农村地籍与房屋三维实景管理分析

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摘要：农村地籍与房屋成果应用是当前研究的热点。利用无人机倾斜摄影技术、3DGIS技术设计并实现了基于倾斜实景三维建模的农村地籍与房屋三维实景管理分析系统。将无人机倾斜摄影三维实景模型和农村地籍与房屋调查数据进行叠加，实现三维可视化，同时实现数据查询与分析、报表输出、模型单体化等功能，以期为农村房地一体登记、宅基地、房屋流转等政府管理决策提供参考。

关键词：农村地籍与房屋调查；三维实景模型；管理分析系统

农村地籍与房屋调查是对农村范围内每一宗土地的权属、位置、面积、用途、房屋建（构）筑物的基本情况进行调查，是当前改革完善农村宅基地制度的一项重要性、基础性工作[1]。目前，全国各个县市都在按照《农村地籍和房屋调查技术方案》开展农村地籍与房屋调查工作。随着该项工作的开展，如何实现对项目成果的管理、如何将成果应用于农村房地一体登记、宅基地、房屋流转等工作，将是政府工作和学术研究的重要方向。鉴于此，本文利用无人机倾斜摄影技术、3DGIS技术设计并实现了基于倾斜实景三维建模的农村地籍与房屋三维实景管理分析系统。以无人机倾斜摄影三维实景模型为底图，叠加农村地籍与房屋调查数据成果，实现了一张图三维成果展示、数据查询与分析、报表输出等功能，可满足农村地籍与房屋调查成果初步展示与管理、统计与分析等需求，以期为农村地籍与房屋调查成果的进一步应用提供参考[2]。

1系统建设目标

农村地籍与房屋三维实景管理分析系统主要用于项目成果的综合展示、管理与分析，因此其主要建设目标为：①实现基于三维实景的数据集成与展示，将无人机倾斜摄影实景三维模型成果叠加地籍与房屋信息、规划信息、基本农田信息等，实现一张图数据集成与展示；②实现多源数据的综合管理，建立关系型数据库与文件型数据管理相结合的数据管理体系，实现数据一体化管理；③实现一站式查询分析，针对农村房地一体登记发证的需求，实现一户多宅、一幢多户等查询分析功能，为登记发证提供参考；④实现一站式统计报表输出，实现房屋建筑年代、类型、共有情况等多样化统计报表功能，为摸清家底、政策制定等提供参考[3]。

2系统设计

2.1总体架构

系统采用先进成熟的GIS技术、数据库技术，遵循国家、行业标准和相关技术规范，基于MVC架构思想，总体架构采用数据层、服务层、应用层3层架构体系。数据层是系统的数据库访问层，作为系统的数据支撑，为服务层提供系统数据的访问、存储和管理等功能，主要包括存储于PostgreSQL关系型数据库中的农村地籍与房屋调查成果数据、部门专题数据以及以文件形式管理的Skyline三维软件的工程文件。服务层主要基于SkylineTerraExplorerPro提供的SDK开发包、系统业务逻辑实现各种业务引擎功能服务的封包、重构，包括二三维地图服务、空间查询分析服务、业务查询分析服务、报表服务等。应用层即表现层，是用户输入、输出操作的表现形式，提供交互式操作页面，是系统各功能的具体表现形式。

2.2数据集设计

系统数据集主要包括存储于PostgreSQL数据库的农村地籍与房屋调查成果数据和Skyline软件特有的以文件形式管理的工程文件。1）农村地籍与房屋调查成果数据包括空间数据和非空间数据。空间数据主要包括行政区划、基础地理信息（定位基础、地形要素）、土地利用（地类图斑、地类界线）、地籍分区、不动产单元（使用权宗地、房屋、其他定着物）等；非空间数据主要包括逻辑幢属性结构、层属性结构、户属性结构、建设用地使用权属性结构、宅基地使用权属性结构、房地产权（项目内多幢房屋）属性结构、房地产权（项目内多幢房屋）项目属性结构、房地产权（独幢、层、套、间房屋）属性结构、建筑物区分所有权业主共有部分数据属性结构、权利人属性结构等[4]。2）部门专题数据主要包括基本农田保护数据、生态保护红线数据、乡村规划数据等，主要为农村建房规划、审批等提供参考。3）倾斜实景三维模型（3DML格式）。不同的三维展示平台对三维模型的数据格式要求不一，3DML格式是Skyline软件特有的三维数据格式。本文主要利用SkylineTerraBuilder将倾斜摄影三维模型OSGB标准格式转换为3DML格式。4）三维地形模型（MPT格式）。融合数字高程模型与遥感影像的三维地形表现文件也是Skyline软件特有的数据格式，同样利用SkylineTerraBuilder制作生成。5）三维场景文件（FLY格式）。基于三维地形模型，叠加上述各类空间数据、倾斜实景三维模型，融合各种道路、地名、标注等三维场景，实现三维数据的可视化，是各类专题信息的统一表达与组织形式，也是Skyline软件特有的数据格式，利用SkylineTerra⁃ExplorerPro制作生成[5]。

2.3功能设计

结合农村地籍与房屋管理、登记发证等需求与特点，系统功能模块主要包括地图展示、查询、权籍分析、统计报表等模块[6]，如图2所示。1）查询模块。根据户名、宗地号等关键词进行模糊查询，查询后列出查询结果，并在地图上进行展示定位，实现图表联动。房屋详情查看可通过点击房屋模型查看房屋调查成果的详细信息。2）权籍分析模块主要包括基于行政村的权籍分析和空间图形的权籍分析两种方式，内容包括一户多宅、一幢多户、一宗多幢、一宗多户等。基于行政村的权籍分析以行政村为单位，对上述内容进行分析并输出结果；基于空间图形的权籍分析是系统实现的技术难点之一，主要通过地图查询的方式，基于用户绘制的点、面空间图形，根据空间关系进行一户多宅、一幢多户、一宗多幢、一宗多户等空间查询分析。3）统计报表模块可对土地房屋登记发证情况、国有集体土地权属情况、土地使用类型、房屋竣工年代、房屋共有人情况、房屋层数面积等信息进行多表联合查询统计，同时支持将查询结果输出为Excel文件。

3关键技术

3.1无人机倾斜摄影实景三维建模技术

无人机倾斜摄影技术是以无人机为飞行平台，在平台上搭载多台传感器，从一个垂直角度、4个倾斜角度同步曝光采集影像，获取真实地物地表影像信息；再通过专业三维建模软件构建实景三维模型。它是近年发展起来的测绘领域的一项高新技术，被广泛应用于智慧城市建设、农村地籍与房屋调查等领域中[7]。

3.2二三维一体化空间查询分析技术

不同的GIS软件平台对数据的定义描述有不同的要求，本文中Skyline软件通过sgworld.Creator.Geome⁃tryCreator接口创建点、线、面等空间图形，在Post⁃GIS数据库中以Geom字段存储点（POINT）、线（LIN⁃ESTRING）、多边形（POLYGON）等空间数据类型，并提供各类空间分析函数实现空间关系分析。为了实现权籍分析，必须将在Skyline软件中绘制的点、线、面空间信息输入到PostGIS数据库中，再利用空间分析函数进行查询分析，同时在Skyline软件中对Post⁃GIS返回的查询结果进行三维空间展示[8]。本文主要利用WKT文本标记语言实现三维平台与二维空间数据库引擎之间的矢量几何对象表示与转换。

3.3三维实景模型单体化技术

目前主流的倾斜摄影模型单体化技术为矢量切割单体化技术、矢量叠加单体化技术和单体化模型重建[9]。在矢量叠加单体化技术方面，国内的Super⁃Map、CityMaker等三维GIS应用软件相对较成熟，均提供了倾斜模型单体化表达功能；而Skyline软件尚未实现该功能[10]。本文主要探讨在Skyline软件中进行矢量叠加单体化的效果，利用房屋成果生成三维房屋矢量图形，并动态地把对应矢量面叠加到倾斜摄影模型上，该矢量面通过半透明颜色进行表达，在用户查询点击的过程中，通过点击三维房屋矢量图形触发事件，生成倾斜模型的包围盒，从视觉上实现倾斜单体模型套合、单个模型管理操作的效果。

4结语

本文基于Skyline软件，创新地以倾斜三维实景模型的方式实现了对农村地籍与房屋调查成果的综合集成与展示，同时面向农村房地一体登记、宅基地、房屋流转等部门工作管理需求，提供了一站式的数据管理、查询分析、统计报表等功能，是农村地籍与房屋调查成果应用的初步尝试，也是倾斜三维实景模型成果的创新应用。当然，系统建设研究还存在一些不足，如数据管理功能、倾斜三维实景模型的切割单体化和快速更新、系统与不动产登记管理发证系统的衔接等，都有待下一步进行深入研究。

作者:梁鹏飞 单位:福建经纬测绘信息有限公司