三維技術在長江干流自然資源確權登記中的應用

柴潔

(重慶市勘測院，重慶 400021)

1 引 言

目前，測繪地理信息技術中的三維GIS技術在自然資源領域的應用越來越廣泛、深入。近十幾年來，國內外學者先后在三維空間數據模型[1，2]、新一代三維數據融合和三維空間分析及可視化表達等理論層面獲得了長足進展，隨著自然資源的相關領域，如地質礦產、房產地籍、森林管理[3～8]等行業部門中三維GIS系統的不斷建立，該技術正越來越多服務于行業項目和實際應用中。

為推進自然資源確權登記法治化，建立歸屬清晰、權責明確、保護嚴格、流轉順暢、監管有效的自然資源資產產權制度，實現山水林田湖草整體保護、系統修復、綜合治理，自然資源資產產權制度改革不斷深化，自然資源資產的空間屬性日益凸顯，傳統的二維視角和思路亟須向三維轉變，在衛星遙感和三維空間信息化技術的推動下，自然資源管理手段也在從二維向三維拓展，自然資源管理已經在三維時代的最前沿。陸昊部長明確提出：“自然資源登記等系統要由二維系統變成三維系統”，只有實現各類自然資源在三維空間上的分布，才能解決二維空間重疊的問題。

2 任務要求

自2017年起，國家以點帶面探索自然資源確權登記方法，并出臺《生態文明體制改革總體方案》《自然資源統一確權登記辦法(試行)》《深化黨和國家機構改革方案》《關于統籌推進自然資源資產產權制度改革的指導意見》《自然資源統一確權登記暫行辦法》《自然資源統一確權登記工作方案》《自然資源確權登記操作指南(試行)》等一系列政策文件，將自然資源確權登記工作逐漸由頂層設計、試點探索走向制度落地。

按照《自然資源統一確權登記暫行辦法》，以不動產登記為基礎，充分利用國土調查成果，首先對國家公園、自然保護區、自然公園等各類自然保護地，以及江河湖泊、生態功能重要的濕地和草原、重點國有林區等具有完整生態功能的自然生態空間和全民所有單項自然資源開展統一確權登記，逐步實現對水流、森林、山嶺、草原、荒地、灘涂、海域、無居民海島以及探明儲量的礦產資源等全部國土空間內的自然資源登記全覆蓋。清晰界定各類自然資源資產的產權主體，逐步劃清全民所有和集體所有之間的邊界，劃清全民所有、不同層級政府行使所有權的邊界，劃清不同集體所有者的邊界，劃清不同類型自然資源的邊界。

3 試點情況

2017年～2018年，國家以點帶面開展全國自然資源統一確權登記試點工作，覆蓋12個省份、32個試點區域，類型涉及國家公園、濕地、水流、探明儲量礦產資源等，此階段重點探索了工作流程、技術方法和標準規范等，已取得了階段性成果。

2019年，國家正式啟動全國自然資源統一確權登記，范圍為湖北神農架、浙江錢江源、海南熱帶雨林、云南普達措、大熊貓5個國家公園和長江干流、太湖等全國重點區域，長江干流是全國首批開展統一確權登記的兩個水流單元之一，此階段重點是開展登記成果規范化建設。

2020年，國家啟動5個重點國有林區和部分海域、無居民海島、海河流域漳衛南運河、珠江流域西江干流(中下游)、淮河干流(中游)、根河等區域自然資源確權登記，各省也陸續實施開展一批自然保護地、江河湖泊等重點區域和生態空間的確權登記。

長江干流(上游重慶段)自然資源確權登記工作自2019年8月正式啟動(圖1)，順利完成了沿岸 691 km19個區縣(含兩江新區)的資料收集整合、工作底圖編制、登記單元預劃與調整、通告發布、權屬界線調查核實、信息關聯等自然資源確權登記的各項工作，2020年9月正式通過部驗收。項目探索了水流這種最復雜的自然資源的確權業務流程、技術方法，建立了部門合作機制等，為下一步開展自然資源統一確權登記管理奠定了扎實的基礎。

圖1 長江干流(重慶段)自然資源確權登記試點范圍

4 問題難點

在自然資源確權登記工作中，如何對工作中形成的多源、異構、多時相、多維度數據，按照三維立體、四維時空特征進行存儲、管理、展示，成為自然資源確權登記、調查監測等工作中迫切需要解決的重要問題。要清晰界定全部國土空間各類自然資源資產的產權主體，就必須按照空間上的分類理念和自然資源的立體管理思路，將水流、森林、山嶺、草原、荒地、灘涂、海域、無居民海島以及探明儲量的礦產這九大類自然資源進行分類分層(圖2)，將自然資源確權登記的空間維度從二維升級到三維，實現二維登記到三維登記的轉換。

圖2 自然資源立體空間分層分類圖

5 三維應用

基于長江干流試點的實踐依托，進行了自然資源三維確權登記技術路線和自然資源三維登記模式探索，從技術上實現了三維技術在自然資源確權登記的數據融合、底圖制作、登記單元預劃調整、權籍調查核實等關鍵環節的應用(圖3)。一方面，發揮技術優勢，研究了自然資源三維立體調查登記方法；另一方面，發揮數據優勢，利用高現勢性、高精度、覆蓋全市的實景三維數據資源，為三維確權登記研究打下了扎實的基礎。通過三維自然資源數據整合、制作三維工作底圖、預劃三維登記單元、開展三維界限核實和權屬調查、輔助爭議調處、數據入庫和匯交等方面的工作，為長江干流自然資源三維確權登記進行了積極探索，取得良好成效。

圖3 自然資源確權登記環節

5.1 三維自然資源數據整合

針對自然資源確權登記涉及面廣，數據來源類型復雜、尺度不一，將不同口徑、不同坐標系、不同尺度的專題數據進行統一處理、建庫，實現各類自然資源要素二三維一體化數據管理，在一個統一的三維的平臺上實現地上、地下自然資源全要素、全方位信息的展示、查詢、定位疊置、分析等和自然資源確權登記多業務、多尺度、多類型信息的有效銜接。

5.2 制作三維工作底圖

在二、三維數據整合的基礎上，基于實景三維模型制作三維工作底圖，讓工作底圖“立”起來(圖4)。為江心洲、江心島、港口碼頭、沿河堤壩、干支流交匯處等特殊位置的具體情況分析提供快速高效精準的數據支撐。

圖4 二維工作底圖變三維工作底圖

5.3 三維登記單元界線劃定及調整

(1)針對部分河段缺失河道管理范圍界線的情況，利用地形三維模擬水位高程實現精準調整，輔助確定預劃登記單元界線(圖5)。解決了僅參考影像直接調整造成的水位高程平面位置精度損失，和依靠外業實地踏勘調整需要耗費大量人力成本的難題。

圖5 通過模擬水位高程調整登記單元界線

(2)針對按河道管理范圍確定的登記單元界線不合理的情況，利用三維模型輔助界線核實、調整，大大減少外業調查核實工作量(圖6)。可有效地解決水面內存在房屋等建設用地的矛盾，和二維矢量落圖后無法準確反映界線的空間位置等問題。

圖6 利用地形三維輔助登記單元界線落圖、核實、調整

5.4 三維界限核實和權屬調查

針對權屬界線不明晰或存在爭議的情況，可利用實景三維模型進行內業調整和核實判斷(圖7)，減少大量的外業現場指界工作。

圖7 利用地形三維輔助權屬界線調整

5.5 提取自然資源三維圖斑

通過二三維模式切換，設定規則，準確提取三維圖斑、精確關聯權屬信息(圖8)。

圖8 地上、地下自然資源三維圖斑

5.6 制作二、三維自然資源“一張圖”

充分利用存檔測繪地理信息數據和各類已經開展的國情普查、調查監測等專題調查成果，疊加各類用途管制、三區三線等數據，將三維的實景、地形、仿真三維精細模型等數據和二維的專題數據、權籍、登記發證等數據進行無縫集成深度融合，整合多源異構、多時相、多維度空間數據，實現二、三維數據一體化，制作全面、完善、權威的自然資源管理基礎數據——即三維自然資源“一張圖”(圖9)。

圖9 二、三維自然資源“一張圖”

6 應用展望

(1)基于二、三維自然資源“一張圖”，實現自然資源確權登記二三維數據一體化，實現山上山下、地上地下、水上水下自然資源全要素、全空間、全方位的信息融合和立體展示，為快速高效完成自然資源三維確權登記提供全面的基礎數據支撐；進一步開展自然資源確權登記成果“1+N”深度應用，實現與其他信息整合協同，為地上地下分設使用權、分層分戶登記，建立權屬明確的資源管理體制提供依據。

(2)開發自然資源三維確權登記數據管理系統，實現自然資源確權登記內外業作業一體化。利用實景三維建模技術，為自然資源統一確權登記提供統一的三維登記工作(綜合管理和服務)平臺，實現自然資源要素二三維數據一體化管理，在三維場景下精確展現各類自然資源的全要素、全方位信息，對權屬等檔案資料進行三維信息化管理，實現全過程的信息化處理，為各類自然資源確權登記工作提供立體、直觀、精細的工作平臺。