基于數據融合的三維地籍管理系統建設與應用研究

李榕梅

(廣東經緯土地勘測規劃科技有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引言

快速演變的城市發展模式，呈現出土地利用立體化和高密度的態勢，并且表現出更加復雜的產權管理，傳統的二維地籍管理模式的諸多弊病逐漸顯現，而要想空間承載和信息利用更直觀、清晰和真實，就要依托數據融合技術構建三維地籍管理體系，以滿足新時期產權管理立體化的需求。本文開展的數據融合以三維實景為基礎，進行多方位全角度的技術設計，構建三維地籍管理體系，可以對二、三維數據進行統一的管理，并可以快速聯動更新相關的業務信息，包括三維地籍查詢、登記、三維模型實體對象相關權屬、三維智能分析等。

1 傳統地籍管理中存在的問題

地籍管理是國家管理土地、保證土地經營者合法權益、確保使用合法性的重要手段。調查顯示，我國只用50多年就完成了城鎮化率翻倍的目標，到2030年，中國的城市人口總數將超過10億。在此背景下，土地以及房屋權屬關系就變得錯綜復雜，普遍存在不同空間權重重疊的問題。這就要求把土地表面的利用轉變到對土地縱向空間利用上，對地籍管理工作造成了極大的影響。傳統的二維地籍基于空間分布、要素屬性、空間關系和數量的地籍管理模式，根本難以滿足三維空間中重疊、交叉的宗地管理要求，尤其是當相同的土地表面關聯的地上和地下所有權不同時，傳統的二維地表的二維地籍登記模式根本不能滿足明晰化管理地籍的基本要求。所以，當前緊迫的任務就是打破傳統的二維地籍管理方式，進行三維地籍管理系統的構建。本文基于數據融合的技術模式，本著解決二維地籍管理體系存在的諸多問題，構建多種數據技術融合的三維地籍管理系統，并通過實際應用案例，闡述和分析三維地籍系統的效益價值和可行性。促進人們對土地的認知從二維向三維過渡，有助于土地三維權利和建筑物區分所有制度的逐步確立[1]。

2 融合傾斜攝影測量構建三維地理場景

傾斜攝影測量技術是將多臺傳感器同時搭載在同一飛行平臺上，攝影和采集作業分別從傾斜、垂直等諸多不同角度進行，快速而高效地獲取地面位置姿態信息和影像，具備全方位高分辨率。以傾斜攝影為基礎構建的實景三維模型，能夠準確、真實地進行城市空間特征的還原，借助紋理豐富、空間準確的三維地理場景數據基底實現土地的立體化管理。

本研究借助當前廣泛應用的三維建模軟件 ContextCap-ture 快速構建大范圍三維地理場景的模型，詳細制作程序如圖1所示。針對大重疊度的傾斜多視影像，可根據攝影測量原理按照相關步驟，進行數據預處理、多視角聯合平差、構建三維模型、修飾模型以及檢查質量等，最后形成高精度的三維實景模型。建筑物和土地之間的紋理特征和空間位置關系都能夠通過模型成果真實地反映出來，讓不動產管理中的語義和紋理信息更豐富。

圖1 實景三維模型制作流程

3 融合微應用模式設計三維 WebGIS微前端

微前端設計與微服務的設計密切相關，可以在Web端應用微服務理念，具體來講，就是在應用單頁面前端的時候，將單一的單體應用轉換成諸多較小類型的前端應用組件，最后聚合成的應用組件為大中型。以微應用為基礎設計的微前端，可以按照三維地籍的業務應用場景將管理系統中的二維和三維一體化WebGIS應用拆分成諸多組件，包括三維地籍業務組件、基礎Web組件、三維空間分析組件、通用二、三維地圖組件、數據可視化組件等，讓該系統中的二維、三維一體WebGIS 應用更具備鮮明的特點，比如自治化、單一職責、自治化和技術棧無關等，確保不同的團隊都能夠自主地高效開發和維護組件，并且實現完全突破生產環境實時構建面，進行基于WebGIS的不動產登記三維地籍應用[2]。

4 融合實景三維信息構建三維地籍空間模型

空間確權是三維地籍的核心指標，針對立體權利的管理，通常可采用的產權體必須具備明確的三維權屬邊界。傾斜實景三維模型的三維表述效果逼真而精細，能夠將大場景建筑物面積紋理特征更直觀而清晰地展示出來，在場景處理中具備可定位、規模大、成本低、可測量、效率高等優點。本研究提出融合數據下的三維地籍三維空間模型的構建，以三維不動產產權體模型為依托，與實景三維模型豐富的語義紋理信息相融合，對三維產權體模型存在的不足進行有效彌補，實現了三維地籍模型需要的產權清晰、高效精準的條件，技術流程如圖2所示。

圖2 三維地籍空間模型構建技術流程

5 融合多重視覺變量實現三維不動產集成可視化

在三維不動產管理應用模式中，最關鍵的手段就是三維不動產可視化表達，以多重視覺變量為基礎的三維不動產集成可視化模式，基于聚焦顯示、作圖與記錄、視圖變化、視覺處理等諸多維度，同時對三維不動產產權空間和物理空間一體化表述的可視化效果進行繼承和合理的改進，更有利于進行三維不動產集群對象的展示，讓個體焦點對象更突出。可以通過抽屜式交互、體素、變形以及多層次LOD多層次細節表達等方式，突出表現個體不動產對象的形態、位置等空間特征，并與周圍不動產對象保持穩定關系，借助綜合可視化變量表達不同對象間的關系，包括共有產權空間和專用產權的區分、可見表面和內部結構、三維不動產產權空間和物理空間的清晰展示等[3]。

6 應用案例

本文以廣東省某市某區為示范，結合區域內代表性的住宅小區、農房、商業綜合體等諸多場景下的三維地籍數據，通過系統具備的各項功能實現各種管理一體化的全方位管理。主要表現在以下5個方面。

6.1 三維地籍數據檢索與溯源

以宗地、POI地名地址、戶室等依據，系統進行快速查詢，通過具體空間位置的縮放進行自動定位，對二維、三維空間數據和具體屬性信息進行直觀顯示。以不動產單元代碼為基礎進行三維地籍全生命周期的溯源管理，進行“一碼 +”與三維地籍融合應用的創新實踐。利用對不同階段不動產圖屬信息的集成，三維地籍建設和管理的全過程都可以利用“一碼”實施串聯，同時通過可視化方式進行不動產變化情況的直觀展示。

6.2 三維地籍智能分析與統計

為支撐案例區域三維地籍管理應用需求，系統將提供多個類型的三維空間分析工具，包括日照分析、天際線分析、可視域分析等，并可以直觀展示分析結果。同時，根據不動產業務需要研發了專題分析和統計功能，其中有民房違建分析、房屋面積和數量統計、不動產單元類型統計等。例如，民房違建分析是對指定范圍自動分析民房違建數量的行為的支持，并對民房違建的位置進行高亮顯示，更有助于確權登記工作的開展。

6.3 三維地籍可視化交互

為了清晰顯現三維產權的位置、空間邊界和周邊關系，系統支持不同級別的數據可視化展現，包括地形級、部件級、城市級等，其中可以利用城市級、地形級可視化數據實現建筑信息和外部的真實場景。可以經過產權模型和精細的物理實體模型實現產權信息和內部細節語義展示。

6.4 三維地籍制圖表達

對于三維制圖的表達，系統會以不同角度、不同空間進行建筑體、宗地體權屬關系的展示，包括俯視圖、正視圖和側視圖等；確保三維地籍管理高效開展。同時，為了出圖的效果更加逼真，利用三維產權所在的一幢樓、剖面和樓層等融合的模式提供不同角度的三維產權體圖件，實現立體產權空間關系的清晰表達。

6.5 三維地籍數據應用與共享

服務發布功能是三維地籍管理系統的基礎功能，是以傳統二維動態服務、靜態服務為基礎，支持三維地形、傾斜攝影、建筑白模、BIM、CIM、產權體等全要素、多服務、全類型標準化的三維服務發布和管理，為三維地籍數據的應用共享提供支撐。例如，系統可以在自然資源管理環節通過服務發布進行三維地籍數據的應用，促進自然資源管理水平的提升[4]。

7 結語

本文的數據融合以三維實景為基礎，基于實景三維數據融合技術，結合傾斜攝影模型、微應用模式的三維 WebGIS 微前端設計、三維空間模型等，進行了數據融合下的三維地籍管理系統建設與應用研究。該系統集各種高端功能于一體，支撐起三維地籍管理體系的高效應用。該系統的顯著特點是通過數據的融合形成圍繞三維地籍的立體化管理模式。顯而易見，從二維地籍模式向三維地籍模式的轉變，必須經歷從理念到應用實踐的全面變革，系統的服務理念必須著眼未來的三維地籍管理趨勢，在思維方式和研究視角上進行相應的改變，有效探索適合我國情況的三維地籍管理制度。