唐 華，周海洋，周良辰，潘 進(jìn)，汪 洋

（1. 南京市國土資源信息中心，南京 210005；2. 南京師范大學(xué)虛擬地理環(huán)境教育部重點實驗室，南京 210023）

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與資源環(huán)境約束逐步趨緊，城市不斷規(guī)?；?、立體化、復(fù)雜化發(fā)展，城市立體空間開發(fā)利用不斷推進(jìn)，自然資源部門管理對象由國土資源拓展到整個自然資源乃至國土空間。本質(zhì)上無論是過去的土地、礦產(chǎn)、城市、鄉(xiāng)村，還是現(xiàn)在的森林、海洋等自然資源，都是一種國土空間，以空間作為載體，才能承載一個國家的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會和生態(tài)文明。國土空間既包括空間資源，又包括物質(zhì)資源，空間本身就是最重要的資源之一；國土空間既是最重要的自然資源，又是承載所有自然資源的載體，所有自然資源與不動產(chǎn)均應(yīng)是三維的。

從地籍管理現(xiàn)狀看，房地不動產(chǎn)地籍管理的對象由宗地和房屋二維對象構(gòu)成，涉及立體開發(fā)時，分別在土地的地表、地上或地下設(shè)立，但對地上、地下空間的土地使用權(quán)如何設(shè)立和表達(dá)等研究較少，全國也尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與要求。以“二維宗地或房屋實體分圖層表達(dá)+多種權(quán)利記載”的城鄉(xiāng)房地不動產(chǎn)信息表達(dá)方式無法準(zhǔn)確刻畫不動產(chǎn)（特別是異型建構(gòu)筑物）的三維空間和產(chǎn)權(quán)的立體特性，無法詳細(xì)表達(dá)空間權(quán)利投影到二維后形成重疊的宗地之間的三維拓?fù)潢P(guān)系，難以描述空中或地下人工構(gòu)筑物與地表構(gòu)筑物形成的復(fù)合產(chǎn)權(quán)實體之間的縱橫交錯的產(chǎn)權(quán)關(guān)系。而三維地籍可對土地利用在地表、地上、地下不同層次空間的土地權(quán)利狀況進(jìn)行精細(xì)化權(quán)利設(shè)定和登記，在維護(hù)產(chǎn)權(quán)人的合法權(quán)益方面優(yōu)勢明顯。

從自然資源管理角度看，“兩統(tǒng)一”職責(zé)需要建立承載自然資源的國土空間調(diào)查、規(guī)劃、管制、登記和實施監(jiān)管的全生命周期閉環(huán)管理體系，以解決當(dāng)前各類自然資源調(diào)查不統(tǒng)一、各級各類規(guī)劃不協(xié)調(diào)等自然資源領(lǐng)域改革痛點、難點問題[1]，以二維產(chǎn)權(quán)空間為主的地籍管理模式顯然無法完全滿足自然資源全要素管理的立體國土空間全鏈條管理要求，無法充分發(fā)揮和體現(xiàn) “源于地籍、歸于地籍”的支撐作用，因此也迫切需要將地籍管理拓展到整個國土空間，賦予地籍新的內(nèi)涵。三維地籍是承載自然資源的國土空間開發(fā)利用立體化后的必備技術(shù)手段，也是拓展地籍信息服務(wù)功能、實現(xiàn)地籍信息多用途開發(fā)利用的必由之路，可以為整體統(tǒng)籌國土空間管理和治理以及智慧城市的運營管理和智慧應(yīng)用提供重要基礎(chǔ)。

同時，隨著新時期新型城鎮(zhèn)化加快發(fā)展，受城市資源稟賦約束和高質(zhì)量發(fā)展要求倒逼，城市地下空間資源的綜合開發(fā)利用逐步增多，如何準(zhǔn)確描述和表達(dá)房地不動產(chǎn)空間和產(chǎn)權(quán)的立體特性，建立房地籍合一的三維權(quán)籍信息模型已成為國家房地不動產(chǎn)管理的一項迫切基礎(chǔ)性工作，也是我國新時期高質(zhì)量發(fā)展過程中迫切需要解決的問題[2-4]。國內(nèi)外學(xué)者依據(jù)各自社會制度、國情、房屋構(gòu)型、不動產(chǎn)法律體系，所提出的房地不動產(chǎn)數(shù)據(jù)模型存在明顯區(qū)別。例如，Lemmen[5-6]提出的LADM模型及其衍生模型普遍適用于土地及其房屋建構(gòu)筑物私人所有的情形，對于國內(nèi)普遍存在的樓棟及小區(qū)內(nèi)公共配套、配建等公共面積的分?jǐn)偼紤]較少，無法完全滿足新時期我國房地權(quán)籍精細(xì)化管理的要求。國內(nèi)相關(guān)學(xué)者結(jié)合我國的產(chǎn)權(quán)管理制度與法律體系[2，7-9]，為兼顧土地及附著房屋和公共服務(wù)等多類型產(chǎn)權(quán)空間的信息表達(dá)，提出了各類房地一體化的不動產(chǎn)數(shù)據(jù)的組織、管理模型[10-19]。但這些數(shù)據(jù)模型只關(guān)注了地籍或房籍，而忽略了建構(gòu)筑物形成的實體空間及其建筑部件與宗地產(chǎn)權(quán)形成的產(chǎn)權(quán)空間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，無法準(zhǔn)確描述房地一體化不動產(chǎn)單元的整體及分層次的立體空間關(guān)系。

本文從上述問題出發(fā)，通過深入剖析和研究典型復(fù)雜的房地一體化不動產(chǎn)權(quán)籍管理案例和應(yīng)用場景，提出了統(tǒng)籌城鄉(xiāng)的房地一體化不動產(chǎn)模型概念框架，構(gòu)建了融合不動產(chǎn)地理實體與權(quán)屬信息的房地一體化不動產(chǎn)三維數(shù)據(jù)模型[20]。同時，從存量和增量兩個方向采用混合建模方法，開展了建模試點工作，為實現(xiàn)真正意義上的房地三維管理提供了理論方法基礎(chǔ)。

1 城鄉(xiāng)一體化三維房地不動產(chǎn)權(quán)籍信息模型概念框架

1.1 產(chǎn)權(quán)空間概念及劃分粒度

從工作實踐來看，所有自然資源與不動產(chǎn)都以國土空間為載體，具備三維時空特性。國土空間是具體的土地空間、海洋空間、鄉(xiāng)村空間、文化空間等，具有載體屬性、資產(chǎn)屬性、權(quán)利屬性等，是資源、信息、人文、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、人口和社會的復(fù)合巨系統(tǒng)，體現(xiàn)了多尺度和全要素的“地理空間”和“資源要素”復(fù)合以及通過空間結(jié)構(gòu)和空間格局反映的空間關(guān)系[21]。

產(chǎn)權(quán)空間承載于地理空間，是國土空間的一部分，兼具空間屬性和權(quán)利屬性特征，具有空間位置明確、權(quán)屬邊界封閉、法定效力具備等特征，可用二維表達(dá)或三維表達(dá)。不動產(chǎn)單元是產(chǎn)權(quán)空間的基本組織單元，其法律定義為權(quán)屬界線封閉且具有獨立使用價值的空間。三維不動產(chǎn)單元具有多種形態(tài)，如圖1所示，圖1（a）為簡單三維不動產(chǎn)單元，圖1（b）和圖1（c）為復(fù)雜三維不動產(chǎn)單元。

圖1 三維不動產(chǎn)單元

1.2 產(chǎn)權(quán)空間的劃分粒度

在我國現(xiàn)行產(chǎn)權(quán)管理體系中，產(chǎn)權(quán)空間從土地所有權(quán)層面可以劃分為國有和集體；在房地不動產(chǎn)權(quán)利管理方面，最小管理單元一般到戶，可從“宗地-幢-層-戶”視角構(gòu)建房地不動產(chǎn)權(quán)籍概念框架。然而，考慮復(fù)雜形態(tài)建筑物內(nèi)部空間組合、合租房等租賃形式的存在以及城市管理中公安、消防、市政等對建筑部件等數(shù)據(jù)需求，更小粒度的單元及室（含建筑部件）是十分必要的，因此從“宗地-幢-單元-層-戶-室”視角構(gòu)建房地產(chǎn)權(quán)空間，如圖2所示，能同時滿足城鎮(zhèn)和農(nóng)村三維產(chǎn)權(quán)管理及大部分城市管理場景的需求。

圖2 房地不動產(chǎn)權(quán)籍基本單元

1.3 產(chǎn)權(quán)空間的對象關(guān)系

1.3.1 層次關(guān)系

建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，例如，以門棟為單位，先將其按單元或功能劃分，再進(jìn)行分層。但部分樓層存在夾層，依靠傳統(tǒng)的建筑-樓層-房間劃分邏輯已無法描述內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形態(tài)各異的建筑物，也無法描述房屋之間的產(chǎn)權(quán)關(guān)系。通過對上述問題的分析可知，設(shè)定不動產(chǎn)權(quán)籍對象的上下級從屬關(guān)系，梳理層次等級結(jié)構(gòu)的邏輯關(guān)系至關(guān)重要。通過上文分析可得，當(dāng)前產(chǎn)權(quán)空間對象作為不動產(chǎn)權(quán)籍對象的核心，具有“宗地-自然幢-邏輯幢（單元、功能區(qū)）-層-戶-室”的劃分層次關(guān)系，在產(chǎn)權(quán)空間的相互聚合中可以展現(xiàn)這種層次關(guān)系。

房地不動產(chǎn)權(quán)籍對象模型共分為6個層次，從上至下依此為宗地、自然幢、邏輯幢、層、戶、室。其中，宗地涵蓋土地的地表、地上或地下空間；戶包括房屋戶、除了房屋戶以外的共有區(qū)域所占空間，共有產(chǎn)權(quán)空間包含樓梯間、前室、公共走道和外半墻等區(qū)域；室包括私有產(chǎn)權(quán)空間的臥室、衛(wèi)生間、客廳等以及共有產(chǎn)權(quán)空間的前室、電梯間等。

1.3.2 關(guān)聯(lián)關(guān)系

產(chǎn)權(quán)對象間的關(guān)系反映為以下三個層面：（1）層次上的隸屬關(guān)系和各種面積分?jǐn)偟妊苌舜?、層、功能區(qū)及建筑局部的產(chǎn)權(quán)關(guān)聯(lián)關(guān)系。（2）產(chǎn)權(quán)空間必然與圍成產(chǎn)權(quán)空間的墻、柱、樓板等建筑構(gòu)件及建筑空間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。（3）從立體空間角度看，各產(chǎn)權(quán)對象存在空間上的鄰接、連通和聚合等關(guān)系。這些關(guān)系如圖3所示。

圖3 房地一體化不動產(chǎn)模型對象關(guān)聯(lián)關(guān)系

2 城鄉(xiāng)一體化房地不動產(chǎn)權(quán)籍信息模型

2.1 城鄉(xiāng)一體化房地不動產(chǎn)權(quán)籍信息模型

本文以IFC標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)構(gòu)建房地一體化權(quán)籍三維信息表達(dá)模型，主要包含建筑物對象層與不動產(chǎn)權(quán)籍對象層，如圖4所示。通過直接引用IFC標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建建筑物對象層，表達(dá)建筑物等地理實體；通過基于IFC標(biāo)準(zhǔn)擴展實體類、關(guān)系類和屬性類，構(gòu)建房地一體化不動產(chǎn)權(quán)籍對象，形成不動產(chǎn)權(quán)籍實體層，表達(dá)宗地、幢、邏輯幢（單元、功能區(qū)）、層、戶、室等不同層次的產(chǎn)權(quán)空間，三維地籍權(quán)屬信息以及權(quán)屬信息與產(chǎn)權(quán)空間的關(guān)聯(lián)關(guān)系等。

圖4 三維權(quán)籍信息模型

2.2 建模方法研究

基于上述權(quán)籍信息模型，本文立足現(xiàn)有的各類地籍基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和產(chǎn)權(quán)管理數(shù)據(jù)，從存量和增量2個方向，采用混合建模方法，開展了高效三維不動產(chǎn)權(quán)籍模型構(gòu)建方法的研究。面向房地不動產(chǎn)管理過程中的不同應(yīng)用場景，研制了不同的建模方法。對于土地所有權(quán)，建立了融合DEM、DOM和所有權(quán)DLG數(shù)據(jù)的土地所有權(quán)三維模型構(gòu)建方法；對于房屋所有權(quán)，建立了基于高精度地形圖驅(qū)動構(gòu)建城市級全覆蓋高精度白模的方法；對于存量土地使用權(quán)和房屋所有權(quán)，特別是面向存量建筑及構(gòu)筑物，建立了基于房屋基底圖、分層分戶圖或CAD施（竣）工圖的BIM模型和三維不動產(chǎn)權(quán)籍模型高效構(gòu)建方法；面向增量規(guī)劃建筑，建立了基于規(guī)劃設(shè)計BIM模型、符合房產(chǎn)測量規(guī)則的三維不動產(chǎn)權(quán)籍模型構(gòu)建方法；同時建立了精確度符合國家有關(guān)規(guī)定的三維不動產(chǎn)權(quán)籍模型生成建筑測量面積和分層分戶圖的計算方法。基于建筑施（竣）工CAD數(shù)據(jù)的建筑三維建模流程如圖5所示，基于BIM數(shù)據(jù)的三維不動產(chǎn)權(quán)籍建模流程如圖6所示，基于房產(chǎn)測量規(guī)則生成的房產(chǎn)測量與分層分戶圖如圖7所示。

圖5 基于建筑施（竣）工CAD數(shù)據(jù)的建筑三維建模流程

圖6 基于BIM數(shù)據(jù)的三維不動產(chǎn)權(quán)籍建模流程

圖7 基于房產(chǎn)測量規(guī)則生成的房產(chǎn)測量與分層分戶圖

2.3 權(quán)籍對象全生命周期管理

以典型的建設(shè)項目開發(fā)利用過程為例，基于本文提出的權(quán)籍信息三維模型構(gòu)建方法，以不動產(chǎn)單元代碼為引線，將建設(shè)工程過程各個階段與對應(yīng)產(chǎn)權(quán)空間的衍化過程進(jìn)行關(guān)聯(lián)。即結(jié)合三維房地產(chǎn)權(quán)實體的生成、演化和滅失過程，將建設(shè)工程項目的國土空間規(guī)劃、用地審批、工程建設(shè)、登記運營和拆除再利用等階段與規(guī)劃階段的三維規(guī)劃空間模型、用地審批階段的三維用地空間模型、工程建設(shè)階段的三維建筑模型、不動產(chǎn)登記階段的三維建設(shè)用地使用權(quán)空間模型和三維房屋所有權(quán)空間模型一一對應(yīng)關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)“一碼”業(yè)務(wù)貫穿和產(chǎn)權(quán)空間衍化，實現(xiàn)以“一碼”關(guān)聯(lián)溯源的三維權(quán)籍全生命周期管理，如圖8所示。

圖8 三維權(quán)籍全生命周期管理

3 實驗與分析

3.1 試驗區(qū)數(shù)據(jù)處理

選取了南京市棲霞區(qū)燕子磯新城18·85平方千米范圍作為試驗區(qū)，其中，建設(shè)用地范圍6·35平方千米，涵蓋地、樓、房不動產(chǎn)和山（幕府山）、水（長江）、礦等自然資源，具有實驗代表意義。

3.1.1 源數(shù)據(jù)收集與處理

根據(jù)三維房地不動產(chǎn)權(quán)籍信息模型構(gòu)建需要，收集獲取了全市范圍數(shù)字正射影像、地形圖、DEM、傾斜攝影（試驗區(qū)）等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，試驗區(qū)范圍建筑施（竣）工CAD圖、房產(chǎn)分層分戶圖、已建BIM模型等建筑數(shù)據(jù)，房地不動產(chǎn)調(diào)查與登記管理數(shù)據(jù)等。并對源數(shù)據(jù)進(jìn)行了坐標(biāo)統(tǒng)一、拓?fù)錂z查與修復(fù)、圖紙檢查與標(biāo)準(zhǔn)化處理等數(shù)據(jù)處理工作，為三維模型構(gòu)建與權(quán)籍全生命周期管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.1.2 三維模型構(gòu)建

按照本文提出的模型構(gòu)建與表達(dá)方法，構(gòu)建了全市250余萬棟白模、6587平方千米三維地形模型，試驗區(qū)18平方千米傾斜攝影模型、877個三維規(guī)劃空間模型、1833個三維宗地空間模型（地下2個、地表1830個、地上1個）、1472棟三維建筑模型和三維產(chǎn)權(quán)模型（涉及5萬余戶）。三維模型如圖9所示。

圖9 三維模型

3.2 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)治理

按照全生命周期管理的要求，通過權(quán)籍信息模型建立三維模型與規(guī)劃、審批、登記等管理屬性間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，與規(guī)劃設(shè)計、用地審批、施工建設(shè)和不動產(chǎn)登記等各階段的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)項目的三維空間與業(yè)務(wù)流程的全生命周期管理。

3.3 模型可視化

經(jīng)測試驗證，上述構(gòu)建的相關(guān)模型在SuperMap、ArcGIS中均能無損高效展示，模型可視化效果如圖10所示。

圖10 模型可視化效果

3.4 分析

通過以上試點可看出，本文提出的信息概念模型、三維數(shù)據(jù)模型和混合建模方法可滿足城鄉(xiāng)一體化三維房地不動產(chǎn)權(quán)籍的構(gòu)建、表達(dá)、管理、可視化等全業(yè)務(wù)場景、全生命周期管理的要求。

4 結(jié)論與展望

本文結(jié)合房地不動產(chǎn)管理實際，構(gòu)建了統(tǒng)籌城鄉(xiāng)的三維房地不動產(chǎn)一體化管理的權(quán)籍信息概念模型和表達(dá)模型，建立了面向存量和增量三維房地不動產(chǎn)模型構(gòu)建方法，通過不動產(chǎn)單元代碼關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)過程和三維模型衍化過程，實現(xiàn)三維權(quán)籍信息模型的全生命周期管理，并對相關(guān)成果進(jìn)行了實驗驗證和應(yīng)用討論。研究成果為城鄉(xiāng)一體化三維房地不動產(chǎn)權(quán)籍信息準(zhǔn)確表達(dá)、建設(shè)工程項目全生命周期管理等提供了有效支撐，有效解決了立體產(chǎn)權(quán)空間的表達(dá)與管理難題，實現(xiàn)房地不動產(chǎn)權(quán)籍管理更加直觀有效。

在實際應(yīng)用過程中，很難收集到存量數(shù)據(jù)施（竣）工CAD圖紙，往往只能利用分層分戶圖或地形圖代替；增量數(shù)據(jù)除少量BIM報建數(shù)據(jù)外，還需要完善二維CAD報建數(shù)據(jù)和竣工驗收數(shù)據(jù)的共享機制，深化預(yù)測繪成果（實測測繪成果）多部門多要素多測合一，降低三維建模和運維成本。同時也要立足全域全要素國土空間綜合治理，結(jié)合國土空間管制、立體空間有效利用等方面進(jìn)一步探討三維地籍內(nèi)涵，并從三維房地不動產(chǎn)權(quán)籍信息模型更新共享、三維地籍成果多領(lǐng)域應(yīng)用挖潛增效等方面開展深化研究。