基于數(shù)據(jù)融合的三維地籍管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用研究

李榕梅

(廣東經(jīng)緯土地勘測(cè)規(guī)劃科技有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引言

快速演變的城市發(fā)展模式，呈現(xiàn)出土地利用立體化和高密度的態(tài)勢(shì)，并且表現(xiàn)出更加復(fù)雜的產(chǎn)權(quán)管理，傳統(tǒng)的二維地籍管理模式的諸多弊病逐漸顯現(xiàn)，而要想空間承載和信息利用更直觀、清晰和真實(shí)，就要依托數(shù)據(jù)融合技術(shù)構(gòu)建三維地籍管理體系，以滿足新時(shí)期產(chǎn)權(quán)管理立體化的需求。本文開(kāi)展的數(shù)據(jù)融合以三維實(shí)景為基礎(chǔ)，進(jìn)行多方位全角度的技術(shù)設(shè)計(jì)，構(gòu)建三維地籍管理體系，可以對(duì)二、三維數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，并可以快速聯(lián)動(dòng)更新相關(guān)的業(yè)務(wù)信息，包括三維地籍查詢、登記、三維模型實(shí)體對(duì)象相關(guān)權(quán)屬、三維智能分析等。

1 傳統(tǒng)地籍管理中存在的問(wèn)題

地籍管理是國(guó)家管理土地、保證土地經(jīng)營(yíng)者合法權(quán)益、確保使用合法性的重要手段。調(diào)查顯示，我國(guó)只用50多年就完成了城鎮(zhèn)化率翻倍的目標(biāo)，到2030年，中國(guó)的城市人口總數(shù)將超過(guò)10億。在此背景下，土地以及房屋權(quán)屬關(guān)系就變得錯(cuò)綜復(fù)雜，普遍存在不同空間權(quán)重重疊的問(wèn)題。這就要求把土地表面的利用轉(zhuǎn)變到對(duì)土地縱向空間利用上，對(duì)地籍管理工作造成了極大的影響。傳統(tǒng)的二維地籍基于空間分布、要素屬性、空間關(guān)系和數(shù)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(dāng)相同的土地表面關(guān)聯(lián)的地上和地下所有權(quán)不同時(shí)，傳統(tǒng)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(dāng)前緊迫的任務(wù)就是打破傳統(tǒng)的二維地籍管理方式，進(jìn)行三維地籍管理系統(tǒng)的構(gòu)建。本文基于數(shù)據(jù)融合的技術(shù)模式，本著解決二維地籍管理體系存在的諸多問(wèn)題，構(gòu)建多種數(shù)據(jù)技術(shù)融合的三維地籍管理系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)際應(yīng)用案例，闡述和分析三維地籍系統(tǒng)的效益價(jià)值和可行性。促進(jìn)人們對(duì)土地的認(rèn)知從二維向三維過(guò)渡，有助于土地三維權(quán)利和建筑物區(qū)分所有制度的逐步確立[1]。

2 融合傾斜攝影測(cè)量構(gòu)建三維地理場(chǎng)景

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是將多臺(tái)傳感器同時(shí)搭載在同一飛行平臺(tái)上，攝影和采集作業(yè)分別從傾斜、垂直等諸多不同角度進(jìn)行，快速而高效地獲取地面位置姿態(tài)信息和影像，具備全方位高分辨率。以傾斜攝影為基礎(chǔ)構(gòu)建的實(shí)景三維模型，能夠準(zhǔn)確、真實(shí)地進(jìn)行城市空間特征的還原，借助紋理豐富、空間準(zhǔn)確的三維地理場(chǎng)景數(shù)據(jù)基底實(shí)現(xiàn)土地的立體化管理。

本研究借助當(dāng)前廣泛應(yīng)用的三維建模軟件 ContextCap-ture 快速構(gòu)建大范圍三維地理場(chǎng)景的模型，詳細(xì)制作程序如圖1所示。針對(duì)大重疊度的傾斜多視影像，可根據(jù)攝影測(cè)量原理按照相關(guān)步驟，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、多視角聯(lián)合平差、構(gòu)建三維模型、修飾模型以及檢查質(zhì)量等，最后形成高精度的三維實(shí)景模型。建筑物和土地之間的紋理特征和空間位置關(guān)系都能夠通過(guò)模型成果真實(shí)地反映出來(lái)，讓不動(dòng)產(chǎn)管理中的語(yǔ)義和紋理信息更豐富。

圖1 實(shí)景三維模型制作流程

3 融合微應(yīng)用模式設(shè)計(jì)三維 WebGIS微前端

微前端設(shè)計(jì)與微服務(wù)的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，可以在Web端應(yīng)用微服務(wù)理念，具體來(lái)講，就是在應(yīng)用單頁(yè)面前端的時(shí)候，將單一的單體應(yīng)用轉(zhuǎn)換成諸多較小類(lèi)型的前端應(yīng)用組件，最后聚合成的應(yīng)用組件為大中型。以微應(yīng)用為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的微前端，可以按照三維地籍的業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景將管理系統(tǒng)中的二維和三維一體化WebGIS應(yīng)用拆分成諸多組件，包括三維地籍業(yè)務(wù)組件、基礎(chǔ)Web組件、三維空間分析組件、通用二、三維地圖組件、數(shù)據(jù)可視化組件等，讓該系統(tǒng)中的二維、三維一體WebGIS 應(yīng)用更具備鮮明的特點(diǎn)，比如自治化、單一職責(zé)、自治化和技術(shù)棧無(wú)關(guān)等，確保不同的團(tuán)隊(duì)都能夠自主地高效開(kāi)發(fā)和維護(hù)組件，并且實(shí)現(xiàn)完全突破生產(chǎn)環(huán)境實(shí)時(shí)構(gòu)建面，進(jìn)行基于WebGIS的不動(dòng)產(chǎn)登記三維地籍應(yīng)用[2]。

4 融合實(shí)景三維信息構(gòu)建三維地籍空間模型

空間確權(quán)是三維地籍的核心指標(biāo)，針對(duì)立體權(quán)利的管理，通常可采用的產(chǎn)權(quán)體必須具備明確的三維權(quán)屬邊界。傾斜實(shí)景三維模型的三維表述效果逼真而精細(xì)，能夠?qū)⒋髨?chǎng)景建筑物面積紋理特征更直觀而清晰地展示出來(lái)，在場(chǎng)景處理中具備可定位、規(guī)模大、成本低、可測(cè)量、效率高等優(yōu)點(diǎn)。本研究提出融合數(shù)據(jù)下的三維地籍三維空間模型的構(gòu)建，以三維不動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)體模型為依托，與實(shí)景三維模型豐富的語(yǔ)義紋理信息相融合，對(duì)三維產(chǎn)權(quán)體模型存在的不足進(jìn)行有效彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了三維地籍模型需要的產(chǎn)權(quán)清晰、高效精準(zhǔn)的條件，技術(shù)流程如圖2所示。

圖2 三維地籍空間模型構(gòu)建技術(shù)流程

5 融合多重視覺(jué)變量實(shí)現(xiàn)三維不動(dòng)產(chǎn)集成可視化

在三維不動(dòng)產(chǎn)管理應(yīng)用模式中，最關(guān)鍵的手段就是三維不動(dòng)產(chǎn)可視化表達(dá)，以多重視覺(jué)變量為基礎(chǔ)的三維不動(dòng)產(chǎn)集成可視化模式，基于聚焦顯示、作圖與記錄、視圖變化、視覺(jué)處理等諸多維度，同時(shí)對(duì)三維不動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)空間和物理空間一體化表述的可視化效果進(jìn)行繼承和合理的改進(jìn)，更有利于進(jìn)行三維不動(dòng)產(chǎn)集群對(duì)象的展示，讓個(gè)體焦點(diǎn)對(duì)象更突出。可以通過(guò)抽屜式交互、體素、變形以及多層次LOD多層次細(xì)節(jié)表達(dá)等方式，突出表現(xiàn)個(gè)體不動(dòng)產(chǎn)對(duì)象的形態(tài)、位置等空間特征，并與周?chē)粍?dòng)產(chǎn)對(duì)象保持穩(wěn)定關(guān)系，借助綜合可視化變量表達(dá)不同對(duì)象間的關(guān)系，包括共有產(chǎn)權(quán)空間和專(zhuān)用產(chǎn)權(quán)的區(qū)分、可見(jiàn)表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、三維不動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)空間和物理空間的清晰展示等[3]。

6 應(yīng)用案例

本文以廣東省某市某區(qū)為示范，結(jié)合區(qū)域內(nèi)代表性的住宅小區(qū)、農(nóng)房、商業(yè)綜合體等諸多場(chǎng)景下的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)具備的各項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)各種管理一體化的全方位管理。主要表現(xiàn)在以下5個(gè)方面。

6.1 三維地籍?dāng)?shù)據(jù)檢索與溯源

以宗地、POI地名地址、戶室等依據(jù)，系統(tǒng)進(jìn)行快速查詢，通過(guò)具體空間位置的縮放進(jìn)行自動(dòng)定位，對(duì)二維、三維空間數(shù)據(jù)和具體屬性信息進(jìn)行直觀顯示。以不動(dòng)產(chǎn)單元代碼為基礎(chǔ)進(jìn)行三維地籍全生命周期的溯源管理，進(jìn)行“一碼 +”與三維地籍融合應(yīng)用的創(chuàng)新實(shí)踐。利用對(duì)不同階段不動(dòng)產(chǎn)圖屬信息的集成，三維地籍建設(shè)和管理的全過(guò)程都可以利用“一碼”實(shí)施串聯(lián)，同時(shí)通過(guò)可視化方式進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)變化情況的直觀展示。

6.2 三維地籍智能分析與統(tǒng)計(jì)

為支撐案例區(qū)域三維地籍管理應(yīng)用需求，系統(tǒng)將提供多個(gè)類(lèi)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(jié)果。同時(shí)，根據(jù)不動(dòng)產(chǎn)業(yè)務(wù)需要研發(fā)了專(zhuān)題分析和統(tǒng)計(jì)功能，其中有民房違建分析、房屋面積和數(shù)量統(tǒng)計(jì)、不動(dòng)產(chǎn)單元類(lèi)型統(tǒng)計(jì)等。例如，民房違建分析是對(duì)指定范圍自動(dòng)分析民房違建數(shù)量的行為的支持，并對(duì)民房違建的位置進(jìn)行高亮顯示，更有助于確權(quán)登記工作的開(kāi)展。

6.3 三維地籍可視化交互

為了清晰顯現(xiàn)三維產(chǎn)權(quán)的位置、空間邊界和周邊關(guān)系，系統(tǒng)支持不同級(jí)別的數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)，包括地形級(jí)、部件級(jí)、城市級(jí)等，其中可以利用城市級(jí)、地形級(jí)可視化數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)建筑信息和外部的真實(shí)場(chǎng)景?？梢越?jīng)過(guò)產(chǎn)權(quán)模型和精細(xì)的物理實(shí)體模型實(shí)現(xiàn)產(chǎn)權(quán)信息和內(nèi)部細(xì)節(jié)語(yǔ)義展示。

6.4 三維地籍制圖表達(dá)

對(duì)于三維制圖的表達(dá)，系統(tǒng)會(huì)以不同角度、不同空間進(jìn)行建筑體、宗地體權(quán)屬關(guān)系的展示，包括俯視圖、正視圖和側(cè)視圖等；確保三維地籍管理高效開(kāi)展。同時(shí)，為了出圖的效果更加逼真，利用三維產(chǎn)權(quán)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(chǎn)權(quán)體圖件，實(shí)現(xiàn)立體產(chǎn)權(quán)空間關(guān)系的清晰表達(dá)。

6.5 三維地籍?dāng)?shù)據(jù)應(yīng)用與共享

服務(wù)發(fā)布功能是三維地籍管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，是以傳統(tǒng)二維動(dòng)態(tài)服務(wù)、靜態(tài)服務(wù)為基礎(chǔ)，支持三維地形、傾斜攝影、建筑白模、BIM、CIM、產(chǎn)權(quán)體等全要素、多服務(wù)、全類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)化的三維服務(wù)發(fā)布和管理，為三維地籍?dāng)?shù)據(jù)的應(yīng)用共享提供支撐。例如，系統(tǒng)可以在自然資源管理環(huán)節(jié)通過(guò)服務(wù)發(fā)布進(jìn)行三維地籍?dāng)?shù)據(jù)的應(yīng)用，促進(jìn)自然資源管理水平的提升[4]。

7 結(jié)語(yǔ)

本文的數(shù)據(jù)融合以三維實(shí)景為基礎(chǔ)，基于實(shí)景三維數(shù)據(jù)融合技術(shù)，結(jié)合傾斜攝影模型、微應(yīng)用模式的三維 WebGIS 微前端設(shè)計(jì)、三維空間模型等，進(jìn)行了數(shù)據(jù)融合下的三維地籍管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用研究。該系統(tǒng)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(yīng)用。該系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是通過(guò)數(shù)據(jù)的融合形成圍繞三維地籍的立體化管理模式。顯而易見(jiàn)，從二維地籍模式向三維地籍模式的轉(zhuǎn)變，必須經(jīng)歷從理念到應(yīng)用實(shí)踐的全面變革，系統(tǒng)的服務(wù)理念必須著眼未來(lái)的三維地籍管理趨勢(shì)，在思維方式和研究視角上進(jìn)行相應(yīng)的改變，有效探索適合我國(guó)情況的三維地籍管理制度。