三维地理信息系统在统一不动产管理中的应用_龚靖.pdf

龚靖 上海市长宁区城建档案室 信息中心 三维地理信息系统在 统一不动产管理中的 应用 龚 靖 Gong Jing 摘 要 随着计算机软件和硬件技术的快速发展 推动了地理信息技术尤其 是三维地理信息技术的飞速发展 并在很多领域得到广泛应用 以三维地理信息 系统在房地产管理中的应用和实践为基础 结合不动产统一登记制度的推行 阐 述了三维地理信息系统在统一不动产管理中的应用和推广 关键词 三维 地理信息系统 不动产登记 大数据 Abstract With the rapid development of computer software and hardware technologies the rapid development of the geographic information technology especially the three dimensional geographic information technology has been promoted and the geographic information technology has been widely applied in many fields The appli cation and practice of three dimensional geographic information system in the real estate management is taken as the basis to elaborate the application and promotion of the three dimensional geographic information system in the unified real estate manage ment combined with the implementation of unified registration system of the real estate Keywords three dimensional geographic information system real estate registration big data Application of Three dimensional Geographic Informa tion System in Unified Real Estate Management 我国以往的不动产登记 按照不动 产管理部门的不同 分别由不同的部门 实施 处于分散化管理的状态 基本基于 二维平面的管理体系 为进一步规范房 地产市场和相关的不动产管理 国家一 直推行统一的不动产登记制度 2 0 0 7 年 物权法 颁布时就明确国家对不动产实 行统一登记制度 2 0 1 3 年 根据国务院 机构改革和职能转变方案 由国土资源 部负责指导监督全国土地 房屋 草原 林地 海域等不动产统一登记职责 基本 做到登记机构 登记簿册 登记依据和信 息 平 台 四 统 一 由于不动产权利包括土地所有权 土地使用权 建筑物所有权 宅基地使用 权 国有林地使用权 草原草场承包权 国有林地承包权 海域使用权等 无不基 于对空间及边界的准确定位 要求统一 不动产登记必须建立在精确的地理信息 56技住宅科技 2014 07 其筑节他 DOI 10 13626 ki hs 2014 07 016 系统上 近年来 地理信息技术广泛应用 于房地产管理中 从二维的地图管理 过 渡到三维的数字模型管理 利用高分辨 率卫星影像以及航空像片 通过对影像 的平面 高程 结构 色彩等的数字化处 理 按照统一坐标无缝拼接而迅速建立 三维影像数字地图 借助传统平面地图 的概念 叠加空间矢量数据 地物兴趣点 数据以及三维建筑物模型数据 形成区 域或城市可视化三维数字模型 1 统一不动产登记采用三维地理信息系统 的必要性 二维 GI S应用的解决方案已步入成 熟阶段 在不动产管理领域的成功案例 比比皆是 特别是上海 在全国范围内率 先建立了土地和房产统一管理的二维G I S 系统 利用二维可以实现分层管理的目 标 但在对象管理上存在缺憾 二维G I S 只能处理平面X Y轴向上的信息 不能 处理垂直方向Z 轴上的信息 它在表达上 通常是将 Z值投影到二维平面上进行处 理 因此对于同一 x y 位置的多个Z 值不 能表达 而三维的表达将Z 值投影到一个 模型上 X Y Z 三个轴均被显示 很好 地解决了二维对象表达不足的问题 基 于统一不动产登记的种种特性 其登记 簿系统的建立应当基于三维地理信息系 统 1 1 统一不动产登记对于地理信息系统要 求更高 统一不动产登记的登记对象复杂 同一空间范围内可能存在多种不动产权 利 对于地理信息系统要求更高 统一不 动产登记的对象有所有权 用益物权 担 保物权等 所有权包括土地所有权 建筑 物的所有权 用益物权又包括建设用地 使用权 宅基地使用权 土地承包经营 权 海域使用权等 这些权利无论是权利 内容 空间范围都有很大的差异 在同一 个所有权宗地上可能设立有土地承包经 营权 农用地使用权 建设用地使用权 再加上建筑物所有权 同一空间范围内 可能存在多种不动产权利 对登记簿所 基于的地理信息系统提出了更高的要 求 1 2 建设用地使用权分层设立的需求突破 了二维的要求 我国目前地籍管理主要采用二维地 理信息系统模式 即通过平面土地测量 借助二维关系划分各宗地彼此界限 确 定权利范围 而随着我国地下空间开发 利用的不断进步 土地立体利用越来越 常见 物权法 用分层设立建设用地使 用权的方法解决了权利设定问题 进行 地下 地上建设用地使用权登记时 不仅 要登记土地四至界限 还要登记土地的 上下空间 而二维的地籍管理系统不能 全面地反映土地权利的三维位置和三维 边界 建设用地使用权分层设立的原则 要求地籍管理由二维转向三维 1 3 多层 高层 超高层的区分所有建 筑物要求有三维的登记技术支撑 多层 高层 超高层的区分所有建筑 物已经成为城市建筑物中的主流 这种 区分所有建筑物中存在业主专有部分 共有部分 有建筑区划内全体业主共有 部分 也有部分业主共有的部分 这种权 利犬牙交错的状况只有在不动产登记中 采用三维地理信息系统才可能准确记载 权利边界 定纷止争 2 三维地理信息系统的发展情况 2 1 三维地理信息系统的发展情况 三维地理信息起源于 2 0世纪末 世 界上第一个专注于数字地球技术研究的 团队是以色列一家游戏公司 这就是目 前业内著名的S k y l i n e 公司前身 中国三 维地理信息的先驱有两家公司 起步于 2 0 0 0 年左右 分别是灵图公司和适普公 司 随着时间的推移 后面有越来越多的 软件公司投入到该领域的研发 现阶段 互联网技术 计算机技术 3 S G I S R S G P S 技术 虚拟现实 航空与航天技术等 的飞速发展 G I S技术在3 D的基础上发 展出4 D的时态地理信息系统管理 可以 把不同时期的地物 地貌和建筑物情形 展现出来 三维地理系统已由原来的实验性进 入了应用性阶段 很多二维的技术和经 验都能为三维 GI S借鉴 成熟的科学计 算可视化技术已经为这一要求打下了较 为坚实的理论和技术基础 三维 GI S工 作者所要做的是对各种地学对象的本质 2014 07 住宅科技技57 其筑节他 特征进行分析 找出它们与其他领域对 象的不同点 进行合适的概念建模和几 何建模 利用相应的三维可视化技术对 之进行视觉表现 云技术为G I S 数据的储 存与分析提供了新的技术突破 然而 现 阶段三维系统建设也面临诸多困难 如 三维数据的采集和制作的成本高 周期 长 大数据量的存储与快速处理 三维空 间分析算法的研究和开发 数据存储优 化等 此外 还有一个制约三维 GI S快 速发展的问题 各平台开发商之间的三 维数据存储格式不统一 每家公司拥有 独立的数据格式 且相互间不兼容 这造 成了一旦选型的平台停止更新或退出市 场 将已开发的系统迁移到新平台会很 困难 甚至可能会造成前功尽弃 兼容 性 可持续发展性则成为平台选型的一 个重要参考指标 2 2 三维地理信息系统在房地产管理领域 的应用 G I S经过4 0 余年的发展 应用几乎遍 及到所有与空间信息相关的领域 它于 2 0世纪 8 0年代早期最先在欧美等发达 国家的城市规划中获得应用 于2 0世纪 9 0年代开始在发展中国家规划 国土和 房屋管理部门中应用 房地产管理基础数据库的建库工作 是建设 GI S系统的关键 房地产管理以 地 楼 房 三级的方式确保其关联性 和唯一性 所有的房屋和权属都要落在 地 上 其体现 以物编程 管理的管 理理念 以日常维护的业务备份数据 图 形数据 楼盘表数据 权属数据 以及实 体档案数据 不动产登记数据 为数据来 源 通过甄别和筛选建立二维的G I S 数据 库 再选取数据库中涉及到的小区 进行 3 D模型的制作 该基础数据库将作为今 后所建系统以及数据拓展的依据 通过 数据间的关联拓展数据的应用范围 3 地理信息系统在统一不动产管理领域应 用构想 整合不动产登记职责 建立不动产 统一登记制度 是国务院机构改革和职 能转变方案的重要内容 也是完善社会 主义市场经济体制 建设现代市场体系 的必然要求 对于保护不动产权利人合 法财产权 提高政府治理效率和水平 尤 其是方便企业 方便群众 具有重要意 义 不动产登记职责统一到国土资源部 门 建立不动产登记信息管理基础平台 实现不动产审批 交易和登记信息在有 关部门间依法依规互通共享 消除 信息 孤岛 的关键在于建立全国统一的不动 产管理平台和管理数据库 也就是 一 张图 工程 在全国地理数据的基础上 结合互联网技术 计算机技术 3 S G I S R S G P S 技术 虚拟现实 航空与航天技 术等 把不同时期的地物 地貌和建筑物 情形展现出来 实现在统一的数据库中 进行不动产登记和数据管理 到目前为 止 上海 江苏 山东 黑龙江等大部分 省市的房屋管理部门建立了房屋权属登 记系统 土地管理部门建立了土地管理 系统 林业管理部门有林地管理的数据 因此 不动产登记的数据采集具有一定 的基础 通过沙盘模型 三维动画 虚拟 现实 多媒体演示 触摸或红外 效果图 等形式展示建立三维地理信息系统 3 1 统一不动产登记对三维地理信息系统 的技术要求 较之二维 三维G I S 对客观世界的表 达能给人以更真实的感受 它以立体造 型技术给用户展现地理空间现象 不仅 能够表达空间对象间的平面关系 而且 能描述和表达它们之间的垂向关系 可 在同一截面同时表达地上 地面和地下 的不同对象 另外对空间对象进行三维 空间分析和操作也是三维 GI S特有的功 能 它具有独特的管理复杂空间对象能 力及空间分析的能力 与增强功能相对 应的是 三维G I S 的理论研究和系统建设 工作比二维G I S 更加复杂 对数据以及硬 件也提出了更高的要求 作为三维系统 必须满足以下基本要求 能够对各种 空间对象进行有效空间操作 实现复 杂地学对象管理和处理 能够对由各 种空间对象表达形式表示的地学复杂对 象进行有效的空间存取 由于不动产登记制度涉及到的领域 较多 要做到登记机构 登记簿册 登 记依据和信息平台 四统一 因此 三维地理信息系统在不动产登记管理中 的开发和管理要求较高 需要做到能检 验数据采集或制作有效性和完整性 能 实现数据结构化和转化为新的结构 包括 创建拓扑关系和从一种拓扑关系转化为 另一种拓扑关系 后台支持三维场景及 模型数据采用关系型数据库软件进行管 理 支持建筑物三维模型在数据库中的 分层管理和建筑单体模型的独立管理 支持三维空间数据库中的对象与存放于 数据库中的属性数据 文字或图片 关联集 成功能 支持数字高程模型 DE M 和数 字正射影像图 DOM 的更新功能 支持 模型数据和属性的更新 具有支持海量 高分辨率影像和数字地面模型 集成构 建大场景三维数字模型的软件或功能模 块 支持 C S或 B S架构三维应用和发 布 具有支持 C S或 B S架构用于开发 三维空间数据应用系统开发的通用二次 开发组件包 提供跨平台运行的能力 具有灵活方便的二次开发接口 基于组 件的可定制服务 以保证系统的可扩展 能力 支持 We b s e r v i c e s 标准 平台 设计符合 OGC规范 不动产登记制度包含了土地 房 屋 草原 林地 海域等多个领域的 数据和内容属性 有图形数据 有矢量 特性 数据平台要实现大场景仿真数据 的快速加载和高效运行 应具备如动态 L OD 智能权重 P r o g r e s s i v e Me s h等 优化算法 具有城市级的海量数据实时 处理能力 具备服务器群集系统解决方 案 且对主流硬件兼容性好 需要考虑充 分利用已有地理信息系统 需要实现与 二维 GI S的数据无缝衔接 降低建设成 本 确保系统底层数据的一致和同步 三 维项目应完成与二维的数据接口 实现 数据复用 数据调用 数据的存储要求有 海量数据库处理能力 能支持大数据量 地形模型文件 高效的海量数据处理能 力 能够运行大数据量的地形模型 海量 建筑模型支持能力及海量矢量数据的支 持能力 要求数据量支持1 0 0 0 k m2以上大 场景和 2 5 0 k m2具有纹理材质的建筑模 58技住宅科技 2014 07 其筑节他 空间数据基础信息平台构建是统一 不动产管理系统建设的基础 核心建设 内容包括 空间数据采集 处理与更新体 系的建立 空间基础数据集 空间数据交 换网络体系 空间数据交换标准 空间数 据协调 管理与分发体系和机构 1 空间数据基础信息平台框架模型 图2 2 空间数据基础信息平台的数据框 架 大地测量控制数据 包括控制点名 编号 等级 三维坐标等 产权 产籍数 据 包括土地 房屋产权 产籍的各种信 息 综合管线数据 包括地下 地上等各 种管线的数据 水文数据 包括河流 水 库 湖泊等数据 行政区划数据 包括街 镇 乡行政界线和代码等数据 规划红线 数据 规划部门的规划红线数据 航空航 天遥感数据 航空航天正射影像图数据 林业数据 各林场森林面积 森林蓄积林 种分布 树种结构等 海洋数据 包括海 岛 海水 海岸 大陆架 海床地形分布 海洋油气 矿产资源 渔业资源的数据 3 空间数据标准化 地理要素分层 分类储存 地理要素统一编码 空间数 据元数据标准 空间坐标系统标准 3 2 3 数据库建设详细设计 数据采用 A r c S DE的要素集的组织 方式 每一类数据作为一个要素集 将 数据分解成多个要素类进行管理 数据 表之间采用关键字进行连接 对 1 5 0 0 分幅方式存储的地形图数据 在转换成 A r c S DE的空间表时 采用分层的方法 将数据拼接成逻辑无缝的要素类 并建 立多比例尺地形图之间的调用关系 以 型快速处理能力 支持数据压缩 降低 数据存贮量 支持超过T B级数据库数据 快速存取 3 2 不动产登记三维地理信息系统的建设 目标 为使地形 地物 地貌能够清晰地展 现 方便于不动产登记实施 三维地理信 息系统将以房地产数据为依托 包含测 绘成果地籍数据 房地产不动产登记数 据 物业管理数据 市场管理数据 住 房保障数据等业务数据以及控制性详细 规划 修建性详细规划等规划参数和草 原 林地 海域等的基础数据 建立 一个直观的三维可视化综合管理信息化 平台 为开展不动产登记做好前期的服 务性准备 三维地理信息系统将建立规划设计 土地审批 地籍 建设用地 土地储备 房屋 林地 海域等登记业务的数据库 管理与发布规划成果的模型 媒体 影像 等资料 有效展示城市规划方案设计成 果和效果 展现常规规划设计手段很难 达到的直观生动 形象的视觉效果 从而 保证规划和土地 房屋 林地等不动产管 理数据的现势性和连续性 建立三维地 理信息系统 规划土地房屋管理等的数 据特征决定了信息系统以地理信息 G I S 技术为依托 利用G I S 和数据库实现空间 几何图形与属性数据的同步管理 设计 和开发满足日常业务的功能软件 3 2 1 总体架构 图1 3 2 2 数据库建设总体设计 保证数据库系统每次只读取少量数据 提 高速度 空间数据和相应的属性数据统 一通过A r c S D E 存放在O r a c l e 9 i 中 图3 考虑到其他各单位数据共享的同时要保 持数据的私有性 当需要访问其他部门 私有数据时要通过安全审计 根据系统 设置或者特许权限进行 因此 系统中的 数据库 逻辑上采用分布式数据库模型 总体上由基础数据库和各单位私有数据 库组成 在物理结构上 可以根据现实需 要分布在各个部门 科室的数据库 或者 把逻辑上分布的数据库使用同一数据服 务器负载 为了更好地管理数据 系统数 据库的设计还采用了元数据 Me t a d a t a 库 的设计 元数据主要用于描述数据的内 容 类型 精度等 主要由系统应用程序 调用和用于系统的数据交换 空间数据的分类主要考虑按照国家 有关标准进行分类 地形矢量数据 包括 控制点到各种点状 线状 面状 标注的 地形要素 业务数据 包括各类房屋 经 济 人口 3 D建筑模型数据等信息 编 码是识别空间数据的关键代码 编码的 分类以空间数据分类为原则 参考数据 分类进行编码 大数据量优化 具体包含 以下几个方面 要素分类 对地理图形的 分层采用国家基础地形分类编码标准及 军事业务要素分类来表达 空间数据量 对空间数据的访问 大多是对某个区域 内的数据访问 建立空间数据空间索引 机制 提高检索的效率 属性数据量 大 对属性数据 可以直接利用数据库 的索引来提高检索效率 3 3 三维地理信息系统的主要功能 图 2 空间数据基础信息平台框架模型图 图 3 空间数据分层图 图 1 总体架构图 2014 07 住宅科技技59 其筑节他 3 3 1 不动产登记 不动产登记是核心功能模块 主要 实现不动产交易和登记发证业务流程中 各个环节上的操作功能 不动产登记的 管理对象是不动产的各种权属属性 包 括 所有权 用益物权 抵押权以及根据 法律 法规规定应当登记的其他不动产 权利 这些登记业务各有不同的管理对 象 即不同的权属属性 和针对不同的不动 产交易类别 在实际的登记操作中 具有 不同的收件要求 登记流程 审批权限 和登记收费模式 不同的登记类别 其 流程也会有所差别 系统设计了流程管 理模块 自动管理不同登记类别的具体 流程 综合起来 登记发证业务环节包 括 受 理 初 审 复 审 审 批 缮 证 发证 归档 派件和流程查询等 3 3 2 不动产测绘成果管理 GI S成果管理系统主要负责房产基 础数据库的管理与维护 不动产基础数 据库即不动产空间数据库包含房产 GI S 图形数据和不动产物理属性数据 本功 能子系统包含两大功能模块 GI S功能 模块和成果管理功能模块 GI S功能模 块主要负责将测绘成果数据转化为 GI S 图形数据 并直接将 GI S图形数据和不 动产物理属性数据直接写入基础数据库 实现基础数据维护 同时 该模块还为 管理统计或业务应用提供 GI S查询服 务 成果管理功能模块则主要提供不动 产测绘业务管理及测绘数据的接收 审 核与修正等功能 并通过调用 GI S功能 模块的相应服务实现测绘数据的入库 3 3 3 查询统计与分析 以各种方式进行图形 数据查询 可图形和属性互查 包括地名模糊查询 坐标跳转定位查询 宗地号查询浏览 初审意见查询 审核意见查