三維GIS系統(tǒng)在城市不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

嚴(yán) 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(shí)景三維青島建設(shè)項(xiàng)目”完成了專家組的驗(yàn)收，該項(xiàng)目作為中國三維實(shí)景城市項(xiàng)目的典型案例，得到了測繪行業(yè)的高度關(guān)注。項(xiàng)目成果作為新型測繪產(chǎn)品，為城市各部門提供更加有力的時(shí)空大數(shù)據(jù)支撐，助力城市發(fā)展和智慧管理。高精度的三維傾斜攝影成果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也勢必為青島市的三維不動(dòng)產(chǎn)GIS系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和空間承載平臺(tái)。隨著計(jì)算機(jī)硬件及GIS軟件的飛速發(fā)展，三維不動(dòng)產(chǎn)登記以其強(qiáng)大的空間管理性、直觀可視性，逐步取代二維GIS登記系統(tǒng)將成為歷史發(fā)展的趨勢。

1 國內(nèi)GIS系統(tǒng)現(xiàn)狀

我國房地產(chǎn)市場的高速發(fā)展，大量新建商品房的入市，帶來不動(dòng)產(chǎn)登記部門的業(yè)務(wù)井噴式的爆發(fā)。GIS系統(tǒng)以其海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和多源數(shù)據(jù)處理的能力，成為目前多數(shù)城市不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)信息的數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)。以GIS系統(tǒng)加超大型數(shù)據(jù)庫（ORACLE）的組合搭配，也就成為目前軟件的主流。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)登記二維空間及屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)管理、分析和查詢等功能，基本滿足不動(dòng)產(chǎn)登記的需求。但是，隨著城市的建設(shè)發(fā)展，城市標(biāo)志性復(fù)雜高層建筑物、地下可利用空間等也需納入到不動(dòng)產(chǎn)登記管理系統(tǒng)中。土地的高度空間利用、復(fù)雜分布的產(chǎn)權(quán)單元也對(duì)登記系統(tǒng)提出了更高要求。例如復(fù)雜商業(yè)綜合體，地表以上空間有住宅與寫字間部分，裙房有經(jīng)營性商業(yè)部分，地下有車位及商業(yè)部分，夾雜錯(cuò)綜復(fù)雜的歸不同業(yè)主使用的公用空間，二維分層分戶圖雖然可以表示各產(chǎn)權(quán)單元的權(quán)屬界線，但是無法表示其真實(shí)的權(quán)屬立體空間信息[1]。現(xiàn)有不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)根據(jù)房產(chǎn)測量規(guī)范的要求，出具的測繪成果只對(duì)空間大于2.2 m的房屋四至尺寸進(jìn)行表示，并沒有詳細(xì)記載不動(dòng)產(chǎn)單元空間高度的信息。傳統(tǒng)的二維空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)結(jié)合的方式，不足以適應(yīng)立體化、復(fù)雜化的未來不動(dòng)產(chǎn)登記趨勢。需要將三維GIS系統(tǒng)引入到未來的不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)中，利用三維信息的空間可視結(jié)合產(chǎn)權(quán)單元的屬性信息，發(fā)揮GIS系統(tǒng)的分析優(yōu)勢，可以完美地解決復(fù)雜不動(dòng)產(chǎn)不同單元與整體間的空間關(guān)系，將不動(dòng)產(chǎn)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(shù)

傾斜攝影測量技術(shù)是近年來國際測繪領(lǐng)域發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，打破了以往只能以垂直方向獲取影像進(jìn)行拍攝的方式，通過機(jī)載多臺(tái)相機(jī)，以垂直方向、前后左右傾斜方向5個(gè)不同角度同時(shí)采集影像信息（圖1），結(jié)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(shí)景數(shù)據(jù)（圖2）。三維模型不僅可以真實(shí)地反映該區(qū)域內(nèi)的地表地物信息，而且通過高精度的定位技術(shù)，使其具有國家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)的精確位置信息。真實(shí)的實(shí)景地物色彩還原，豐富的影像信息，給用戶帶來極高的真實(shí)現(xiàn)場體驗(yàn)。同時(shí)，傾斜攝影建模技術(shù)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(shí)現(xiàn)方式

目前，傾斜攝影測量技術(shù)一般采用無人機(jī)搭載傾斜五鏡頭相機(jī)來實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)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(jī)飛行航高受到限制，采集影像數(shù)據(jù)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(qū)域，由于采集數(shù)據(jù)不足，后期會(huì)導(dǎo)致三維建模產(chǎn)生空洞、拉花現(xiàn)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(shù)來彌補(bǔ)這項(xiàng)技術(shù)缺陷。在無人機(jī)采集航空影像數(shù)據(jù)的同時(shí)，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(shù)據(jù)與地面三維模型數(shù)據(jù)，通過一些特征點(diǎn)進(jìn)行空地融合，統(tǒng)一到一個(gè)模型系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)高精度航空數(shù)據(jù)模型與近地面數(shù)據(jù)模型的完美融合。主要技術(shù)處理流程見圖3。

2.3 貼近攝影測量技術(shù)

2019年，武漢大學(xué)遙感與信息工程學(xué)院張祖勛院士提出了貼近攝影測量技術(shù)。該技術(shù)是利用無人機(jī)設(shè)備貼近被攝目標(biāo)物表面，通過獲取高清晰度和分辨率的近景影像，從而恢復(fù)被攝物體的精確坐標(biāo)和精細(xì)形狀結(jié)構(gòu)來重建高精細(xì)的三維模型。貼近攝影測量技術(shù)的應(yīng)用，為高質(zhì)量的三維GIS信息系統(tǒng)提供了更加強(qiáng)有力的空間精細(xì)化三維模型技術(shù)支持。

2.4 模型單體化技術(shù)

傾斜攝影的成果數(shù)據(jù)所生產(chǎn)的數(shù)據(jù)模型是一個(gè)連續(xù)的空間模型表面數(shù)據(jù)集，通俗的理解為“成果一張皮”，無法實(shí)現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)單元的定位及查詢，需要將成果單體化。模型單體化技術(shù)的成熟，使得逐個(gè)分割建筑物實(shí)體成為現(xiàn)實(shí)。軟件可以根據(jù)空間模型的平面信息結(jié)合高度信息生成建筑物的單體模型，最終實(shí)現(xiàn)三維幢的單體化管理。

3 三維GIS城市不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)的優(yōu)勢

3.1 二三維一體化的解決方案

將不動(dòng)產(chǎn)登記房屋幢的空間信息直接關(guān)聯(lián)到三維GIS模型上，搭建二三維的關(guān)聯(lián)關(guān)系，生成三維不動(dòng)產(chǎn)單元號(hào)。不同于以往的二維系統(tǒng)，三維不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)將地信息、幢信息、戶空間信息、復(fù)雜多樣的不動(dòng)產(chǎn)登記信息都直接關(guān)聯(lián)到三維實(shí)景模型上。將二維式的管理平臺(tái)發(fā)展成積木搭建式的三維管理平臺(tái)，高可視性及實(shí)景真實(shí)性更加便于不動(dòng)產(chǎn)登記的管理，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一國家坐標(biāo)系的GIS平臺(tái)，宗地上有建筑物，建筑物三維化，不動(dòng)產(chǎn)單元空間化，各類屬性及登記信息與不動(dòng)產(chǎn)實(shí)體緊密結(jié)合。

3.2 解決空間定位難的問題

三維GIS系統(tǒng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)二三維空間數(shù)據(jù)的完美結(jié)合，使得二三維數(shù)據(jù)的可視化互查變得一目了然。以往的GIS系統(tǒng)，記載不動(dòng)產(chǎn)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(tǒng)，相互查詢切換效率低。而三維系統(tǒng)以其特有的三維空間屬性，使得所有數(shù)據(jù)都疊加到統(tǒng)一的三維模型上，三維系統(tǒng)可以直接與二維系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，用戶可以直接查詢二維宗地信息，三維不動(dòng)產(chǎn)實(shí)景模型顯示在二維土地信息之上。系統(tǒng)也可以通過產(chǎn)權(quán)人、房屋坐落、不動(dòng)產(chǎn)單元號(hào)等檢索條件，快速地定位不動(dòng)產(chǎn)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(yīng)用

由于三維GIS系統(tǒng)平臺(tái)是實(shí)景三維模型對(duì)城市現(xiàn)場的真實(shí)反映，基于平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)多種空間分析功能，為政府決策提供分析數(shù)據(jù)支持。通過系統(tǒng)可以分析出選定建筑物對(duì)北向建筑物的日照影響情況，也可以分析出建筑物高度對(duì)限高區(qū)域的影響情況，為規(guī)劃部門的最終決策提供分析依據(jù)。三維GIS系統(tǒng)不僅可以對(duì)地表建筑物進(jìn)行管理，同時(shí)也可以對(duì)地下建筑物進(jìn)行管理，真正實(shí)現(xiàn)了空間地上地下統(tǒng)一系統(tǒng)一張圖。

4 三維GIS城市不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)的解決方案

4.1 設(shè)計(jì)思路

總體研究思路（圖4）可分為：（1）調(diào)研及資料準(zhǔn)備階段；（2）現(xiàn)有資料及二維GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)成果的整理與分析；（3）三維不動(dòng)產(chǎn)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)；（4）三維GIS信息系統(tǒng)的建設(shè)[2]。

第1階段主要是對(duì)三維GIS城市不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)的市場調(diào)研和研究技術(shù)路線，梳理不動(dòng)產(chǎn)登記涉及的各種業(yè)務(wù)及使用軟件的需求，對(duì)不動(dòng)產(chǎn)軟件流程進(jìn)行框架搭建，將各業(yè)務(wù)使用的軟件尋求適當(dāng)?shù)慕涌诔绦蛉诤系秸w軟件框架中。第2階段是分析現(xiàn)有各業(yè)務(wù)的電子成果及紙質(zhì)成果資料，將不同的成果尋求合適的方法統(tǒng)一到三維GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)庫中。第3階段是根據(jù)登記業(yè)務(wù)的生命周期流程，搭建超大型數(shù)據(jù)庫（oracle），設(shè)立數(shù)據(jù)表及各業(yè)務(wù)相關(guān)字段。第4階段是將現(xiàn)有的成果電子數(shù)據(jù)遷移到新的三維GIS系統(tǒng)中，開發(fā)三維不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在三維場景中的不動(dòng)產(chǎn)登記業(yè)務(wù)。

三維城市不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)三維實(shí)景底層數(shù)據(jù)主要是通過傾斜攝影采集的外業(yè)實(shí)景數(shù)據(jù)，符合國家對(duì)不動(dòng)產(chǎn)登記業(yè)務(wù)的精度要求。融合了宗地權(quán)屬的二維信息，滿足地籍登記業(yè)務(wù)的要求，可以對(duì)地籍測繪的數(shù)據(jù)成果進(jìn)行統(tǒng)一管理[3]。三維不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)可以將三維空間房屋的預(yù)售、抵押、查封等業(yè)務(wù)直接掛接到三維樓盤表中，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)不動(dòng)產(chǎn)登記信息的三維化管理。

4.2 數(shù)據(jù)處理

二維不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式主要是二維空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)后臺(tái)連接數(shù)據(jù)庫的形式。通過二維宗地定位房屋幢，再通過幢調(diào)取空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的樓盤表?？臻g數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于不動(dòng)產(chǎn)登記的空間地理信息數(shù)據(jù)庫中。將二維數(shù)據(jù)三維化的數(shù)據(jù)處理需通過空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換統(tǒng)一到國家2000坐標(biāo)系中，將以幢為單位的樓盤表通過幢ID掛接到對(duì)應(yīng)的幢圖形上。再將整理后的數(shù)據(jù)與三維實(shí)景幢信息進(jìn)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(shí)現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)單元的戶、幢、地之間的信息查詢與管理。為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，三維GIS系統(tǒng)管理端采用C/S構(gòu)架模式[4]。

二維不動(dòng)產(chǎn)登記的戶業(yè)務(wù)信息，大多根據(jù)戶單位的業(yè)務(wù)形式，存儲(chǔ)于ORACLE數(shù)據(jù)庫中不同的業(yè)務(wù)表中。通過嚴(yán)格的數(shù)據(jù)整理，將戶信息以不動(dòng)產(chǎn)單元號(hào)或其他唯一字段關(guān)聯(lián)到空間立體的三維實(shí)景模型上。最終現(xiàn)實(shí)積木搭建式的三維戶信息管理，做到空間戶連接多業(yè)務(wù)，多業(yè)務(wù)的信息存儲(chǔ)于不同的業(yè)務(wù)表的管理模式。

4.3 功能實(shí)現(xiàn)

三維GIS系統(tǒng)給人更加立體、直觀的身臨其境的感官體驗(yàn)，集成真實(shí)場景的數(shù)字化，將房屋的小區(qū)實(shí)景虛擬呈現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中，與不動(dòng)產(chǎn)業(yè)務(wù)深度結(jié)合。三維不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)將不動(dòng)產(chǎn)登記業(yè)務(wù)涉及的宗地信息、權(quán)籍信息、二維幢信息、三維實(shí)景模型信息、不動(dòng)產(chǎn)登記首次登記、預(yù)告登記、備案登記、變更登記、轉(zhuǎn)移登記、初始登記、抵押登記、查封登記等業(yè)務(wù)融合到三維GIS管理平臺(tái)上來。通過開發(fā)查詢功能實(shí)現(xiàn)地、幢、戶的查詢，提供多樣的檢索條件，實(shí)現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)單元的快速查詢，最終通過GIS系統(tǒng)空間定位到具體的三維坐標(biāo)位置上。立體樓盤表更加直觀地反映了戶登記狀態(tài)的空間信息，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)各登記單元的業(yè)務(wù)具體信息，自動(dòng)標(biāo)定不動(dòng)產(chǎn)單元的業(yè)務(wù)安全級(jí)別，將不同業(yè)務(wù)級(jí)別應(yīng)用不同顏色體現(xiàn)在三維樓盤表中。通過戶檢索頁面，實(shí)現(xiàn)戶不同登記業(yè)務(wù)的具體信息查詢。GIS系統(tǒng)以其強(qiáng)大的分析功能，可以進(jìn)行選定區(qū)域內(nèi)的敏感數(shù)據(jù)查詢，例如可以對(duì)選定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行查封房屋數(shù)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(tǒng)中。將房產(chǎn)測繪成果分層分戶圖結(jié)合三維實(shí)景模型生成基于三維空間的分層分戶圖，實(shí)現(xiàn)任意樓層的層分戶信息查詢。

不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)房產(chǎn)生命周期的管理。登記業(yè)務(wù)涉及的二維和三維數(shù)據(jù)，由于房產(chǎn)生命周期不同階段可能會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的變更，需將現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)導(dǎo)入替換歷史數(shù)據(jù)，并將不同種類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)提供多種歷史數(shù)據(jù)的查詢和溯源，可以通過軟件查詢業(yè)務(wù)變更時(shí)間節(jié)點(diǎn)前后的數(shù)據(jù)對(duì)比情況。

5 結(jié)語

隨著三維實(shí)景模型不斷地被應(yīng)用到不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)中，三維GIS登記系統(tǒng)已經(jīng)成為歷史發(fā)展的趨勢。三維GIS系統(tǒng)在一定程度上解決了二維不動(dòng)產(chǎn)登記存在的不足，取而代之用三維實(shí)景模型來表現(xiàn)復(fù)雜的建筑物綜合體，對(duì)不動(dòng)產(chǎn)單元進(jìn)行三維空間維度的精確定位。不論該不動(dòng)產(chǎn)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(guān)系。在城市BIM數(shù)據(jù)日益豐富的大環(huán)境下，三維GIS系統(tǒng)與BIM系統(tǒng)結(jié)合，勢必能為智慧城市提供更為有效的數(shù)據(jù)支撐，也將為自然資源管理、城市建設(shè)、服務(wù)管理提供與現(xiàn)實(shí)世界一致的三維藍(lán)圖。