基于乌鲁木齐市城镇地籍数据的简单三维宗地设计

徐纲

摘要：本文旨在探讨在现有乌鲁木齐市1：500城镇地籍数据基础上，设计制作三维宗地模型，从而探索日后三维宗地图的可行性。

关键词：三维宗地，设计，实际制作

中图分类号： S611 文献标识码： A

1 绪论

乌鲁木齐市城镇地籍数据平面坐标系统为乌鲁木齐城市坐标系，高程系统采用1985国家高程基准，地籍图基本比例尺为1:500，早期应用广州SCS-G2004软件成图，生产平台升级后改用WALK软件直接生成GIS数据。

我国城镇已基本建立了以宗地为基础的地籍,这是一种二维平面地籍,主要记载了土地在二维空间的信息。土地在三维空间的利用状况,仅仅在土地登记的过程中进行了简单的记载,不能全面地反映土地利用在空间上的分布状况,使得二维地籍在保障土地使用者权益方面存在着一定的缺陷[1]。乌鲁木齐市城镇地籍数据就是这样一种典型二维地籍数据。

2007年3月16日，新颁布的《中华人民共和国物权法》对土地使用权出让引进了“空间权”，其中第136条明确规定：“建设用地使用权可以在土地的地表、地上或者地下分别设立”。随后国土资源部在9月28日，发布了《招标拍卖挂牌出让国有建设用地使用权规定》，要求建设用地出让必须明确出让宗地的界址点和空间范围，以空间体积代替平面面积，用以划定和标示建设用地使用权的权利范围，并作为计算出让金的依据。在进行土地登记时，不仅应当记载用以确定土地面积的数据和图形，还应当记载垂直方向的高程，构成一个三维立体空间，以标示出建设用地使用权的权利范围。

目前，乌鲁木齐市正是采用“宗地平面界址图”配套“宗地竖向图”的方法进行权属标示的。是可以看出，三维地籍的发展势在必行。三维地籍是在地籍的概念中引入三维产权(空间产权)的含义[2]，即具有三维地籍形态的三维地籍物构成的一种新的地籍概念。三维宗地是三维地籍的基本单位,其基本情况包括宗地权属界面、界址点位置、宗地内空域的分割与性质、相邻宗地的关系等。它可以描述水平和垂直方向上的权属划分。

2 三维宗地模型设计思路

目前，三维建模主要都是采用3dMax软件进行的。因其软件功能强大、建模简单灵活、编辑“可视化”而广为应用。由于本文只是建立简单的三维宗地模型，我直接选择AutoCAD作为三维建模软件，其好处是：1）原平面数据就是CAD数据，可直接利用，无需转换；2）建模方式是先给定准确参数，直接生成三维模型，精度较高。但其缺点是，模型修改编辑时灵活性较差，数据更新时重新建模工作量相对较大。

三维建模，从直观性来说，当然是拟真程度越高越好。但是拟真程度越高，模型的细节要求也就越高，由此带来数据量的激增，无论是对图幅本身的荷载还是计算机运算都有更高的要求。同时，还加大了编辑处理的工作量。考虑到宗地图是为服务于公众的产品，必须满足用户对工期的要求。基于以上各种因素，三维宗地的拟真度必须适当，太低、太高都不可取。部分要素要综合取舍，在表达对象特征的前提下，简化不必要的细节信息，保留甚至夸大最能代表地物显著特征的部分，从而达到地籍的特定要求。

3 三维宗地模型实际制作

因本文主要介绍三维宗地模型的简单设计，而不讨论太多复杂的情况，所以选择这样一个简单的、以一栋住宅楼单独成宗的矩形宗地为例，来进行设计是比较合适的。

下图就是这样一个宗地所在的地籍图。如图所示，该宗地内主要地物为一栋六层塔形住宅楼，宗地界线形状规则，为矩形结构。其四周为小区内部道路、绿地及其它住宅楼。

图1 宗地所在地籍图

类似此例中的宗地，一般以对角两个方向的照片即可表示清楚，而形状复杂的宗地，则需要增加照片以表示全面的界址范围。同样，三维宗地图的也必须通过多视角来清楚的表现宗地的实际情况。图2就是该宗地两个方向的照片。

图2 两个方向的宗地实景照片

根据空间利用的实际情况及方便地籍管理的需要，我认为将宗地空间分为地上空间和地下空间两个部分较妥。而这就需要设定一个分界面，根据传统二维地籍中的实际用地情况来看，这个分界面可选取为宗地内主要建筑的±0面。

地形要素三维化时，使用CAD的“extrude”命令，将房屋这类在二维地籍的“面状地物”三维化是一个较为简单的方法。对于造型复杂的地物，如造型别致的楼房，可将不同的三维实体进行布尔运算便可实现。

地籍要素实现三维化，其方法与地形要素基本一致。只是在宗地三维化时，还要加入空间界址点、线，并且构“体”才能形成空间形式的宗地。

地籍要素还包括界址点、线和权属信息的注记。在这个三维宗地模型的设计中，我利用原有的权属面，同时生成地上空间和地下空间。为了更直观的表现三维空间中的界址点和界址线，采用球体来替换界址点，而界址线则是用圆柱来表示。为满足视觉要求，我在传统二维地籍的基础上设定地上权属空间用红色表示，而地下权属空间用蓝色表示。同时，为使三维宗地的表现更加直观，我将权属信息注记进行旋转，使之与原平面垂直，即“竖起来”。至此，一个简单的三维宗地模型就设计制作出来了。图3就是最后形成的不同侧面的三维宗地模型。其中红色表示地表及地上的权属界址范围，而蓝色表示地下空间的权属界址范围。

图3 两个方向的宗地三维模型

4 总结

三维宗地是三维地籍的最小单元，通过对宗地进行简单的三维建模设计，发现、找出问题并寻求解决办法，可以为今后建立三维地籍积累经验。建立三维宗地模型，我们可以更清楚的看见权属范围的空间形态，同时也使不少问题浮出水面。第一、传统地籍图图示中的点状地物，如花草、树木、路灯等；线状地物，如栅栏、围墙、铁丝网等，在三维化的时候需用一定的对应三维实体予以替代，这就需要建立规范的三维符号标准。第二，对于傍山建设的那些高差较大的宗地，可能需要分宗，从而分段确定每一宗地的地上空间和地下空间。第三、三维宗地不仅有宗地面积，更是具有了空间体积。包含地上空间、地下空间和总空间的体积。由此还会产生空间容积率的概念，空间容积率也可作为一项新的基本信息加入到三维地籍内。第四，二维宗地转换为三维宗地，不但有界址点、界址线，更是出现了界址面，如何记录这些新增的信息。还有，二维地籍针对宗地合并、分割的方法，应该如何应用于三维地籍，并在其中得到继承和扩展等等。这些都是，作为今后发展的三维地籍必须考虑的方面。

虽然这个模型设计很简单，对于三维地籍而言只是一个浅层次的尝试，许多问题尚未涉及到。但通过这个三维宗地模型，依然可以较为直观、完整的表示出宗地的实地情况，它包含了一个宗地的主要构成部分。

三维地籍源于土地资源的立体利用，三维地籍是未来地籍发展的趋势。从我国的国情出发，短期内，三维地籍应采用现行地籍添加三维信息注释的模式，长期看来，必定要建立完全的三维地籍模式，以更好的服务与土地利用。三维地籍将在社会、经济发展中发挥越来越大的作用，不断促进土地的集约利用和不断完善土地市场[3]。

随着测量技术的快速发展，近景摄影测量技术大行其道。谷歌街景、腾讯街景、百度街景，都是我们身边成功的商业实例。但在同时，我们也可以看到这些产品的局限性。首先，摄影车辆无法进入的巷道、小区内部等，就没有办法测量；其次，各种物体相互遮挡时，无法确定被遮挡地物的准确位置；第三，地下管线等无法直接拍摄的地方，适用性受限。所以，传统的三维建模仍是很有用途，尤其是针对一些专题项目，街景地图仍然无法抗衡传统三维建模。

参考文献

[1] 刘敏，黄铎．城市地下空间三维地籍的建立，测绘科学[J]．2007，32(05)：154

[2] 詹长根, 齐志国, 赵军华．三维地籍的建立分析，国土资源科技管理[J]．2006，23(02)：79

[3] 艾东，朱彤．土地立体利用与三维地籍，国土资源科技管理[J]．2007，24(05)：126