基于三維可視化的地籍管理技術(shù)研究

趙坤

摘 要：以地表為核心的國土權(quán)利法規(guī)和地籍管理方式，已經(jīng)不能滿足人們對三維空間的占用與使用，特別是當(dāng)與同一土地表面、地下相關(guān)的空間歸屬權(quán)不同時，基于二維地表的傳統(tǒng)土地登記和地籍系統(tǒng)將無法清晰的界定土地的權(quán)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(shù)據(jù)，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(shù)，其真實、完整、高精度三維數(shù)據(jù)受到越來越多地理空間信息應(yīng)用單位的追捧。

關(guān)鍵詞：真三維 地籍 產(chǎn)權(quán)

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

1 地籍管理現(xiàn)狀

目前我國城鎮(zhèn)地籍管理是以宗地為基礎(chǔ)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(chǔ)數(shù)據(jù)已覆蓋了全國大部分省市，而且在應(yīng)用上形成了較完善的體系。以地表權(quán)利為核心的地籍，其理論基礎(chǔ)是同一宗地在垂直方向上的權(quán)籍一致性。在二維平面空間，通常采用投影方式或根據(jù)建筑面積分?jǐn)偡绞剑瑢⑷S權(quán)利實體投影到二維平面上，以投影或分?jǐn)偟姆绞絹泶砥錂?quán)益范圍進(jìn)行登記。

2 存在的問題

隨著城市和人口的不斷集聚，城鎮(zhèn)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(quán)利法規(guī)和地籍管理方式，已經(jīng)不能滿足人們對三維空間的占用與使用，特別是當(dāng)與同一土地表面、地下相關(guān)的空間歸屬權(quán)不同時，基于二維地表的傳統(tǒng)土地登記和地籍系統(tǒng)將無法清晰的界定土地的權(quán)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(shù)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(jìn)行內(nèi)部權(quán)利劃分和管理時，利用二維空間數(shù)據(jù)難以滿足應(yīng)用需求。一方面國土主管部門無法對其權(quán)屬進(jìn)行清晰管理，另一方面權(quán)屬界定由于沒有明確的保障，引發(fā)了很多權(quán)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(chǎn)、地質(zhì)風(fēng)貌及其所承載的基礎(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)生活環(huán)境。還有其他很多領(lǐng)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(quán)、地下空間權(quán)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(chǎn)權(quán)地籍和多用途現(xiàn)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(zhuǎn)變，這個變化也必然要在國土資源管理中得到體現(xiàn)，而直接體現(xiàn)這一變化的方式就是建立三維國土資源模型。

4 三維技術(shù)

目前三維市場主要有3種主流三維構(gòu)建模式：傳統(tǒng)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(jīng)過多年發(fā)展技術(shù)成熟，主要表現(xiàn)在三維場景的美觀上。但技術(shù)路線決定了數(shù)據(jù)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(xì)建模也只是對重要建筑、重要區(qū)域進(jìn)行精細(xì)表達(dá)，無法做到城市完整信息的真實還原。（2）精細(xì)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(fù)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(shù)。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(jīng)過處理上傳至網(wǎng)站，供訪問者瀏覽。這與2D平面地圖形成了強(qiáng)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(shù)，其他技術(shù)特點也局限了其應(yīng)用的范圍。（1）街景只是沿街的信息，無法對整個城市空間進(jìn)行完整的體現(xiàn)，如非沿街區(qū)域、小區(qū)內(nèi)、院內(nèi)，即使沿街區(qū)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(jìn)行完整的采集。（2）街景做為360°拼接的照片，無法對空間體進(jìn)行三維旋轉(zhuǎn)瀏覽、三維空間分析，也決定了其應(yīng)該范圍只能局限在互聯(lián)網(wǎng)（公眾瀏覽）、城管（沿街部件管理），無法在GIS行業(yè)進(jìn)行深入應(yīng)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(shù)據(jù)，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(shù)，其真實、完整、高精度三維數(shù)據(jù)受到越來越多地理空間信息應(yīng)用單位的追捧。

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

基于3種主流的三維技術(shù)本身特點，針對大量國土資源土地登記、征收、出讓、開發(fā)等管理要求，全景真三維建模無論在是數(shù)據(jù)的精度上保障地籍權(quán)屬清晰界定、土地登記管理，還是在為其它各部門數(shù)據(jù)共享、構(gòu)建國土管理”一張圖”，都有先天的技術(shù)優(yōu)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(yīng)加強(qiáng)，土地利用強(qiáng)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(shè)施等遍布地上、地表、地下空間，由于分層開發(fā)利用，造成分層屬性不同的權(quán)利人，給當(dāng)前基于二維宗地的地籍管理制度提出了挑戰(zhàn)。

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(fù)雜權(quán)屬情況則能夠通過三維系統(tǒng)進(jìn)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(chǎn)登記

我國的不動產(chǎn)登記是由土地、房屋、水利、海域、林業(yè)及農(nóng)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(yè)高層建筑內(nèi)部權(quán)屬信息復(fù)雜、建筑頂部建造的通信設(shè)備、日益增多的電纜設(shè)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(biāo)，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(chǎn)權(quán)體。按照不同樓層的實際情況進(jìn)行地籍登記。通過這種方式將建立三維地籍庫，反映三維產(chǎn)權(quán)體的基本情況，相比傳統(tǒng)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(quán)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(tǒng)能夠進(jìn)行綜合查詢，實時準(zhǔn)確的掌握任意體宗地的平面和空間土地登記情況，當(dāng)輸入土地使用者名稱時，系統(tǒng)會自動切換到需要查詢的宗地，用三維立體圖像展現(xiàn)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(dāng)鼠標(biāo)指向小區(qū)內(nèi)某棟建筑物的任意區(qū)域時，系統(tǒng)就會自動告知該土地使用者的名稱、分?jǐn)偼恋孛娣e、土地用途、土地使用期限等主要信息。該功能將實現(xiàn)空間產(chǎn)權(quán)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(tài)監(jiān)管

通過實時動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠自動跟蹤和監(jiān)控新增建設(shè)用地審批項目，審批地塊顏色會隨著項目的進(jìn)展而變化，清晰地顯示建設(shè)項目獲批后，宗地空間內(nèi)部建筑物及權(quán)籍信息的變更過程，在建設(shè)方案的建筑高度、容積率等指標(biāo)與登記信息發(fā)生出入后，系統(tǒng)將自動報警，真正有效地實現(xiàn)了對土地利用審批項目的全周期、立體化監(jiān)管。

6 結(jié)語

全景真三維地籍管理作為國土行業(yè)最新的信息化手段，按照地理三維坐標(biāo)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(jìn)行準(zhǔn)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(huán)境的土籍登記、信息查詢統(tǒng)計分析，為業(yè)務(wù)部門和各級領(lǐng)導(dǎo)提供精細(xì)化的工作平臺和科學(xué)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(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)發(fā)揮著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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