黎志堅(jiān),譚綿方,張祖宇,何湘平

( 1.平南縣不動產(chǎn)登記中心，廣西 平南 537300； 2.南寧師范大學(xué) 自然資源與測繪學(xué)院，廣西 南寧 530001； 3.廣西壯族自治區(qū)地理信息測繪院，廣西 柳州 545000)

0 引言

土地立體化利用是伴隨土地資源緊缺、社會經(jīng)濟(jì)要素集聚、城市化進(jìn)程加速，土地利用由橫向擴(kuò)張轉(zhuǎn)為縱向立體化開發(fā)利用而提出的。城市的快速發(fā)展帶來了環(huán)境惡化、交通擁堵等城市問題，人地矛盾日漸緊張。為了集約和節(jié)約用地，土地立體化利用趨勢越來越迫切。目前，我國大城市土地管理模式已逐步由以二維平面土地?cái)U(kuò)張為主轉(zhuǎn)入以三維立體空間增效為主[1]。

2020年7月7日，《國務(wù)院關(guān)于做好自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)第六批改革試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)復(fù)制推廣工作的通知》指出，要在全國范圍內(nèi)復(fù)制推廣以三維地籍為核心的土地立體化管理模式。由此可見，通過三維地籍管理理念和新測繪技術(shù)手段來推動城市土地立體化管理模式實(shí)施，將是今后我國土地資源管理模式的重大探索和有效嘗試[2]?；诂F(xiàn)階段土地利用模式轉(zhuǎn)型升級，對城市三維地籍與土地利用立體化管理模式做了初步探究。

1 研究背景

1.1 國外研究現(xiàn)狀

上世紀(jì)60年代，國外學(xué)者就開始探討關(guān)于“垂直城市”(城市要素由橫向變?yōu)榭v向)的實(shí)踐；70年代，提出了“緊湊城市”理念，主張高密度、結(jié)構(gòu)緊湊的城市形態(tài)[3]；90年代，提出了“精明增長”的理念，主張兼顧社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三種效益合一的土地利用集約發(fā)展。同時(shí)，國際測量師聯(lián)合會FIG工作組提出未來將會把空間維度引入到地籍記錄中，通過計(jì)算機(jī)建模形式建立三維地籍信息管理系統(tǒng)[4]。

21世紀(jì)初期，國外學(xué)者開展三維地籍法律主體與三維自然對象的定義及其登記方法的研究；馮侖在哥本哈根會議上提出立體城市的概念，提倡城市的豎向發(fā)展，有了“立體城市”的概念[5]。部分發(fā)達(dá)國家對三維立體城市發(fā)展模型開展研究，在新技術(shù)應(yīng)用、空間權(quán)利關(guān)系和立體空間登記等問題研究上取得了突破。立體化城市發(fā)展理念及實(shí)踐在某種程度上有效解決了城市交通擁堵、環(huán)境惡化、土地資源匱乏等發(fā)展問題。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國土地立體化利用主要體現(xiàn)在對土地垂直方向上的多元化利用，包含地上、地表、地下空間的利用。有學(xué)者總結(jié)為：19世紀(jì)以橋梁為主、20世紀(jì)以高層建筑為主、21世紀(jì)以地下空間利用為主[6]。中華人民共和國成立初期，土地立體化利用主要表現(xiàn)為防備空襲而進(jìn)行的地下空間開發(fā)[7]。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大城市尤其是重大城市的土地利用逐步由橫向擴(kuò)張為主轉(zhuǎn)向縱向立體化開發(fā)利用為主。

在城市土地開發(fā)利用模式研究中，孫明等[8]提出了未來土地立體化城市的概念；楚秀娟 等[9]提出土地立體化城市的安全性問題；董賀軒 等[10]認(rèn)為三維空間利用的實(shí)質(zhì)是空間容量的提升和城市運(yùn)作效率的優(yōu)化。其中，董賀軒[11]指出城市立體化建設(shè)應(yīng)遵循綜合效益優(yōu)先、要素開放、要素整合和環(huán)境怡人的原則，提出了4種立體化功能實(shí)現(xiàn)的路徑。如何協(xié)調(diào)好生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間合理結(jié)構(gòu)，對稀缺土地集約化利用與合理配置，已成為當(dāng)前城市土地利用與管理的研究熱點(diǎn)。

2 城市三維地籍管理探討

2.1 傳統(tǒng)二維地籍管理的不足

傳統(tǒng)二維地籍管理是以平面矢量、影像等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)作為載體進(jìn)行土地權(quán)籍管理與應(yīng)用的，存在地理空間重疊的權(quán)籍管理困難問題。隨著城市土地立體化開發(fā)利用力度的不斷加強(qiáng)，地下軌道交通、地下商場、架空廊道、高架橋等地下、地上空間的規(guī)模化開發(fā)利用，二維地籍管理遇到新的瓶頸問題。例如，在傳統(tǒng)二維地籍圖上難以清晰表達(dá)某一宗地的地上、地表和地下垂向空間的位置、大小、形態(tài)和相鄰空間關(guān)系。尤其是地下空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、三維信息獲取困難，亟需借助最新測繪技術(shù)和計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)的強(qiáng)大三維表達(dá)功能，建立具備立體化、多視角、不同尺度的全數(shù)字化三維地籍信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地籍立體化、精細(xì)化管理[12]。

當(dāng)前，大城市尤其是特大城市經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，導(dǎo)致城市土地資源日益緊缺，只有在存量土地上進(jìn)行立體化開發(fā)利用，才能夠滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對用地的需求。這也促使城市土地開發(fā)利用模式從粗放式的二維平面(地表)擴(kuò)張開始向地上、地表和地下精細(xì)化的三維立體開發(fā)利用轉(zhuǎn)變，進(jìn)而提高土地集約高效開發(fā)利用水平。

2.2 三維地籍發(fā)展趨勢

(1)土地立體化開發(fā)利用的需要

土地立體化開發(fā)利用是當(dāng)前特大城市發(fā)展的主要方式，也是可持續(xù)發(fā)展、土地高質(zhì)量利用的必要途徑。土地立體化開發(fā)利用的本質(zhì)是對宗地的地上、地表、地下三維空間的占用，必然會導(dǎo)致在同一個(gè)地理位置上的不同垂向高度上產(chǎn)生不同的土地權(quán)籍。例如，某城市一商住小區(qū)正好位于地鐵換乘站的上方，該宗地的地下、地表(不同標(biāo)高范圍)使用權(quán)就歸屬不同的權(quán)屬主；同一樓棟同一單元的不同樓層(不同標(biāo)高范圍)又分屬不同的權(quán)利人所有。這種情況下傳統(tǒng)二維地籍管理模式已不適應(yīng)當(dāng)前城市土地立體化開發(fā)利用的需要了。

城市土地立體化開發(fā)利用背景下，需要采用三維地籍管理理念和新測繪技術(shù)手段來推動土地立體化利用與管理。三維地籍信息管理系統(tǒng)可以簡單、直觀地表達(dá)垂向權(quán)籍的差異，在三維空間上建立權(quán)籍的實(shí)體和明確的邊界，使權(quán)籍具體化、立體化，有效解決二維地籍管理存在的短板問題。

(2)促進(jìn)城市地下空間合理開發(fā)利用

改革開放后，人防建設(shè)與城市建設(shè)結(jié)合日益緊密。戰(zhàn)爭時(shí)期人防工程除了發(fā)揮戰(zhàn)備戰(zhàn)略作用，在和平時(shí)期還可以作為地下商場、地下通道和地下物資儲備場所，發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

隨著城市地下空間開發(fā)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，需要依托三維地籍信息管理系統(tǒng)來解決地下空間土地權(quán)籍管理問題。通過三維地籍信息管理系統(tǒng)來準(zhǔn)確界定地下土地利用立體范圍，直觀反映垂向不同層次的地下空間分布和利用狀況，將權(quán)利人對應(yīng)的屬性信息與真實(shí)空間信息建立一一對應(yīng)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)地下空間權(quán)籍信息管理、建模與可視化表達(dá)功能。

2.3 三維地籍測繪技術(shù)構(gòu)架設(shè)計(jì)

在城市土地立體化利用背景下，如何快速準(zhǔn)確獲取地上、地表和地下建/構(gòu)筑物及界標(biāo)的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)，利用地理信息系統(tǒng)(GIS)平臺進(jìn)行空間數(shù)據(jù)與權(quán)屬數(shù)據(jù)的掛接、建庫、表達(dá)與應(yīng)用服務(wù)，離不開新測繪技術(shù)的支撐。傳統(tǒng)數(shù)字化測繪技術(shù)是采用全站儀、RTK等設(shè)備實(shí)地設(shè)站測繪，主要用于采集地表建/構(gòu)筑物碎部點(diǎn)位置信息。地下建/構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜、細(xì)部特征多，地上建/構(gòu)筑物不易安置測量設(shè)備，如采用傳統(tǒng)數(shù)字化測繪技術(shù)開展三維地籍?dāng)?shù)據(jù)采集，效率低、難度大、周期長、成本高。因此，需要采用最新測繪技術(shù)及裝備，設(shè)計(jì)三維地籍測繪技術(shù)構(gòu)架來滿足城市三維地籍測繪的實(shí)際需求。

近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，基于無人機(jī)平臺搭載輕量級多鏡頭開展傾斜攝影測量[13,14]、或搭載輕量級激光雷達(dá)進(jìn)行地上、地表三維掃描，實(shí)現(xiàn)對地上、地表建/構(gòu)筑物快速、大范圍三維數(shù)據(jù)采集?；谡臼交蛞苿邮饺S激光掃描技術(shù)開展地下建/構(gòu)筑物的海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集[15,16]，能夠快速獲取地下空間三維地籍?dāng)?shù)據(jù)。

三維地籍測繪技術(shù)構(gòu)架設(shè)計(jì)如圖1所示。針對城市土地立體化利用背景下三維地籍測繪的不同應(yīng)用場景需求，選用最佳測繪技術(shù)方案開展地籍?dāng)?shù)據(jù)采集、3D建模、三維地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建庫。采用最新測繪技術(shù)進(jìn)行三維地籍測繪，除了獲得必要的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)，還可以獲得DOM、DEM、DSM等多類型遙感數(shù)據(jù)，為后續(xù)土地權(quán)籍調(diào)查提供更加豐富的輔助信息，具有操作靈活、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、效率高、成本低等優(yōu)勢。

圖1 三維地籍測繪技術(shù)構(gòu)架設(shè)計(jì)

利用ArcGIS基礎(chǔ)平臺提供的強(qiáng)大的三維數(shù)據(jù)可視化與空間數(shù)據(jù)分析、查詢功能，開發(fā)三維地籍信息管理系統(tǒng)[17]，實(shí)現(xiàn)城市多源二、三維數(shù)據(jù)的融合管理與應(yīng)用服務(wù)。系統(tǒng)提供二、三維數(shù)據(jù)分屏聯(lián)動瀏覽、查詢與數(shù)據(jù)錄入，宗地立體空間可視化管理與應(yīng)用服務(wù)，已有地籍、地價(jià)、審批、檔案等土地管理相關(guān)業(yè)務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)智能化分析與共享服務(wù)；為政府多功能地籍查詢、報(bào)批、監(jiān)管和土地管理輔助決策提供技術(shù)支持。

2.4 加快相關(guān)法律法規(guī)建設(shè)

三維地籍管理從以地表為核心的土地產(chǎn)權(quán)制度升級為以空間為核心的土地產(chǎn)權(quán)制度。由地表發(fā)展到空間，必然會產(chǎn)生空間權(quán)問題[18]?？臻g權(quán)包括空間所有權(quán)和空間利用權(quán)。其中，空間利用權(quán)包括空間地上權(quán)和空間役權(quán)。傳統(tǒng)二維地籍管理中，我國已建立了完善的法律規(guī)范來保護(hù)土地使用者的權(quán)利?？臻g權(quán)的出現(xiàn)，現(xiàn)有的法律法規(guī)已不能充分保護(hù)土地使用者的合法權(quán)益。因此，城市土地立體化開發(fā)利用背景下，國家與地方應(yīng)加快推進(jìn)三維地籍管理相關(guān)法律法規(guī)建設(shè)，將地上、地表和地下空間綜合開發(fā)利用與地籍管理納入法制化軌道[19]，讓空間權(quán)利人得到法律的保護(hù)。

2.5 過渡期二三維地籍管理混合發(fā)展

目前，二維地籍管理模式仍然可以滿足絕大部分大中小城市的需求。但對于特大城市而言，對地下、地上空間開發(fā)利用尤為迫切，亟需建立三維地籍信息管理系統(tǒng)來適應(yīng)城市高速發(fā)展的需要。因此，過渡期內(nèi)二三維地籍管理將處于一種混合式發(fā)展。例如，肖海波等[20]提出了深圳市土地管理思想：“二維常規(guī)化管理為主，三維特殊化管理為輔”，然后據(jù)此建立了二三維混合土地管理系統(tǒng)框架。另外，針對已有二維地籍?dāng)?shù)據(jù)庫，如何高效升級為三維地籍?dāng)?shù)據(jù)庫將是下一步技術(shù)研究熱點(diǎn)。

3 結(jié) 語

受經(jīng)濟(jì)發(fā)展和傳統(tǒng)測繪技術(shù)的限制，過去的地籍管理制度僅針對二維地籍進(jìn)行管理。伴隨著全球城市化進(jìn)程，人地矛盾日趨緊張，土地立體化開發(fā)利用呈現(xiàn)空間擴(kuò)散、數(shù)量增加、規(guī)模增長、類型多樣的四大特征，逐漸成為當(dāng)前及今后城市土地利用活動的主要形式。土地立體化開發(fā)不可避免地帶來了權(quán)屬空間復(fù)雜、管理困難等問題，例如地塊垂直方向上產(chǎn)權(quán)主體的多元化，容易引發(fā)土地空間權(quán)屬的糾紛。傳統(tǒng)二維地籍管理模式已不能滿足人地矛盾帶來的土地空間權(quán)籍管理的需求。因此，在我國地政管理層面引入三維地籍技術(shù)手段并制定相應(yīng)法律法規(guī)，對解決當(dāng)前及今后城市土地立體化開發(fā)利用帶來的空間權(quán)籍管理問題具有重要意義。