不动产单元实景三维构建研究与应用.pdf

不动产单元实景三维构建研究与应用胡玉兵（黄山市不动产登记中心，安徽黄山245000）摘 要：实景三维是集摄影测量、大数据、云计算等新兴技术于一体的融合产物，是地理空间要素的真实感知和数字重建，是数字化、智能化新型空间基础设施建设的重要内容。本文通过低空无人机倾斜摄影获取三维模型数据，对多源房产分层分户平面图进行规范化处理，获得建模房产分户平面图数据，采用单体化精细建模等关键技术制作不动产单元实景三维模型并关联二维地籍及登记数据库数据，构建不动产单元实景三维。分析了不动产单元实景三维在不动产登记、测绘地理信息等领域的应用前景和效益情况。关键词：实景三维；不动产单元；倾斜摄影；房产分层分户平面图；应用中图分类号：P231；TU198 文献标志码：A 文章编号：2097-1001（2023）05-0059-060 引言近年来，以实景三维、时空信息云平台为代表的测绘地理信息与时空信息技术迅猛发展并相互融合，促进了现代测绘技术的转型升级，极大提升了城市管理智能化、精细化、人性化水平，是支撑国土空间治理和生态文明建设强有力的技术手段1-2。实景三维是对自然或人造客体的真实表达，是新型基础测绘成果，改变了传统的数字城市建设模式3-4。实景三维中国建设正是顺应经济社会和技术发展潮流，面向数字中国和生态文明建设需求，通过理念更新、产品创新、技术升级，实现从静态到动态、二维到三维、表面到实体化的实景三维信息产品5。2019 年，自然资源部印发的自然资源部信息化建设总体方案，提出推进三维实景数据库建设6。2021 年，自然资源部印发的实景三维中国建设技术大纲（2021版），明确了建设任务和技术路线7。目前，在自然资源和不动产确权登记领域，系统建设和业务开展还是基于传统的二维GIS平台和登记模式。宗地（宗海）、房屋等不动产以二维面状图层或图斑形式存储于图形库，登记数据则以属性表形式存储于结构化数据库，通过关键字段予以关联和管理。不动产统一登记的持续推进，对宗地（宗海）、房屋等不动产的登记效能提升和数据共享应用提出新的要求，对实现从传统的二维平面到三维立体登记提出新的需求。不动产单元是不动产登记的基本单位，是指权属界线固定、封闭且具有独立使用价值的空间。概念上，不动产单元是三维实体，这与三维地籍本质上是统一的。目前，三维地籍已成为地理信息科学和地籍管理的研究热点8，而不动产单元三维建模和登记应用等研究还处于起步阶段。实现收稿日期：2023-02-08；修回日期：2023-02-27作者简介：胡玉兵（1989），男，工程师，主要从事测绘地理信息和不动产登记应用研究工作。E-mail:第 5 期2023 年 10 月自然资源信息化Natural Resources Informatization No.5Oct.,2023 60自然资源信息化2023 年 10 月不动产三维立体登记，需要对不动产登记客体即不动产单元进行三维建模，融合倾斜摄影模型并关联二维不动产登记图形和属性数据，构建不动产单元实景三维和应用体系。本文从上述问题出发，首先提出基于低空无人机倾斜摄影模型和房产分层分户图、不动产单元单体化建模的不动产单元实景三维构建技术；然后，分析不动产单元实景三维的应用和存在的问题；最后，提出相应的改进措施和建议。1 技术路线本文技术路线如图 1 所示。首先，通过倾斜摄影开展三维模型数据采集，整理不动产登记系统房产分层分户平面图数据，分格式进行数据规范化处理，形成符合建模需求的房产分层分户平面图数据。然后，叠加倾斜摄影模型和规范化处理的房产分层分户平面图数据，构建不动产单元三维模型，并在二维地籍数据库实现“落宗”。最后，关联二维不动产登记数据，完成不动产单元实景三维构建，实现不动产测绘、不动产登记和共享应用等领域的推广应用。图 1 技术路线2 倾斜摄影三维模型以低空无人机平台开展的倾斜摄影技术是近年发展的现代测绘新技术，与传统的航空摄影测量相比，倾斜摄影测量技术改变了传统摄影测量从正摄角度获取地表影像的方式，通过在低空航摄平台搭载多个传感器，从多角度采集地面影像数据，基于影像构建三维实景模型，快速获取地表地理空间信息9。目前，低空无人机倾斜摄影技术已广泛应用于资源勘查、土地调查、交通水利等多个领域。本文通过倾斜航空摄影获取测区影像数据，完成像片控制测量，进行全数字空三加密，再利用三维建模软件进行三维建模，完成测区分块、像对筛选、点云计算、点云构网、白模创建、纹理映射、漏洞修复及元数据制作等流程，构建测区倾斜摄影三维模型。3 不动产单元实景三维构建不动产单元是对不动产登记客体，如宗地、房屋、林木等自然或人造地理实体的高度抽象和概括。不动产单元三维模型构建，需要对不动产单元的对应地理实体进行梳理和分类，以利于确定建模单元尺度和开发应用需求。根据不动产单元设定与代码编制规则（GB/T 373462019）有关规定，不动产包含土地及房屋、林木等定着物10，是宗地等基底与定着物的结合，在城镇建成区，不动产主要是宗地及房屋等建（构）筑物。房屋不动产单元划分，根据建筑功能、业态和经营销售情况，可按多幢、独幢、层、套、间等设定不动产单元。例如，大学校园可按校区多幢整体设定单元，普通商品住宅、公寓必须按套或间设定不动产单元。具体不动产单元划分如表 1 所示，在划分单元基础上，使用三维软件进行单体化建模。表 1 不动产单元划分类型及建模尺度不动产单元划分类型 典型不动产建模尺度项目内多幢大学校园、农房多幢独幢厂房、别墅、办公楼单幢层写字楼（按层销售）单层套商品住宅单套间公寓、车库、储藏间单间?61胡玉兵：不动产单元实景三维构建研究与应用第 5 期3.1 房产分层分户平面数据处理房产分层分户图记录了房屋结构、面积、坐落、层次等信息，确定了房屋权属范围和相邻权属关系，是不动产物权的重要依据11。本文在确定不动产单元划分原则基础上，依据二维登记系统已登记的不动产房产分层分户平面图开展数据处理。在传统的二维登记系统中，房产分层分户图一般以 DWG 及图片格式存储于结构化数据库。根据不同的数据格式，本文采取矢量和栅格 2 种图像处理技术和流程，如图 2 和图 3 所示。矢量格式数据采取一般的格式转换、拓扑转换和空间配准等传统的 GIS 数据处理技术。对于数据量较大的存量不动产，房产分层分户平面图都是栅格格式，人工矢量化存在工作量大、建设周期长、投入成本高的问题。智能图形识别法利用地理学拓扑关系，借助地理信息系统软件，基于图像学原理利用智能图像识别算法处理技术，可实现栅格图像自动矢量化采集处理。该方式效率较高，通常用于等高线、坡度图等栅格数据的矢量化，但不能满足分层分户图等图件的矢量化精度要求。图 2 矢量格式分层分户图处理流程图 3 栅格格式分层分户图处理流程本文探索了一种提升数据处理效率的智能化手段，该方法进一步融合语义拓扑处理技术。首先，建立诸如边角垂直、两点之间直线连接、首尾点相连等语义规则模型，研发智能图形图像解析算法，根据图像灰度值进行线条端点提取；然后，结合语义规则及其直线和弧度原理进行二值化操作，通过计算判断是否构建坐标点，将构建的坐标写入矢量化数组，串联矢量化数组中的坐标点并绘制不动产单元房屋分层分户矢量面，完成矢量化采集工作；最后，通过建立属性表赋予 Z 值及层数、门牌号等其他属性字段，完成数据处理。这种改进的智能图像识别处理技术能够提高数据的识别准确性，相比人工矢量化节省约 1/2 的时间和人力成本，解决了污损、分辨率较低等因素导致的房产分层分户平面图矢量化问题。3.2 不动产单元单体化建模单体化建模是实景三维模型建立的关键步骤。以不动产单元划分类型为标准，基于规范化处理的房产分层分户平面图开展单体化建模，是不动产三维建设的重要部分12。本文将二维地籍数据?DWG?SHP?Z?SHP?Z?Z?Z?PNG、JPG?62自然资源信息化2023 年 10 月库的宗地、自然幢矢量数据、规范化处理的房产分层分户平面图载入倾斜摄影模型，获取分层分户平面图对于底层的 Z 坐标和层高信息，实现三维自然幢落宗，将属性信息写入分层分户图属性表，并根据“Z 坐标+层高”规则，批量赋值每层的 Z 坐标和层高，同时完成房产分层分户平面图与倾斜摄影模型的位置配准和套合以及批量建模。对于厂房和独幢别墅等单幢建模的不动产单元，采取“自然幢或房产分层平面图+幢高”规则批量建模；对于成套、间的商品房，分别依据“房产分层平面图+层高”及“自然幢基底+幢高”批量构建“户”和“幢”不动产单元模型。依据上述规则完成测区各类不动产单元的单体化建模，单体化建模效果如图 4 所示。图 4 单体化建模效果3.3 关联二维不动产登记数据为满足登记和共享应用需求，不动产单元单体化建模完成后，需关联二维不动产登记系统的不动产单元户信息和登记簿信息。对房产分层分户平面图门牌号属性字段与二维不动产单元 表（图）坐落字段进行精准匹配，实现二维不动产单元表信息与实景三维不动产单元关联，人工辅助匹配。基于自然幢定位与分层分户图人工判读完成实景三维挂接二维不动产单元信息，并通过不动产单元代码完成登记簿数据的挂接，实现模、图、属、档全面关联匹配。通过纹理贴图和登记渲染，在实景三维不动产单元上动态实时可视化展示门牌号和登记状态。同时，基于不动产单元代码识别的二维不动产登记系统，还可获取户籍、法人、税务等不动产关联信息。4 应用体系4.1 不动产测绘本文采用既有的存量房产分层分户图与倾斜摄影三维建模相结合的方式。对于城市建设新增的房屋、土地等增量不动产，采用基于融合低空倾斜摄影测量技术的工程建设项目“多测合一”竣工不动产测绘，获取地表影像，制作数字高程模型等“4D”产品，利用房产分层分户图等不动产测绘成果构建倾斜摄影三维模型。满足了新时期数字化城市管理对不动产测绘多源数据成果的需求，建立了满足城市改造与更新需求、覆盖不动产开发建设全生命周期的不动产单元实景三维日常更新机制。4.2 不动产登记以宗地、房屋等为代表的不动产单元实景三维构建可实现不动产登记三维化、可视化。在不动产单元三维登记系统中，权利人通过浏览场景，选择需申请登记的不动产单元即可发起不动产登记。同时，支持不动产登记资料查询、进度查询、三维空间范围可视化查询。支持三维不动产单元图（三维宗地图、三维房产分层分户图）制作和展示，支持不动产空间体积量测。实现不动产单元量化指标从面积到体积直至空间坐标的跨越，满足多样化不动 63胡玉兵：不动产单元实景三维构建研究与应用第 5 期产登记和利用需求。权利人通过实景三维能参与不动产登记申请、受理、登簿、发证全流程，实现二维纸质证书与三维立体登记单元的互联感知，实现感知化、立体化、自助化登记。通过实景三维可辅助完成存量不动产的实地查看，缩短办件周期，降低行政成本，便民利企。此外，基于不动产单元的实景三维登记系统可实现房屋交易频率、资产分析、土地开发强度、城市地价、土地利用分类、城市竖向空间开发等多源数据分析和二次开发及应用。4.3 数据共享应用基于不动产单元实景三维的时空数据共享，与多部门数据共享交换，可实现户籍与登记、人口与房产信息可视化关联共享，有利于城市人口调查和治安管控。税务部门通过不动产单元代码关联实景三维，可视化、智能化办理办税评估，实现“以房控税”；市场管理部门通过法人库的关联，可实现对市场主体的空间化监管，提高服务市场主体的工作效能；住房和城乡建设部门通过共享获取实景三维不动产单元表，能够以空间化手段开展房地产市场销售管理，科学精准调整房地产市场政策，同时辅助支撑施工和验收管理；法院通过关联不动产实景三维司法查控系统，可实现查控-执行一体化，可视化展现查控不动产位置和属性信息，提高执行效率；气象、生态环境、交通运输等部门基于共享的城市不动产单元实景三维数据，可实现降雨量、大气污染指数、交通拥堵指数、人口时空变化等城市动态感知数据的空间制图与分析，并为应对城市内涝、大气污染、交通拥堵等“城市病”治理提供决策支持和服务。5 效益分析5.1 航空摄影效益基于传统航空摄影的地面影像获取和不动产单元实景三维模型构建，存在空域管制严格、气象和地形影响大、航空摄影成本高等诸多制约因素。根据测算，无人机倾斜摄影成本仅为大飞机航空摄影的 1/6，大幅降低了航空摄影建模的经济投入。对于多阴雨天气的南方地区，低空无人机倾斜摄影能够有效解决多云层覆盖对航空摄影工作的影响，提高航空摄影工作效率。5.2 建模效益房产分层分户图与倾斜摄影三维建模结合的建模方法，相比大飞机航空摄影建模和纹理贴图的作业方式，在建模方面存在三大优势。（1）建模周期短。借助无人机低空灵活优势，可大规模批量采集数据并开展自动化建模。（2）模型质量高。利用倾斜摄影多视角的优势，获取不动产单元多视角影像，解决了正射影像真实纹理不足、不动产单元外立面纹理补充拍摄的问题。（3）经济效益显著。倾斜摄影三维建模方式能够通过较低的作业投入，生产高精度、高保真、高时效的数字线划图、数字高程模型、数字正射影像等丰富的测绘地理信息数字化成果。在满足三维建模要求的同时，也为多行业、多部门提供多样化的测绘地理信息成果应用，有效降低了建模成本。5.3 应用效益不动产单元实景三维构建支撑了三维不动产登记业务，实现了不动产登记从“二维”到“三维”的转变；通过数据共享和应用开发，支撑了税务、住房和城乡建设、市场监管、公安等部门不动产相关业务办理；解决了政府部门数据重复生产、数据不共享、数据共享性差等“数据孤岛”问题，节省了大量投入。不动产单元实景三维可作为数字城市场景模型和框架，精细不动产单元级实景三维模型符合绝大多数应用开发对城市实景三维数据的要求，降低了城市数字基础设施的建设成本，节约了政府财政投入。6 结论与展望本文借助当前成熟的倾斜摄影建模技术，从 64自然资源信息化2023 年 10 月不动产登记行业视角提出不动产单元实景三维建设研究思路和应用体系。从倾斜摄影三维模型、不动产单元实景三维构建、实景三维应用体系和效益 4 个方面进行了研究和探讨，提出矢量和栅格格式房产分层分户平面图数据处理规范化技术；探索了不动产单元单体化建模技术思路，提出通过关联二维不动产登记系统实现二、三维一体登记和共享应用体系；结合“多测合一”改革，提出了结合日常建设项目不动产联合测绘的不动产单元实景三维构建和更新机制；拓展了三维不动产登记应用和数据共享应用范围；从航空摄影、建模、应用等方面对成本效益进行了分析。在探索研究过程中，发现早期手工绘制的房产平面图无不动产单元权属线，智能图形识别技术难以识别并形成矢量闭合的房产分层分户图。复杂功能区的商业综合体公共部位较多，图形智能识别技术易将公共（公摊）部分识别成不动产单元，这导致模型数量多于不动产单元数量，人工干预仍是必不可少的。因此，房产分层分户图智能识别的精准性和数据转换技术是下一步的研究重点。参考文献1刘润东.实景三维新型测绘能力建设及典型应用 J.测绘与空间地理信息，2017，40（8）：159-161.2李云，刘专，彭能舜，等.倾斜摄影三维模型的大场景地形融合研究 J.测绘科学，2018，43（7）：103-108.3褚杰，盛一楠.无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模及三维数据更新中的应用 J.测绘通报，2017（增刊 1）：130-135.4李安福，曾政祥，吴晓明.浅析国内倾斜摄影技术的发展 J.测绘与空间地理信息，2014，37（9）：57-59.5陈军，刘建军，田海波.实景三维中国建设的基本定位与技术路径 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constructionHUYubing(HuangshanRealEstateRegistrationCenter,Huangshan245000,Anhui,China)Abstract:Realscene3Disafusionproductofemergingtechnologiessuchasphotogrammetry,bigdata,andcloudcomputing.Itisarealisticperceptionanddigitalreconstructionofgeospatialfeatures.Itisanimportantpartoftheconstructionofdigitalandintelligentnewspaceinfrastructure.Thisarticleobtains3Dmodeldatathroughlow-altitudeUAVobliquephotography,standardizesthehousingstratificationhouseholdplanofmulti-sourcerealestate,obtainsthemodelingrealestatehouseholdplandata,anduseskeytechnologiessuchasindividualfinemodelingtocreatearealestateunitrealscene3Dmodelandconnectitwith2Dcadastralandregistrationdatabasedataandfinallyconstructsarealestateunitrealscene3D.Thispaperanalyzestheapplicationprospectsandbenefitsofrealestateunitrealscene3Dinrealestateregistration,geographicinformationmappingandotherfields.Keywords:realscene3D;realestateunit;obliquephotography;housingstratificationhouseholdplanofrealestate;application