三維GIS系統在城市不動產登記系統中的應用研究

嚴 昆

（沈陽市城市測繪有限公司 遼寧 沈陽 110014）

0 引言

近期，山東青島市的“實景三維青島建設項目”完成了專家組的驗收，該項目作為中國三維實景城市項目的典型案例，得到了測繪行業的高度關注。項目成果作為新型測繪產品，為城市各部門提供更加有力的時空大數據支撐，助力城市發展和智慧管理。高精度的三維傾斜攝影成果作為基礎數據，也勢必為青島市的三維不動產GIS系統提供基礎數據和空間承載平臺。隨著計算機硬件及GIS軟件的飛速發展，三維不動產登記以其強大的空間管理性、直觀可視性，逐步取代二維GIS登記系統將成為歷史發展的趨勢。

1 國內GIS系統現狀

我國房地產市場的高速發展，大量新建商品房的入市，帶來不動產登記部門的業務井噴式的爆發。GIS系統以其海量數據存儲和多源數據處理的能力，成為目前多數城市不動產登記系統信息的數據支撐平臺。以GIS系統加超大型數據庫（ORACLE）的組合搭配，也就成為目前軟件的主流。系統可以實現不動產登記二維空間及屬性數據的存儲，實現管理、分析和查詢等功能，基本滿足不動產登記的需求。但是，隨著城市的建設發展，城市標志性復雜高層建筑物、地下可利用空間等也需納入到不動產登記管理系統中。土地的高度空間利用、復雜分布的產權單元也對登記系統提出了更高要求。例如復雜商業綜合體，地表以上空間有住宅與寫字間部分，裙房有經營性商業部分，地下有車位及商業部分，夾雜錯綜復雜的歸不同業主使用的公用空間，二維分層分戶圖雖然可以表示各產權單元的權屬界線，但是無法表示其真實的權屬立體空間信息[1]。現有不動產登記系統根據房產測量規范的要求，出具的測繪成果只對空間大于2.2 m的房屋四至尺寸進行表示，并沒有詳細記載不動產單元空間高度的信息。傳統的二維空間數據與屬性數據結合的方式，不足以適應立體化、復雜化的未來不動產登記趨勢。需要將三維GIS系統引入到未來的不動產登記系統中，利用三維信息的空間可視結合產權單元的屬性信息，發揮GIS系統的分析優勢，可以完美地解決復雜不動產不同單元與整體間的空間關系，將不動產登記逐漸推向三維立體管理模式。

2 建模解決方案

2.1 三維建模技術

傾斜攝影測量技術是近年來國際測繪領域發展起來的一項高新技術，打破了以往只能以垂直方向獲取影像進行拍攝的方式，通過機載多臺相機，以垂直方向、前后左右傾斜方向5個不同角度同時采集影像信息（圖1），結合高精度的POS位置信息，通過軟件建立高感官的三維空間實景數據（圖2）。三維模型不僅可以真實地反映該區域內的地表地物信息，而且通過高精度的定位技術，使其具有國家統一坐標系統的精確位置信息。真實的實景地物色彩還原，豐富的影像信息，給用戶帶來極高的真實現場體驗。同時，傾斜攝影建模技術的日益成熟，使得高昂的三維城市建模成本大幅度降低。

2.2 實現方式

目前，傾斜攝影測量技術一般采用無人機搭載傾斜五鏡頭相機來實現基礎數據采集，但是由于受到城市高層建筑物影響，考慮安全飛行因素，無人機飛行航高受到限制，采集影像數據難以滿足高精度三維建模的需求。另外，由于受到攝影角度及攝影距離影響，建筑物底層及密集區域，由于采集數據不足，后期會導致三維建模產生空洞、拉花現象，不僅極大地影響了三維模型的精度，而且影響了模型的美觀，因此，需要采用空地融合的技術來彌補這項技術缺陷。在無人機采集航空影像數據的同時，可以采用多種攝影方法采集近地面的影像信息，將航空三維模型數據與地面三維模型數據，通過一些特征點進行空地融合，統一到一個模型系統中，實現高精度航空數據模型與近地面數據模型的完美融合。主要技術處理流程見圖3。

2.3 貼近攝影測量技術

2019年，武漢大學遙感與信息工程學院張祖勛院士提出了貼近攝影測量技術。該技術是利用無人機設備貼近被攝目標物表面，通過獲取高清晰度和分辨率的近景影像，從而恢復被攝物體的精確坐標和精細形狀結構來重建高精細的三維模型。貼近攝影測量技術的應用，為高質量的三維GIS信息系統提供了更加強有力的空間精細化三維模型技術支持。

2.4 模型單體化技術

傾斜攝影的成果數據所生產的數據模型是一個連續的空間模型表面數據集，通俗的理解為“成果一張皮”，無法實現不動產單元的定位及查詢，需要將成果單體化。模型單體化技術的成熟，使得逐個分割建筑物實體成為現實。軟件可以根據空間模型的平面信息結合高度信息生成建筑物的單體模型，最終實現三維幢的單體化管理。

3 三維GIS城市不動產登記系統的優勢

3.1 二三維一體化的解決方案

將不動產登記房屋幢的空間信息直接關聯到三維GIS模型上，搭建二三維的關聯關系，生成三維不動產單元號。不同于以往的二維系統，三維不動產登記系統將地信息、幢信息、戶空間信息、復雜多樣的不動產登記信息都直接關聯到三維實景模型上。將二維式的管理平臺發展成積木搭建式的三維管理平臺，高可視性及實景真實性更加便于不動產登記的管理，實現統一國家坐標系的GIS平臺，宗地上有建筑物，建筑物三維化，不動產單元空間化，各類屬性及登記信息與不動產實體緊密結合。

3.2 解決空間定位難的問題

三維GIS系統平臺可以實現二三維空間數據的完美結合，使得二三維數據的可視化互查變得一目了然。以往的GIS系統，記載不動產登記各類信息的樓盤表與房屋的幢信息，分屬兩套不同的子系統，相互查詢切換效率低。而三維系統以其特有的三維空間屬性，使得所有數據都疊加到統一的三維模型上，三維系統可以直接與二維系統聯動，用戶可以直接查詢二維宗地信息，三維不動產實景模型顯示在二維土地信息之上。系統也可以通過產權人、房屋坐落、不動產單元號等檢索條件，快速地定位不動產單元的三維空間位置，讓操作和查詢變得更加簡單快捷，極大地提高了工作效率。

3.3 拓展應用

由于三維GIS系統平臺是實景三維模型對城市現場的真實反映，基于平臺可以實現多種空間分析功能，為政府決策提供分析數據支持。通過系統可以分析出選定建筑物對北向建筑物的日照影響情況，也可以分析出建筑物高度對限高區域的影響情況，為規劃部門的最終決策提供分析依據。三維GIS系統不僅可以對地表建筑物進行管理，同時也可以對地下建筑物進行管理，真正實現了空間地上地下統一系統一張圖。

4 三維GIS城市不動產登記系統的解決方案

4.1 設計思路

總體研究思路（圖4）可分為：（1）調研及資料準備階段；（2）現有資料及二維GIS系統數據成果的整理與分析；（3）三維不動產信息系統數據庫及數據結構的建設；（4）三維GIS信息系統的建設[2]。

第1階段主要是對三維GIS城市不動產登記系統的市場調研和研究技術路線，梳理不動產登記涉及的各種業務及使用軟件的需求，對不動產軟件流程進行框架搭建，將各業務使用的軟件尋求適當的接口程序融合到整體軟件框架中。第2階段是分析現有各業務的電子成果及紙質成果資料，將不同的成果尋求合適的方法統一到三維GIS平臺數據庫中。第3階段是根據登記業務的生命周期流程，搭建超大型數據庫（oracle），設立數據表及各業務相關字段。第4階段是將現有的成果電子數據遷移到新的三維GIS系統中，開發三維不動產登記系統，實現在三維場景中的不動產登記業務。

三維城市不動產登記系統三維實景底層數據主要是通過傾斜攝影采集的外業實景數據，符合國家對不動產登記業務的精度要求。融合了宗地權屬的二維信息，滿足地籍登記業務的要求，可以對地籍測繪的數據成果進行統一管理[3]。三維不動產登記系統可以將三維空間房屋的預售、抵押、查封等業務直接掛接到三維樓盤表中，真正實現了對不動產登記信息的三維化管理。

4.2 數據處理

二維不動產登記系統的空間數據信息，數據存儲方式主要是二維空間數據管理系統后臺連接數據庫的形式。通過二維宗地定位房屋幢，再通過幢調取空間數據對應的樓盤表。空間數據存儲于不動產登記的空間地理信息數據庫中。將二維數據三維化的數據處理需通過空間坐標系轉換統一到國家2000坐標系中，將以幢為單位的樓盤表通過幢ID掛接到對應的幢圖形上。再將整理后的數據與三維實景幢信息進行掛接，通過軟件分析，正確地捋清宗地、房屋幢平面及戶三維空間信息、分層分戶信息，最終實現不動產單元的戶、幢、地之間的信息查詢與管理。為提高系統響應速度，三維GIS系統管理端采用C/S構架模式[4]。

二維不動產登記的戶業務信息，大多根據戶單位的業務形式，存儲于ORACLE數據庫中不同的業務表中。通過嚴格的數據整理，將戶信息以不動產單元號或其他唯一字段關聯到空間立體的三維實景模型上。最終現實積木搭建式的三維戶信息管理，做到空間戶連接多業務，多業務的信息存儲于不同的業務表的管理模式。

4.3 功能實現

三維GIS系統給人更加立體、直觀的身臨其境的感官體驗，集成真實場景的數字化，將房屋的小區實景虛擬呈現在網絡中，與不動產業務深度結合。三維不動產登記系統將不動產登記業務涉及的宗地信息、權籍信息、二維幢信息、三維實景模型信息、不動產登記首次登記、預告登記、備案登記、變更登記、轉移登記、初始登記、抵押登記、查封登記等業務融合到三維GIS管理平臺上來。通過開發查詢功能實現地、幢、戶的查詢，提供多樣的檢索條件，實現不動產單元的快速查詢，最終通過GIS系統空間定位到具體的三維坐標位置上。立體樓盤表更加直觀地反映了戶登記狀態的空間信息，系統會根據各登記單元的業務具體信息，自動標定不動產單元的業務安全級別，將不同業務級別應用不同顏色體現在三維樓盤表中。通過戶檢索頁面，實現戶不同登記業務的具體信息查詢。GIS系統以其強大的分析功能，可以進行選定區域內的敏感數據查詢，例如可以對選定區域內進行查封房屋數量查詢，查詢后高亮度顯示，直觀地將篩選戶的信息顯示到三維系統中。將房產測繪成果分層分戶圖結合三維實景模型生成基于三維空間的分層分戶圖，實現任意樓層的層分戶信息查詢。

不動產登記系統可實現房產生命周期的管理。登記業務涉及的二維和三維數據，由于房產生命周期不同階段可能會產生數據的變更，需將現實數據導入替換歷史數據，并將不同種類數據存儲于不同的業務數據庫中。系統提供多種歷史數據的查詢和溯源，可以通過軟件查詢業務變更時間節點前后的數據對比情況。

5 結語

隨著三維實景模型不斷地被應用到不動產登記系統中，三維GIS登記系統已經成為歷史發展的趨勢。三維GIS系統在一定程度上解決了二維不動產登記存在的不足，取而代之用三維實景模型來表現復雜的建筑物綜合體，對不動產單元進行三維空間維度的精確定位。不論該不動產單元是在地上、還是地下，都可以形象地展示其與土地及周圍建筑物的空間位置相鄰關系。在城市BIM數據日益豐富的大環境下，三維GIS系統與BIM系統結合，勢必能為智慧城市提供更為有效的數據支撐，也將為自然資源管理、城市建設、服務管理提供與現實世界一致的三維藍圖。