農村地籍與房屋三維實景管理分析
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摘要：農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技術設計并實現了基于傾斜實景三維建模的農村地籍與房屋三維實景管理分析系統。將無人機傾斜攝影三維實景模型和農村地籍與房屋調查數據進行疊加，實現三維可視化，同時實現數據查詢與分析、報表輸出、模型單體化等功能，以期為農村房地一體登記、宅基地、房屋流轉等政府管理決策提供參考。
關鍵詞：農村地籍與房屋調查；三維實景模型；管理分析系統
農村地籍與房屋調查是對農村范圍內每一宗土地的權屬、位置、面積、用途、房屋建（構）筑物的基本情況進行調查，是當前改革完善農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《農村地籍和房屋調查技術方案》開展農村地籍與房屋調查工作。隨著該項工作的開展，如何實現對項目成果的管理、如何將成果應用于農村房地一體登記、宅基地、房屋流轉等工作，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技術設計并實現了基于傾斜實景三維建模的農村地籍與房屋三維實景管理分析系統。以無人機傾斜攝影三維實景模型為底圖，疊加農村地籍與房屋調查數據成果，實現了一張圖三維成果展示、數據查詢與分析、報表輸出等功能，可滿足農村地籍與房屋調查成果初步展示與管理、統計與分析等需求，以期為農村地籍與房屋調查成果的進一步應用提供參考[2]。
1系統建設目標
農村地籍與房屋三維實景管理分析系統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實現基于三維實景的數據集成與展示，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、規劃信息、基本農田信息等，實現一張圖數據集成與展示；②實現多源數據的綜合管理，建立關系型數據庫與文件型數據管理相結合的數據管理體系，實現數據一體化管理；③實現一站式查詢分析，針對農村房地一體登記發證的需求，實現一戶多宅、一幢多戶等查詢分析功能，為登記發證提供參考；④實現一站式統計報表輸出，實現房屋建筑年代、類型、共有情況等多樣化統計報表功能，為摸清家底、政策制定等提供參考[3]。
2系統設計
2.1總體架構
系統采用先進成熟的GIS技術、數據庫技術，遵循國家、行業標準和相關技術規范，基于MVC架構思想，總體架構采用數據層、服務層、應用層3層架構體系。數據層是系統的數據庫訪問層，作為系統的數據支撐，為服務層提供系統數據的訪問、存儲和管理等功能，主要包括存儲于PostgreSQL關系型數據庫中的農村地籍與房屋調查成果數據、部門專題數據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開發包、系統業務邏輯實現各種業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、業務查詢分析服務、報表服務等。應用層即表現層，是用戶輸入、輸出操作的表現形式，提供交互式操作頁面，是系統各功能的具體表現形式。
2.2數據集設計
系統數據集主要包括存儲于PostgreSQL數據庫的農村地籍與房屋調查成果數據和Skyline軟件特有的以文件形式管理的工程文件。1）農村地籍與房屋調查成果數據包括空間數據和非空間數據。空間數據主要包括行政區劃、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、不動產單元（使用權宗地、房屋、其他定著物）等；非空間數據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、房地產權（項目內多幢房屋）屬性結構、房地產權（項目內多幢房屋）項目屬性結構、房地產權（獨幢、層、套、間房屋）屬性結構、建筑物區分所有權業主共有部分數據屬性結構、權利人屬性結構等[4]。2）部門專題數據主要包括基本農田保護數據、生態保護紅線數據、鄉村規劃數據等，主要為農村建房規劃、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據格式要求不一，3DML格式是Skyline軟件特有的三維數據格式。本文主要利用SkylineTerraBuilder將傾斜攝影三維模型OSGB標準格式轉換為3DML格式。4）三維地形模型（MPT格式）。融合數字高程模型與遙感影像的三維地形表現文件也是Skyline軟件特有的數據格式，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據、傾斜實景三維模型，融合各種道路、地名、標注等三維場景，實現三維數據的可視化，是各類專題信息的統一表達與組織形式，也是Skyline軟件特有的數據格式，利用SkylineTerra⁃ExplorerPro制作生成[5]。
2.3功能設計
結合農村地籍與房屋管理、登記發證等需求與特點，系統功能模塊主要包括地圖展示、查詢、權籍分析、統計報表等模塊[6]，如圖2所示。1）查詢模塊。根據戶名、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，實現圖表聯動。房屋詳情查看可通過點擊房屋模型查看房屋調查成果的詳細信息。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，內容包括一戶多宅、一幢多戶、一宗多幢、一宗多戶等。基于行政村的權籍分析以行政村為單位，對上述內容進行分析并輸出結果；基于空間圖形的權籍分析是系統實現的技術難點之一，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）統計報表模塊可對土地房屋登記發證情況、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、房屋層數面積等信息進行多表聯合查詢統計，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；再通過專業三維建模軟件構建實景三維模型。它是近年發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、農村地籍與房屋調查等領域中[7]。
3.2二三維一體化空間查詢分析技術
不同的GIS軟件平臺對數據的定義描述有不同的要求，本文中Skyline軟件通過sgworld.Creator.Geome⁃tryCreator接口創建點、線、面等空間圖形，在Post⁃GIS數據庫中以Geom字段存儲點（POINT）、線（LIN⁃ESTRING）、多邊形（POLYGON）等空間數據類型，并提供各類空間分析函數實現空間關系分析。為了實現權籍分析，必須將在Skyline軟件中繪制的點、線、面空間信息輸入到PostGIS數據庫中，再利用空間分析函數進行查詢分析，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文本標記語言實現三維平臺與二維空間數據庫引擎之間的矢量幾何對象表示與轉換。
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事件，生成傾斜模型的包圍盒，從視覺上實現傾斜單體模型套合、單個模型管理操作的效果。
4結語
本文基于Skyline軟件，創新地以傾斜三維實景模型的方式實現了對農村地籍與房屋調查成果的綜合集成與展示，同時面向農村房地一體登記、宅基地、房屋流轉等部門工作管理需求，提供了一站式的數據管理、查詢分析、統計報表等功能，是農村地籍與房屋調查成果應用的初步嘗試，也是傾斜三維實景模型成果的創新應用。當然，系統建設研究還存在一些不足，如數據管理功能、傾斜三維實景模型的切割單體化和快速更新、系統與不動產登記管理發證系統的銜接等，都有待下一步進行深入研究。
作者:梁鵬飛 單位:福建經緯測繪信息有限公司
