基于三維可視化的地籍管理技術研究

趙坤

摘 要：以地表為核心的國土權利法規和地籍管理方式，已經不能滿足人們對三維空間的占用與使用，特別是當與同一土地表面、地下相關的空間歸屬權不同時，基于二維地表的傳統土地登記和地籍系統將無法清晰的界定土地的權利空間。全景真三建模通過航空攝影的方式獲取多角度傾斜影像和激光點云數據，快速自動化的建立地面三維模型，真實反映城市三維影像，作為近幾年快速成熟的新技術，其真實、完整、高精度三維數據受到越來越多地理空間信息應用單位的追捧。

關鍵詞：真三維 地籍 產權

中圖分類號：P273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）-0007-02

1 地籍管理現狀

目前我國城鎮地籍管理是以宗地為基礎的二維平面地籍管理方式，主要記載國土資源在二維平面空間的信息。二維基礎數據已覆蓋了全國大部分省市，而且在應用上形成了較完善的體系。以地表權利為核心的地籍，其理論基礎是同一宗地在垂直方向上的權籍一致性。在二維平面空間，通常采用投影方式或根據建筑面積分攤方式，將三維權利實體投影到二維平面上，以投影或分攤的方式來代表其權益范圍進行登記。

2 存在的問題

隨著城市和人口的不斷集聚，城鎮人地矛盾日趨緊張，為集約用地，土地利用的立體化趨勢越來越明顯。以地表為核心的國土權利法規和地籍管理方式，已經不能滿足人們對三維空間的占用與使用，特別是當與同一土地表面、地下相關的空間歸屬權不同時，基于二維地表的傳統土地登記和地籍系統將無法清晰的界定土地的權利空間。幾個使用者共同使用一塊地并且相互之間界線難以劃清的情況定為一宗地，稱為共用宗地。大多數的共用宗地只是在水平面上無法劃清界線（如地下管線、高層建筑），比如在對城市中林立的高層建筑進行內部權利劃分和管理時，利用二維空間數據難以滿足應用需求。一方面國土主管部門無法對其權屬進行清晰管理，另一方面權屬界定由于沒有明確的保障，引發了很多權屬爭議事件。

3 地籍管理新要求

國土資源是一個多維度、多空間的概念，包括了土地、礦產、地質風貌及其所承載的基礎設施和生產生活環境。還有其他很多領域，涉及到地表、地上及地下，如城市土地立體利用、立體地價評估、空間權、地下空間權的使用等，都必然會涉及到土地的三維特性，也有必要在國土資源管理中得到反映。從稅收地籍、產權地籍和多用途現代地籍的演變過程可以看到國土資源利用模式變遷的軌跡，但這個變遷過程僅停留在國土資源平面利用的范疇。從資源利用效率來看，國土資源利用由粗放型逐漸向集約型轉變，這個變化也必然要在國土資源管理中得到體現，而直接體現這一變化的方式就是建立三維國土資源模型。

4 三維技術

目前三維市場主要有3種主流三維構建模式：傳統建模、三維實景（街景）、全景真三維建模。

人工建模通過單個建模再場景整合，經過多年發展技術成熟，主要表現在三維場景的美觀上。但技術路線決定了數據先天的缺點。（1）由于虛擬建模，造成了大量城市信息缺失，即使精細建模也只是對重要建筑、重要區域進行精細表達，無法做到城市完整信息的真實還原。（2）精細建模的模型可以用Lidar來保證，但其紋理多通過人工拍照獲取，對于高層建筑紋理基于通過復制形式貼上去、這就決定了三維模型上每個點的精度無法保障。

三維實景即為街景，2007年goolge為解決虛擬三維建模向真實的三維影像過渡，而提出一項技術。街景是一種通過街景車拍攝街道兩旁360°的照片，然后將這些照片經過處理上傳至網站，供訪問者瀏覽。這與2D平面地圖形成了強烈的對比，使原本無聊的地圖更加生動，更有閱讀性和娛樂性。但街景作為過渡性技術，其他技術特點也局限了其應用的范圍。（1）街景只是沿街的信息，無法對整個城市空間進行完整的體現，如非沿街區域、小區內、院內，即使沿街區域，由于中國城市沿街植被較多的特點，也無法對沿街的信息進行完整的采集。（2）街景做為360°拼接的照片，無法對空間體進行三維旋轉瀏覽、三維空間分析，也決定了其應該范圍只能局限在互聯網（公眾瀏覽）、城管（沿街部件管理），無法在GIS行業進行深入應用。

全景真三建模通過航空攝影的方式獲取多角度傾斜影像和激光點云數據，快速自動化的建立地面三維模型，真實反映城市三維影像，作為近幾年快速成熟的新技術，其真實、完整、高精度三維數據受到越來越多地理空間信息應用單位的追捧。

在全景真三維影像建模生產工藝中，機載激光雷達技術（Lidar）是保證數據精度的關鍵。機載激光雷達技術是集成激光測距技術、計算機技術、慣性測量單元 （IMU）/DGPS差分定位技術于一體，該技術在三維空間信息的實時獲取方面產生了重大突破，素有“精度之王”的美譽，作為近幾年在測繪領域快速獲取空間數據的新型技術，成為三維城市建設的一把利器。激光掃描對天氣情況要求低，霧霾天也可以進行作業，這在國內當前天氣環境下無疑是最好的選擇，其高精度的特點也保證了三維數據精度的可靠性，長久以來三維建設因為沒有測繪精度保證，三維應用都停留在展覽、顯示等層面，沒有深度的行業應用。全景真三維技術也真正解決了長久以來三維數字城市建設“中看不中用”的尷尬局面。

基于3種主流的三維技術本身特點，針對大量國土資源土地登記、征收、出讓、開發等管理要求，全景真三維建模無論在是數據的精度上保障地籍權屬清晰界定、土地登記管理，還是在為其它各部門數據共享、構建國土管理”一張圖”，都有先天的技術優勢。

5 真三維國土資源管理

5.1 二三維地籍管理

隨著城市聚集效應加強，土地利用強度越來越大，城市空間向立體化利用延伸，各綜合性大樓、建筑綜合體、地下停車場、地下商場、通信設施等遍布地上、地表、地下空間，由于分層開發利用，造成分層屬性不同的權利人，給當前基于二維宗地的地籍管理制度提出了挑戰。

采用二維地籍與三維地籍的混合管理模式，二維地籍登記中不能解決的復雜權屬情況則能夠通過三維系統進行登記，形成二維宗地平面與三維體宗地的混合管理方案。

5.2 不動產登記

我國的不動產登記是由土地、房屋、水利、海域、林業及農村承包土地組成的。目前土地登記制度中存在著大量的土地利用登記缺失狀況。諸如商業高層建筑內部權屬信息復雜、建筑頂部建造的通信設備、日益增多的電纜設施等。

建立基于傾斜影像和Lidar的真三維模型，Lidar直接獲取模型三維坐標，三維登記地籍圖通過界址點、界址線、界址面描述宗地的立體幾何特征，并具有明確的方向性，三維宗地以體宗地為基本單元，用體積度量，精確描述立體空間中的三維產權體。按照不同樓層的實際情況進行地籍登記。通過這種方式將建立三維地籍庫，反映三維產權體的基本情況，相比傳統二維地籍庫的信息要豐富許多，能夠清晰的界定地表、地面、地下立體空間的權利，如圖1所示。

5.3 三維地籍綜合管理

利用三維地籍庫，系統能夠進行綜合查詢，實時準確的掌握任意體宗地的平面和空間土地登記情況，當輸入土地使用者名稱時，系統會自動切換到需要查詢的宗地，用三維立體圖像展現積宗地土地利用情況，并采用列表方式顯示土地使用者名稱、土地坐落、宗地面、土地證號等信息。同時，該功能還能顯示共用宗地中土地使用者的基本用地信息，如宗地分割登記情況，當鼠標指向小區內某棟建筑物的任意區域時，系統就會自動告知該土地使用者的名稱、分攤土地面積、土地用途、土地使用期限等主要信息。該功能將實現空間產權的清晰化管理，能夠真實反映土地利用的空間分布情況。

5.4 地籍動態監管

通過實時動態監控系統，能夠自動跟蹤和監控新增建設用地審批項目，審批地塊顏色會隨著項目的進展而變化，清晰地顯示建設項目獲批后，宗地空間內部建筑物及權籍信息的變更過程，在建設方案的建筑高度、容積率等指標與登記信息發生出入后，系統將自動報警，真正有效地實現了對土地利用審批項目的全周期、立體化監管。

6 結語

全景真三維地籍管理作為國土行業最新的信息化手段，按照地理三維坐標組織管理空間信息，將地下、地表、地上等要素的空間信息和屬性信息進行準確劃分界定，生成真實的三維場景，為建立城市空間信息與國土資源管理登記提供了高效的三維模擬平臺。基于三維可視化環境的土籍登記、信息查詢統計分析，為業務部門和各級領導提供精細化的工作平臺和科學的決策支持，極大提高了國土部門管理水平和工作效率，為城市經濟發展和建設發揮著巨大的經濟效益。

參考文獻

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