物質實體和權利的合成體。通常用抽象后實體的幾何形體來代表其范圍，但與其相關的權利空間則是由相關法律法規來確定和解釋。從定義可以看出，產權體具有以下特征：

1)產權體是具有固定地理位置的封閉實體，具有確定的邊界。這些邊界可能是由現實的自然物圍成，如房屋建筑墻體構成的住宅、也可能是由科學的方法來界定的，如地籍宗地的范圍由界址點、界址線來標注。

2)產權體是不動產產權單元，是對一定的三維空間或物體的占有(或占用)，或者劃分。但在權利上，同二維地籍一樣，產權體可以被轉讓、抵押、繼承等，同時和二維宗地一樣也可能被分割、合并和重組。

3)產權體并不依賴于地表，可以在地上、地下。

4)產權體是“房地合一”管理中的最小單元。

綜上所述，三維地籍產權體可以是一個體宗地、一個套房產，還可以是一個地下車位。具體分為以下幾種類型：①基本管理單元，是一個權屬單位擁有的產權單元集合，由一個或多個地理上相鄰或分開的產權體組成，如一個由多個分布在不同位置的地塊構成的農場即為一個基本管理單元;②三維宗地，是土地權屬界線封閉的三維空間，依附于地表的三維宗地稱為地表宗地體，不依附地表、位于地表以上的三維宗地稱為地上體宗地，不依附地表、位于地表以下的三維宗地稱為地上體宗地;③三維地籍物，是指占有一定空間的不動產單元物理實體，如房屋、地下建筑物、隧道和地鐵、管網等;④分層單元對象，是指地籍物在垂直方向上的產權劃分，如房屋分層、地下車庫分層;⑤戶單元對象，是指地籍物最小產權單元層次劃分，如公寓套間、地下車位;⑥ 戶附屬對象，輔以產權語義等基本屬性信息，在三維空間層面上描述房屋建筑物中每一戶的附屬設施，如陽臺、挑廊等;⑦公攤對象，產權單元公攤的基本構成單元。產權體是不動產登記的客體，登記中另外兩個重要內容是權屬對象和權利人對象。權屬對象是描述權利人依法對特定的物享有直接支配和排他的權利，包括所有權、用益物權和擔保物權等;權利人(產權主)對象是指依法享有房地產權利的自然人、法人和其他組織。

三、多層次三維地籍產權體的模型

1．概念模型

為了對外彰顯土地立體空間權利的存在，本文通過建立一種三維地籍產權體的管理域模型，統一了土地和房產的登記的技術框架。模型以基本管理單元作為產權體、權限和權利人3個核心對象類的邏輯關聯與紐帶，將產權體劃分為不同的細節層次，詳細地描述了產權體的空間關系、權屬關系、幾何關系，如圖1所示。

圖1 多層次三維地籍產權體的模型

三維地籍產權體從管理上、空間上都存在一定的層次關系，歸納為街坊、三維宗地、三維地籍物、分層單元與戶單元5個空間管理層次。

Level 1：該層次主要考慮地籍管理層次模式的水平層面的劃分，包括行政界線、主要干道、河流等線狀地物封閉的地塊，重點細化表示界線范圍內的詳盡宗地分布信息。

Level 2：該層次是土地管理的基本單元宗地，反映土地利用和權屬的詳細情況。

Level 3：該層次的基本元素是單產權的三維地籍物實體，沒有內部空間的產權實體劃分。

Level 4：該層次面向地籍物實體多產權的微觀層面，從地籍物的垂直層面入手，對產權進一步明確劃分，并以樓層作為房產建筑的基本對象特征層次，輔以幾何與語義信息。

Level 5：該層次以房產管理中的最小產權單元劃分層次(戶)為基礎，用于提供詳盡、明晰及直觀的三維產權表達。

每個產權體劃分的層次深度根據產權體的權屬情況而定。若一個三維宗地里面沒有任何地籍物的存在，只需要劃分到第二層次;若有，則需要明細到下一層，直至權屬對象是一個單產權體。以房屋地籍物為例，劃分層次過程如圖2所示。

圖2 產權體層次劃分過程

三維地籍中的數據量和數據種類繁多，因此，在有限的硬件資源條件下，需要盡可能地提高三維模型的顯示速度。多層次三維地籍產權體的模型不僅是土地和房產管理模式的體現，更是提高三維模型顯示速度的一個重要途徑。

2．空間關系的語義表達

空間關系描述的是空間目標間的相對位置關系，以數學或邏輯的方法區分不同的空間表達。三維地籍產權體在空間層次上存在整體與部分之間的組成、相關等邏輯關系。為便于空間上的整體管理，面向三維產權體管理的空間關系定義為以下幾種語義關系，見表1。

定義1 位于關系(locate at)，是指產權體之間在空間位置上存在的包含關系，即部分坐落在整體中的空間關系，在表達獨立產權實體自身的同時，可以建立同整體之間的依托關系。

定義2 聚類關系(aggregation)，用于描述基本管理單元與單個產權實體之間的關系，用于表達隸屬于同一權利人的各產權實體之間的空間聯系，聚類構成完整產權單元主體，進而保證權屬的完整性。

定義3 組成關系(composed of)，在空間上強調部分是整體的直接組成單元，整體、部分具有不同的幾何特征。

定義4 方位關系(direction of)，在空間上強調三維產權體與地表的上下方位關系。

定義5 依附關系(adhering to)，是指三維產權體的設立是否依附地表的關系表達。

表1 空間概念的語義表達

3．權屬關系的語義表達

權利人對象和權限對象與產權體之間有著復雜的關聯關系，一個產權體的權利人可能是自然人或組織團體，可能是一個或多個，擁有的權限可能是一種或多種。詳盡描述登記實體與權利人之間的權屬關系，是不動產登記的主要內容。為明確三維地籍產權體管理對象間的這種產權聯系，定義如下產權語義規則，見表2。

表2 權屬概念的語義關系

定義1 關聯關系(attached to)，產權單元與權利人之間的直接關聯關系。

定義2 獨占關系(owned of)，產權單元與權利人之間一一對應關系。

定義3 共享關系(shared with)，一組權利人共同享有同一個產權單元的權利關系。

定義4 相鄰關系(neighbourhood)，不動產的相鄰各方在行使所有權或其他物權時，因相互間應當給予方便或接受限制而發生的權利義務關系。

定義5 成員關系(member of)，權利人和權利人組之間的復合關系，權利人作為對權利人組的一個成員，擁有產權體的一定份額，稱為權利份額。

4．幾何實體拓撲關系的語義表達

地籍數據建模是針對地籍產權體的實體建模、產權單元和空間分析的語義表達，不但要描述其幾何形態，更要描述其拓撲關系。三維數據的幾何形態包含5種對象要素：點對象、線對象、面對象、實體對象和組合對象，相應的拓撲基元包括拓撲節點、弧段、面元或三角形和體。在地籍管理中，為了表達一些復雜的產權體，將基元定義為界址點、界址線、界址面(三角形)、體域、產權體，形成層次上的拓撲遞進和關聯關系(如圖3所示)。通過這種層次樹關系圖，可以將復雜的產權體轉換為由簡單體構成、體域由界址面構成、界址面由界址線構成、界址線由界址點構成的5組拓撲關系表達。該方法建立起來的拓撲關系明確，層次分明，能大大降低軟件法實現難度，并具有較高的空間查詢和分析效率。但是，為了建立幾何對象間這些空間拓撲關系，需要對模型中的界址點、界址線、界址面和體等作出以下語義規則進行約束：

定義1 共享關系(shared with)，即相鄰接的界址線、界址面、體都會分別共享界址點、界址線和界址面。同一界址點可以被多個界址線共享，同一界址線也可以被多個界址面共享。

定義2 不相交關系(non-intersect)，即界址線之間、界址面之間、體域之間不能相交。界址線之間相交時，在交點處增加一個界址點，形成新的界址線;界址面除了相交于公共界址線外，不能有任何的相交關系;體與體不能相交，只能相離或相鄰。

定義3 方向性(directivity)，界址線具有方向性，由起點指向終點。

定義4 正負性(plus-minus)，界址面具有正負性，以指向所包圍的體域方向為正，遠離所包圍的體域為負(右手法則)[7?。

圖3 三維幾何實體層次關系圖

四、試驗分析

本文基于Skyline三維軟件，以某地地籍數據為例，表達了多層次三維地籍產權體模型。試驗中的產權實體類型細分為3類：住宅小區、辦公區、綜合大樓和騎樓，如圖4(a)、(b)所示。其中，宗地1為一個住宅小區，共有140戶，140戶權利人組成的權利人組對宗地1范圍的土地和空間擁有使用權，每個權利人對每一戶擁有房產所有權，登記層次到戶;宗地2為一個開發公司的辦公區權利人，該公司對宗地2范圍的土地和空間擁有使用權，對范圍內的地籍物擁有所有權，登記層次到棟;宗地3為一個綜合大樓，有兩層車庫、4層商場以及16層住宅，不動產登記時，車庫登記到每個車位、商場登記到層、住宅登記到戶。

為進一步詳細表達基于本文模型的三維地籍管理典型應用，以綜合大樓為例建立了詳細的模型，圖4(c)、(d)、(e)、(f)依次表達三維宗地、三維地籍物、分層單元與戶單元4個空間管理細節層次，各層次間建立邏輯關聯并集成于三維地籍環境。若張三在該棟建筑物擁有一層商場、一套房產和一個車位，可以通過如下的語義關系描述其產權關系。

1)圖4(c)所示為三維宗地，宗地3依附地表，占用了地上與地下兩部分空間，宗地3與宗地2有相鄰關系——建筑采光權。張三作為權利人組的成員，共享該宗地的空間使用權利，擁有5%的權利份額。

2)圖4(d)所示為實際產權中三維地籍物——建筑物，建筑物位于三維宗地范圍內，張三與其他權利人組共享建筑物的電梯井所有權。

3)圖4(e)所示為分層單元——一層商場，一層商場是整棟建筑物組成部分，張三獨占一層商場。

4)圖4(f)所示為戶單元——一套房產，一套房產是本層單元的組成部分，張三獨占該房產單元，與本層的其他權利人組共享該層的走道。張三的一層商場、一套房產和一個車位聚類為一個基本管理單元，張三擁有獨占權利。

五、結束語

三維不動產的登記是土地利用立體化管理中迫切需要解決的問題，涉及法律和管理問題，更重要的是技術層面上也存在瓶頸，這雖然已引起各個方面的高度重視，但遺憾的是，到目前為止尚沒有完善的方案和成熟的技術。本文根據三維地籍產權體定義，結合土地和房產登記管理的需要，對三維地籍產權體進行了詳細的分類表達，建立了多細節層次的表達模型，為三維“房地合一”的管理提供了統一的語義表達，是對現行的不動產管理技術的升級和超越。針對不動產的動態特征，建立三維地籍產權體的動態模型，并研制實用三維空間分析與可視化工具，是后續研究的主要問題。

圖4 模型應用圖示

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