農(nóng)村地籍與房屋三維實景管理分析

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摘要：農(nóng)村地籍與房屋成果應用是當前研究的熱點。利用無人機傾斜攝影技術、3DGIS技術設計并實現(xiàn)了基于傾斜實景三維建模的農(nóng)村地籍與房屋三維實景管理分析系統(tǒng)。將無人機傾斜攝影三維實景模型和農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查數(shù)據(jù)進行疊加，實現(xiàn)三維可視化，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢與分析、報表輸出、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。

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

農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查是對農(nóng)村范圍內(nèi)每一宗土地的權屬、位置、面積、用途、房屋建（構）筑物的基本情況進行調(diào)查，是當前改革完善農(nóng)村宅基地制度的一項重要性、基礎性工作[1]。目前，全國各個縣市都在按照《農(nóng)村地籍和房屋調(diào)查技術方案》開展農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查工作。隨著該項工作的開展，如何實現(xiàn)對項目成果的管理、如何將成果應用于農(nóng)村房地一體登記、宅基地、房屋流轉(zhuǎn)等工作，將是政府工作和學術研究的重要方向。鑒于此，本文利用無人機傾斜攝影技術、3DGIS技術設計并實現(xiàn)了基于傾斜實景三維建模的農(nóng)村地籍與房屋三維實景管理分析系統(tǒng)。以無人機傾斜攝影三維實景模型為底圖，疊加農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查數(shù)據(jù)成果，實現(xiàn)了一張圖三維成果展示、數(shù)據(jù)查詢與分析、報表輸出等功能，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)計與分析等需求，以期為農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查成果的進一步應用提供參考[2]。

1系統(tǒng)建設目標

農(nóng)村地籍與房屋三維實景管理分析系統(tǒng)主要用于項目成果的綜合展示、管理與分析，因此其主要建設目標為：①實現(xiàn)基于三維實景的數(shù)據(jù)集成與展示，將無人機傾斜攝影實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，實現(xiàn)一張圖數(shù)據(jù)集成與展示；②實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的綜合管理，建立關系型數(shù)據(jù)庫與文件型數(shù)據(jù)管理相結合的數(shù)據(jù)管理體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一體化管理；③實現(xiàn)一站式查詢分析，針對農(nóng)村房地一體登記發(fā)證的需求，實現(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實現(xiàn)一站式統(tǒng)計報表輸出，實現(xiàn)房屋建筑年代、類型、共有情況等多樣化統(tǒng)計報表功能，為摸清家底、政策制定等提供參考[3]。

2系統(tǒng)設計

2.1總體架構

系統(tǒng)采用先進成熟的GIS技術、數(shù)據(jù)庫技術，遵循國家、行業(yè)標準和相關技術規(guī)范，基于MVC架構思想，總體架構采用數(shù)據(jù)層、服務層、應用層3層架構體系。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，為服務層提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)的訪問、存儲和管理等功能，主要包括存儲于PostgreSQL關系型數(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。服務層主要基于SkylineTerraExplorerPro提供的SDK開發(fā)包、系統(tǒng)業(yè)務邏輯實現(xiàn)各種業(yè)務引擎功能服務的封包、重構，包括二三維地圖服務、空間查詢分析服務、業(yè)務查詢分析服務、報表服務等。應用層即表現(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)集設計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)集主要包括存儲于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)。空間數(shù)據(jù)主要包括行政區(qū)劃、基礎地理信息（定位基礎、地形要素）、土地利用（地類圖斑、地類界線）、地籍分區(qū)、不動產(chǎn)單元（使用權宗地、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構、層屬性結構、戶屬性結構、建設用地使用權屬性結構、宅基地使用權屬性結構、房地產(chǎn)權（項目內(nèi)多幢房屋）屬性結構、房地產(chǎn)權（項目內(nèi)多幢房屋）項目屬性結構、房地產(chǎn)權（獨幢、層、套、間房屋）屬性結構、建筑物區(qū)分所有權業(yè)主共有部分數(shù)據(jù)屬性結構、權利人屬性結構等[4]。2）部門專題數(shù)據(jù)主要包括基本農(nóng)田保護數(shù)據(jù)、生態(tài)保護紅線數(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）傾斜實景三維模型（3DML格式）。不同的三維展示平臺對三維模型的數(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標準格式轉(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)、傾斜實景三維模型，融合各種道路、地名、標注等三維場景，實現(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功能設計

結合農(nóng)村地籍與房屋管理、登記發(fā)證等需求與特點，系統(tǒng)功能模塊主要包括地圖展示、查詢、權籍分析、統(tǒng)計報表等模塊[6]，如圖2所示。1）查詢模塊。根據(jù)戶名、宗地號等關鍵詞進行模糊查詢，查詢后列出查詢結果，并在地圖上進行展示定位，實現(xiàn)圖表聯(lián)動。房屋詳情查看可通過點擊房屋模型查看房屋調(diào)查成果的詳細信息。2）權籍分析模塊主要包括基于行政村的權籍分析和空間圖形的權籍分析兩種方式，內(nèi)容包括一戶多宅、一幢多戶、一宗多幢、一宗多戶等?；谛姓宓臋嗉治鲆孕姓鍨閱挝唬瑢ι鲜鰞?nèi)容進行分析并輸出結果；基于空間圖形的權籍分析是系統(tǒng)實現(xiàn)的技術難點之一，主要通過地圖查詢的方式，基于用戶繪制的點、面空間圖形，根據(jù)空間關系進行一戶多宅、一幢多戶、一宗多幢、一宗多戶等空間查詢分析。3）統(tǒng)計報表模塊可對土地房屋登記發(fā)證情況、國有集體土地權屬情況、土地使用類型、房屋竣工年代、房屋共有人情況、房屋層數(shù)面積等信息進行多表聯(lián)合查詢統(tǒng)計，同時支持將查詢結果輸出為Excel文件。

3關鍵技術

3.1無人機傾斜攝影實景三維建模技術

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

3.2二三維一體化空間查詢分析技術

不同的GIS軟件平臺對數(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、線、面等空間圖形，在Post⁃GIS數(shù)據(jù)庫中以Geom字段存儲點（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)實現(xiàn)空間關系分析。為了實現(xiàn)權籍分析，必須將在Skyline軟件中繪制的點、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)進行查詢分析，同時在Skyline軟件中對Post⁃GIS返回的查詢結果進行三維空間展示[8]。本文主要利用WKT文本標記語言實現(xiàn)三維平臺與二維空間數(shù)據(jù)庫引擎之間的矢量幾何對象表示與轉(zhuǎn)換。

3.3三維實景模型單體化技術

目前主流的傾斜攝影模型單體化技術為矢量切割單體化技術、矢量疊加單體化技術和單體化模型重建[9]。在矢量疊加單體化技術方面，國內(nèi)的Super⁃Map、CityMaker等三維GIS應用軟件相對較成熟，均提供了傾斜模型單體化表達功能；而Skyline軟件尚未實現(xiàn)該功能[10]。本文主要探討在Skyline軟件中進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，并動態(tài)地把對應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行表達，在用戶查詢點擊的過程中，通過點擊三維房屋矢量圖形觸發(fā)事件，生成傾斜模型的包圍盒，從視覺上實現(xiàn)傾斜單體模型套合、單個模型管理操作的效果。

4結語

本文基于Skyline軟件，創(chuàng)新地以傾斜三維實景模型的方式實現(xiàn)了對農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查成果的綜合集成與展示，同時面向農(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)計報表等功能，是農(nóng)村地籍與房屋調(diào)查成果應用的初步嘗試，也是傾斜三維實景模型成果的創(chuàng)新應用。當然，系統(tǒng)建設研究還存在一些不足，如數(shù)據(jù)管理功能、傾斜三維實景模型的切割單體化和快速更新、系統(tǒng)與不動產(chǎn)登記管理發(fā)證系統(tǒng)的銜接等，都有待下一步進行深入研究。

作者:梁鵬飛 單位:福建經(jīng)緯測繪信息有限公司