三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍測(cè)繪生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

李 峰

(山西省測(cè)繪工程院，山西 太原 030002)

我國(guó)的不動(dòng)產(chǎn)登記平臺(tái)是基于二維地圖的GIS進(jìn)行管理，近年來(lái)，我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展不斷向規(guī)?；⒘Ⅲw化方向發(fā)展，大量的高層建筑使得不動(dòng)產(chǎn)權(quán)屬空間分布復(fù)雜化，如果仍利用基于二維的GIS系統(tǒng)進(jìn)行管理，會(huì)導(dǎo)致大量的權(quán)屬重疊、信息冗余，難以對(duì)三維空間不動(dòng)產(chǎn)信息進(jìn)行精細(xì)化、準(zhǔn)確化、直觀化管理[1]。此外，這種傳統(tǒng)的二維數(shù)據(jù)管理模式存在數(shù)據(jù)整合過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)、不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍表達(dá)不夠詳細(xì)、資料更新速度緩慢等問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題，部分專家學(xué)者也提出過(guò)相應(yīng)的解決方案，如通過(guò)建立三維模型實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)的房籍三維可視化、三維空間宗地的權(quán)屬管理[2-4]；通過(guò)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)建筑物高度、輪廓提取，并進(jìn)行分割編輯來(lái)構(gòu)建三維宗地體，或者通過(guò)融合大量的影像、高程和矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模等方式，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了數(shù)據(jù)建模分塊工作量巨大、數(shù)據(jù)海量，以及與現(xiàn)行的不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記數(shù)據(jù)成果無(wú)法對(duì)接等問(wèn)題，導(dǎo)致目前無(wú)法實(shí)際應(yīng)用。

本文將對(duì)三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍測(cè)繪生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究，將傳統(tǒng)二維數(shù)據(jù)管理升級(jí)為可視化更強(qiáng)的三維數(shù)據(jù)管理模式，形象展示土地及地上建構(gòu)筑物的空間位置及當(dāng)前屬性狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)三維不動(dòng)產(chǎn)登記信息的精細(xì)化管理，有效提升不動(dòng)產(chǎn)登記過(guò)程中具體業(yè)務(wù)的工作效率，全面輔助不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記工作的快速推進(jìn)。

1 研究技術(shù)路線

三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍測(cè)繪生產(chǎn)主要包括空間數(shù)據(jù)獲取、影像數(shù)據(jù)處理、三維不動(dòng)產(chǎn)模型建立、三維模型單體化、不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)整合、不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)建立與管理等幾個(gè)方面。圖1為三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍測(cè)繪生產(chǎn)的總體工藝流程，即利用傾斜攝影技術(shù)，輔以三維激光掃描技術(shù)，建立實(shí)景三維不動(dòng)產(chǎn)模型，同時(shí)將不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，然后與宗地、房屋等三維不動(dòng)產(chǎn)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，并建立三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)，將完整的三維不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)入庫(kù)并對(duì)其進(jìn)行管理[5]。

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

依據(jù)三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍測(cè)繪生產(chǎn)工藝流程和當(dāng)前測(cè)繪生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展情況，要實(shí)現(xiàn)滿足要求的三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍測(cè)繪生產(chǎn)，需解決以下關(guān)鍵技術(shù)，主要包括：實(shí)景三維模型的快速建立、三維模型單體化、不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)整合、三維模型與不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，以及三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的建立。

2.1 基于傾斜攝影的實(shí)景三維模型建立

構(gòu)建三維模型是三維不動(dòng)產(chǎn)空間信息的主要表達(dá)方式。三維不動(dòng)產(chǎn)所要建模的實(shí)體復(fù)雜多樣，建立的三維模型不僅要突出權(quán)利實(shí)體的外圍邊界特征，而且還要表征其內(nèi)部權(quán)利空間，不但要實(shí)現(xiàn)三維不動(dòng)產(chǎn)可視化表達(dá)，還要實(shí)現(xiàn)在所選取的三維模型上進(jìn)行空間分析、查詢和量算等功能，以滿足不動(dòng)產(chǎn)管理的輔助稅收和決策需要[3]。

傳統(tǒng)的三維建模技術(shù)是利用二維數(shù)據(jù)如DOM、DLG等獲取建筑物基地，以及建筑物的樓層、層高等幾何信息，用3D Max等建模軟件建立灰體模型，然后通過(guò)外業(yè)拍攝實(shí)景照片、貼圖的方式，完成三維建模。此種建模方式，建筑物的幾何參數(shù)依賴于已有數(shù)據(jù)或估算，需要經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整，最終做出目標(biāo)形態(tài)，模型幾何參數(shù)若缺失則所建模型會(huì)不準(zhǔn)確。同時(shí)此種建模方法所建立的模型是獨(dú)立的單體，建模周期比較長(zhǎng)，需要花費(fèi)大量的人力。隨著獲取三維模型數(shù)據(jù)設(shè)備的多樣化，三維建模多源數(shù)據(jù)集成和多種技術(shù)的集成，航載LiDAR，傾斜數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量和GPS等技術(shù)的結(jié)合，使得建模技術(shù)方法更加多樣化，其中傾斜攝影建模由于其省時(shí)省力、建模速度快、模型精度高、色彩符合實(shí)際等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。圖2為利用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行實(shí)景三維模型重建的生產(chǎn)流程。

2.1.1 傾斜影像數(shù)據(jù)采集

利用由航空飛行器(無(wú)人機(jī))搭載傾斜航測(cè)相機(jī)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等設(shè)備組成傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)，設(shè)置合適的航高，獲取高分辨率的帶有空間位置信息的可量測(cè)多視實(shí)景影像，以保證三維不動(dòng)產(chǎn)模型重建精度。對(duì)于無(wú)人機(jī)無(wú)法拍攝到的地物細(xì)節(jié)部分可由地面三維激光掃描儀輔助完成。

2.1.2 密集像控測(cè)量

事前應(yīng)先做好像控點(diǎn)布設(shè)，通常每隔300～500 m布設(shè)一個(gè)像控點(diǎn)，以減少模型遠(yuǎn)距離幾何失真。

2.1.3 實(shí)景三維模型重建

傾斜攝影三維模型重建是通過(guò)傾斜攝影系統(tǒng)獲取的POS數(shù)據(jù)，結(jié)合野外實(shí)測(cè)的控制點(diǎn)測(cè)量成果進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差，實(shí)現(xiàn)多視影像匹配，生成數(shù)字地表模型DSM，經(jīng)紋理映射形成基于實(shí)景影像紋理的非單體化模型即三角網(wǎng)模型成果。

2.2 三維模型單體化

由傾斜影像進(jìn)行建模獲取的實(shí)景三維模型是帶有貼圖的連續(xù)三角網(wǎng)，并未將建筑、地面等地物要素進(jìn)行分離，數(shù)據(jù)量比較龐大，導(dǎo)致模型無(wú)法在大范圍內(nèi)得到應(yīng)用[6-7]。

對(duì)三維不動(dòng)產(chǎn)模型單體化是為了實(shí)現(xiàn)每一個(gè)不動(dòng)產(chǎn)單元與相連模型分離、被選中，并將相應(yīng)的屬性附著其上，方便對(duì)不動(dòng)產(chǎn)單元進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)等管理操作。

目前，較廣泛應(yīng)用的三維模型單體化方法主要分為邏輯單體化和物理單體化兩種方式。邏輯單體化的主要方法有ID單體化法和動(dòng)態(tài)單體化法[8-9]，此類方法并未實(shí)現(xiàn)真正意義上的單體化分離，不適合模型后期的應(yīng)用與管理；物理單體化的主要方法有切割單體化法[10-11]和立體像對(duì)單體化法[9]，切割單體化法實(shí)現(xiàn)了真正意義上的單體化，但此種方法會(huì)對(duì)LOD產(chǎn)生破壞，單體化后模型效果欠佳，相對(duì)而言，利用立體像對(duì)進(jìn)行單體化的建模方式較為方便，而且空間精度較高。針對(duì)三維模型單體化后進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)登記生產(chǎn)，選擇并實(shí)現(xiàn)合適的單體化方法，能夠有效保證三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍測(cè)繪生產(chǎn)體系的高效順利進(jìn)行。圖3為三維模型的單體化流程。

對(duì)于三維不動(dòng)產(chǎn)，模型單體化需要細(xì)化到每一樓層、每一單元、甚至每一戶，因此，真三維單體自動(dòng)分層分戶是三維不動(dòng)產(chǎn)登記深入應(yīng)用的關(guān)鍵。自動(dòng)分層分戶技術(shù)主要是基于影像匹配的技術(shù)，通過(guò)快速準(zhǔn)確獲取多視影像上的同名點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而獲取某一建筑的窗戶、樓層等三維信息，分層或分戶進(jìn)行房屋登記，并關(guān)聯(lián)地籍圖、戶型圖，甚至室內(nèi)三維等，將不同位置的不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍信息錄入到相對(duì)應(yīng)的三維不動(dòng)產(chǎn)單元中。

2.3 不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)整合

不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)整合主要包括：

(1) 數(shù)據(jù)信息整理主要包括：集體土地所有權(quán)登記、國(guó)有土地建設(shè)用地使用權(quán)、房屋等空間信息數(shù)據(jù)整理和登記簿冊(cè)整理，以及不動(dòng)產(chǎn)登記歷史檔案整理。

(2) 空間信息整合主要包括：行政區(qū)數(shù)據(jù)整合；地籍區(qū)、地籍子區(qū)數(shù)據(jù)整合；宗地?cái)?shù)據(jù)整合；建筑物數(shù)據(jù)整合。將這些數(shù)據(jù)整合成符合不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)和屬性值。數(shù)據(jù)在整合前必須保證所有數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo)參考一致，如不一致，需根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換一致。

(3) 非空間數(shù)據(jù)整合主要包括：對(duì)以往分散登記、格式不一的登記數(shù)據(jù)，依據(jù)現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化整理；依據(jù)《不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)(試行)》[12]，建立映射關(guān)系模型，轉(zhuǎn)換形成符合《不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)(試行)》要求的不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)；將原土地、房屋等對(duì)應(yīng)的歷史存量登記數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性分析、提取和映射，將各指標(biāo)分別存儲(chǔ)到不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表單內(nèi)。

(4) 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)落宗。將整合后的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，形成用宗地編號(hào)，把宗地和不動(dòng)產(chǎn)單元進(jìn)行關(guān)聯(lián)，用不動(dòng)產(chǎn)單元編號(hào)把不動(dòng)產(chǎn)和不動(dòng)產(chǎn)權(quán)利關(guān)聯(lián)，用業(yè)務(wù)號(hào)實(shí)現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)權(quán)利和登記過(guò)程的關(guān)聯(lián)，最終形成空間數(shù)據(jù)、非空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，歷史和現(xiàn)狀信息清晰完整的不動(dòng)產(chǎn)登記信息[12-13]。不動(dòng)產(chǎn)權(quán)屬空間數(shù)據(jù)的掛接主要是對(duì)產(chǎn)權(quán)登記數(shù)據(jù)整理階段及物理空間數(shù)據(jù)整理階段所輸出的宗地產(chǎn)權(quán)登記數(shù)據(jù)集、房屋產(chǎn)權(quán)邏輯幢數(shù)據(jù)集、房屋產(chǎn)權(quán)層數(shù)據(jù)集以及房產(chǎn)產(chǎn)權(quán)戶登記數(shù)據(jù)集、宗地空間數(shù)據(jù)集、自然幢空間數(shù)據(jù)集、層平面圖數(shù)據(jù)集、分戶圖數(shù)據(jù)集進(jìn)行圖屬關(guān)系的數(shù)據(jù)掛接。

2.4 三維模型與不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

以不動(dòng)產(chǎn)單元為基本單位，在三維模型上快速選擇對(duì)應(yīng)的土地、房屋等不動(dòng)產(chǎn)，掛接不動(dòng)產(chǎn)登記屬性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)與三維不動(dòng)產(chǎn)模型單體的關(guān)聯(lián)，并對(duì)不動(dòng)產(chǎn)單元編碼。圖4為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)內(nèi)容。

2.5 三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與建立

現(xiàn)有的不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中主要面向的是不動(dòng)產(chǎn)單元的基本屬性信息、權(quán)屬狀況、空間信息等相關(guān)不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)。三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的建立是在現(xiàn)有國(guó)家不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，并充分考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的兼容性、可擴(kuò)展性，以及技術(shù)進(jìn)步和今后信息的發(fā)展，研究并設(shè)計(jì)三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的分類編碼原則、分類編碼方法、編碼規(guī)則、分類代碼表，進(jìn)而完成三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)表和字典表的編寫。

三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)建立的基本單元是不動(dòng)產(chǎn)單元，并細(xì)分為空間數(shù)據(jù)庫(kù)和非空間數(shù)據(jù)庫(kù)兩類，兩數(shù)據(jù)庫(kù)之間通過(guò)特定和唯一的編號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

非空間數(shù)據(jù)庫(kù)是為了表達(dá)不動(dòng)產(chǎn)每一塊宗地、邏輯幢、層、戶、所有權(quán)、使用權(quán)、抵押權(quán)、預(yù)告登記、異議登記、查封登記、權(quán)利人、登記業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。非空間數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)表單管理方式。

空間要素主要分為3類，分別為基礎(chǔ)要素、二維矢量數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)[14]。

3 應(yīng)用實(shí)例

基于以上研究成果，對(duì)山西某測(cè)區(qū)進(jìn)行三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍測(cè)繪生產(chǎn)。測(cè)區(qū)面積約31 km2，采用TM-200電動(dòng)無(wú)人機(jī)搭載SONY RX1RM2-35MM相機(jī)進(jìn)行航拍，完成飛行15架次，飛行航線1137 km，航向重疊為70%、旁向重疊為55%，共采集影像素材21 903張。根據(jù)區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)及特殊情況布點(diǎn)的要求，測(cè)區(qū)布設(shè)控制點(diǎn)68個(gè)。像片控制測(cè)量采用省級(jí)CORS系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。使用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)在人工干預(yù)條件下標(biāo)記和量測(cè)加密點(diǎn)和連接點(diǎn)。

傾斜三維模型坐標(biāo)系統(tǒng)為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。

傾斜三維模型數(shù)據(jù)格式：OBJ格式、OSGB格式；模型數(shù)據(jù)Title分區(qū)大?。?00 m×500 m。

測(cè)區(qū)三維不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍測(cè)繪成果如圖5、圖6所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文將三維技術(shù)與不動(dòng)產(chǎn)應(yīng)用相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了在大場(chǎng)景中真實(shí)反映土地與其上房屋之間的定著關(guān)系，能夠保證空間位置的真實(shí)性、準(zhǔn)確性，可以通過(guò)申請(qǐng)人在三維模型中主動(dòng)判斷實(shí)際位置，選定原不動(dòng)產(chǎn)業(yè)務(wù)所在的模型樓幢，將原房屋登記樓幢直接關(guān)聯(lián)到空間數(shù)據(jù)中，建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，編制不動(dòng)產(chǎn)單元號(hào)，從而解決業(yè)務(wù)辦理速度慢的難點(diǎn)，有效克服了外業(yè)調(diào)查指認(rèn)落宗耗時(shí)耗力、房屋落宗編號(hào)耗時(shí)長(zhǎng)、即時(shí)業(yè)務(wù)辦理不及時(shí)等問(wèn)題，可以有效地提高不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記的質(zhì)量和效率。