農(nóng)村地籍與房屋三維實(shí)景管理分析

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摘要：農(nóng)村地籍與房屋成果應(yīng)用是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)、3DGIS技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于傾斜實(shí)景三維建模的農(nóng)村地籍與房屋三維實(shí)景管理分析系統(tǒng)。將無人機(jī)傾斜攝影三維實(shí)景模型和農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，實(shí)現(xiàn)三維可視化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢與分析、報(bào)表輸出、模型單體化等功能，以期為農(nóng)村房地一體登記、宅基地、房屋流轉(zhuǎn)等政府管理決策提供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查；三維實(shí)景模型；管理分析系統(tǒng)

農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查是對(duì)農(nóng)村范圍內(nèi)每一宗土地的權(quán)屬、位置、面積、用途、房屋建（構(gòu)）筑物的基本情況進(jìn)行調(diào)查，是當(dāng)前改革完善農(nóng)村宅基地制度的一項(xiàng)重要性、基礎(chǔ)性工作[1]。目前，全國各個(gè)縣市都在按照《農(nóng)村地籍和房屋調(diào)查技術(shù)方案》開展農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查工作。隨著該項(xiàng)工作的開展，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目成果的管理、如何將成果應(yīng)用于農(nóng)村房地一體登記、宅基地、房屋流轉(zhuǎn)等工作，將是政府工作和學(xué)術(shù)研究的重要方向。鑒于此，本文利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)、3DGIS技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于傾斜實(shí)景三維建模的農(nóng)村地籍與房屋三維實(shí)景管理分析系統(tǒng)。以無人機(jī)傾斜攝影三維實(shí)景模型為底圖，疊加農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查數(shù)據(jù)成果，實(shí)現(xiàn)了一張圖三維成果展示、數(shù)據(jù)查詢與分析、報(bào)表輸出等功能，可滿足農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查成果初步展示與管理、統(tǒng)計(jì)與分析等需求，以期為農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查成果的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考[2]。

1系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

農(nóng)村地籍與房屋三維實(shí)景管理分析系統(tǒng)主要用于項(xiàng)目成果的綜合展示、管理與分析，因此其主要建設(shè)目標(biāo)為：①實(shí)現(xiàn)基于三維實(shí)景的數(shù)據(jù)集成與展示，將無人機(jī)傾斜攝影實(shí)景三維模型成果疊加地籍與房屋信息、規(guī)劃信息、基本農(nóng)田信息等，實(shí)現(xiàn)一張圖數(shù)據(jù)集成與展示；②實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的綜合管理，建立關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與文件型數(shù)據(jù)管理相結(jié)合的數(shù)據(jù)管理體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一體化管理；③實(shí)現(xiàn)一站式查詢分析，針對(duì)農(nóng)村房地一體登記發(fā)證的需求，實(shí)現(xiàn)一戶多宅、一幢多戶等查詢分析功能，為登記發(fā)證提供參考；④實(shí)現(xiàn)一站式統(tǒng)計(jì)報(bào)表輸出，實(shí)現(xiàn)房屋建筑年代、類型、共有情況等多樣化統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能，為摸清家底、政策制定等提供參考[3]。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1總體架構(gòu)

系統(tǒng)采用先進(jìn)成熟的GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，遵循國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)規(guī)范，基于MVC架構(gòu)思想，總體架構(gòu)采用數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層3層架構(gòu)體系。數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫訪問層，作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐，為服務(wù)層提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)的訪問、存儲(chǔ)和管理等功能，主要包括存儲(chǔ)于PostgreSQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查成果數(shù)據(jù)、部門專題數(shù)據(jù)以及以文件形式管理的Skyline三維軟件的工程文件。服務(wù)層主要基于SkylineTerraExplorerPro提供的SDK開發(fā)包、系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)引擎功能服務(wù)的封包、重構(gòu)，包括二三維地圖服務(wù)、空間查詢分析服務(wù)、業(yè)務(wù)查詢分析服務(wù)、報(bào)表服務(wù)等。應(yīng)用層即表現(xiàn)層，是用戶輸入、輸出操作的表現(xiàn)形式，提供交互式操作頁面，是系統(tǒng)各功能的具體表現(xiàn)形式。

2.2數(shù)據(jù)集設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)集主要包括存儲(chǔ)于PostgreSQL數(shù)據(jù)庫的農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查成果數(shù)據(jù)和Skyline軟件特有的以文件形式管理的工程文件。1）農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查成果數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)主要包括行政區(qū)劃、基礎(chǔ)地理信息（定位基礎(chǔ)、地形要素）、土地利用（地類圖斑、地類界線）、地籍分區(qū)、不動(dòng)產(chǎn)單元（使用權(quán)宗地、房屋、其他定著物）等；非空間數(shù)據(jù)主要包括邏輯幢屬性結(jié)構(gòu)、層屬性結(jié)構(gòu)、戶屬性結(jié)構(gòu)、建設(shè)用地使用權(quán)屬性結(jié)構(gòu)、宅基地使用權(quán)屬性結(jié)構(gòu)、房地產(chǎn)權(quán)（項(xiàng)目內(nèi)多幢房屋）屬性結(jié)構(gòu)、房地產(chǎn)權(quán)（項(xiàng)目內(nèi)多幢房屋）項(xiàng)目屬性結(jié)構(gòu)、房地產(chǎn)權(quán)（獨(dú)幢、層、套、間房屋）屬性結(jié)構(gòu)、建筑物區(qū)分所有權(quán)業(yè)主共有部分?jǐn)?shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)、權(quán)利人屬性結(jié)構(gòu)等[4]。2）部門專題數(shù)據(jù)主要包括基本農(nóng)田保護(hù)數(shù)據(jù)、生態(tài)保護(hù)紅線數(shù)據(jù)、鄉(xiāng)村規(guī)劃數(shù)據(jù)等，主要為農(nóng)村建房規(guī)劃、審批等提供參考。3）傾斜實(shí)景三維模型（3DML格式）。不同的三維展示平臺(tái)對(duì)三維模型的數(shù)據(jù)格式要求不一，3DML格式是Skyline軟件特有的三維數(shù)據(jù)格式。本文主要利用SkylineTerraBuilder將傾斜攝影三維模型OSGB標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換為3DML格式。4）三維地形模型（MPT格式）。融合數(shù)字高程模型與遙感影像的三維地形表現(xiàn)文件也是Skyline軟件特有的數(shù)據(jù)格式，同樣利用SkylineTerraBuilder制作生成。5）三維場景文件（FLY格式）。基于三維地形模型，疊加上述各類空間數(shù)據(jù)、傾斜實(shí)景三維模型，融合各種道路、地名、標(biāo)注等三維場景，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的可視化，是各類專題信息的統(tǒng)一表達(dá)與組織形式，也是Skyline軟件特有的數(shù)據(jù)格式，利用SkylineTerra⁃ExplorerPro制作生成[5]。

2.3功能設(shè)計(jì)

結(jié)合農(nóng)村地籍與房屋管理、登記發(fā)證等需求與特點(diǎn)，系統(tǒng)功能模塊主要包括地圖展示、查詢、權(quán)籍分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等模塊[6]，如圖2所示。1）查詢模塊。根據(jù)戶名、宗地號(hào)等關(guān)鍵詞進(jìn)行模糊查詢，查詢后列出查詢結(jié)果，并在地圖上進(jìn)行展示定位，實(shí)現(xiàn)圖表聯(lián)動(dòng)。房屋詳情查看可通過點(diǎn)擊房屋模型查看房屋調(diào)查成果的詳細(xì)信息。2）權(quán)籍分析模塊主要包括基于行政村的權(quán)籍分析和空間圖形的權(quán)籍分析兩種方式，內(nèi)容包括一戶多宅、一幢多戶、一宗多幢、一宗多戶等?；谛姓宓臋?quán)籍分析以行政村為單位，對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行分析并輸出結(jié)果；基于空間圖形的權(quán)籍分析是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)之一，主要通過地圖查詢的方式，基于用戶繪制的點(diǎn)、面空間圖形，根據(jù)空間關(guān)系進(jìn)行一戶多宅、一幢多戶、一宗多幢、一宗多戶等空間查詢分析。3）統(tǒng)計(jì)報(bào)表模塊可對(duì)土地房屋登記發(fā)證情況、國有集體土地權(quán)屬情況、土地使用類型、房屋竣工年代、房屋共有人情況、房屋層數(shù)面積等信息進(jìn)行多表聯(lián)合查詢統(tǒng)計(jì)，同時(shí)支持將查詢結(jié)果輸出為Excel文件。

3關(guān)鍵技術(shù)

3.1無人機(jī)傾斜攝影實(shí)景三維建模技術(shù)

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是以無人機(jī)為飛行平臺(tái)，在平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，從一個(gè)垂直角度、4個(gè)傾斜角度同步曝光采集影像，獲取真實(shí)地物地表影像信息；再通過專業(yè)三維建模軟件構(gòu)建實(shí)景三維模型。它是近年發(fā)展起來的測繪領(lǐng)域的一項(xiàng)高新技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于智慧城市建設(shè)、農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查等領(lǐng)域中[7]。

3.2二三維一體化空間查詢分析技術(shù)

不同的GIS軟件平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)的定義描述有不同的要求，本文中Skyline軟件通過sgworld.Creator.Geome⁃tryCreator接口創(chuàng)建點(diǎn)、線、面等空間圖形，在Post⁃GIS數(shù)據(jù)庫中以Geom字段存儲(chǔ)點(diǎn)（POINT）、線（LIN⁃ESTRING）、多邊形（POLYGON）等空間數(shù)據(jù)類型，并提供各類空間分析函數(shù)實(shí)現(xiàn)空間關(guān)系分析。為了實(shí)現(xiàn)權(quán)籍分析，必須將在Skyline軟件中繪制的點(diǎn)、線、面空間信息輸入到PostGIS數(shù)據(jù)庫中，再利用空間分析函數(shù)進(jìn)行查詢分析，同時(shí)在Skyline軟件中對(duì)Post⁃GIS返回的查詢結(jié)果進(jìn)行三維空間展示[8]。本文主要利用WKT文本標(biāo)記語言實(shí)現(xiàn)三維平臺(tái)與二維空間數(shù)據(jù)庫引擎之間的矢量幾何對(duì)象表示與轉(zhuǎn)換。

3.3三維實(shí)景模型單體化技術(shù)

目前主流的傾斜攝影模型單體化技術(shù)為矢量切割單體化技術(shù)、矢量疊加單體化技術(shù)和單體化模型重建[9]。在矢量疊加單體化技術(shù)方面，國內(nèi)的Super⁃Map、CityMaker等三維GIS應(yīng)用軟件相對(duì)較成熟，均提供了傾斜模型單體化表達(dá)功能；而Skyline軟件尚未實(shí)現(xiàn)該功能[10]。本文主要探討在Skyline軟件中進(jìn)行矢量疊加單體化的效果，利用房屋成果生成三維房屋矢量圖形，并動(dòng)態(tài)地把對(duì)應(yīng)矢量面疊加到傾斜攝影模型上，該矢量面通過半透明顏色進(jìn)行表達(dá)，在用戶查詢點(diǎn)擊的過程中，通過點(diǎn)擊三維房屋矢量圖形觸發(fā)事件，生成傾斜模型的包圍盒，從視覺上實(shí)現(xiàn)傾斜單體模型套合、單個(gè)模型管理操作的效果。

4結(jié)語

本文基于Skyline軟件，創(chuàng)新地以傾斜三維實(shí)景模型的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查成果的綜合集成與展示，同時(shí)面向農(nóng)村房地一體登記、宅基地、房屋流轉(zhuǎn)等部門工作管理需求，提供了一站式的數(shù)據(jù)管理、查詢分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能，是農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查成果應(yīng)用的初步嘗試，也是傾斜三維實(shí)景模型成果的創(chuàng)新應(yīng)用。當(dāng)然，系統(tǒng)建設(shè)研究還存在一些不足，如數(shù)據(jù)管理功能、傾斜三維實(shí)景模型的切割單體化和快速更新、系統(tǒng)與不動(dòng)產(chǎn)登記管理發(fā)證系統(tǒng)的銜接等，都有待下一步進(jìn)行深入研究。

作者:梁鵬飛 單位:福建經(jīng)緯測繪信息有限公司