適應(yīng)地籍空間管理的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型研究

李文博

（西安市勘察測(cè)繪院，陜西西安，710054）

適應(yīng)地籍空間管理的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型研究

李文博

（西安市勘察測(cè)繪院，陜西西安，710054）

當(dāng)前土地資源在空間上的權(quán)屬關(guān)系變得更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的二維宗地地籍管理方式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代社會(huì)的需求。本文調(diào)研了土地資源的空間管理可行性，分析了立體化的、基于三維空間的地籍?dāng)?shù)據(jù)模型，提出了適應(yīng)土地管理方、公眾以及使用方對(duì)城市空間資源使用直觀化的方法。本方法可滿足空間權(quán)屬明確化的需求。

宗地；三維地籍；空間權(quán)屬

引言

目前，我國(guó)對(duì)地籍?dāng)?shù)據(jù)的管理主要以二維地籍?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)。如圖1所示，粗虛線為地籍?dāng)?shù)據(jù)的界址線，內(nèi)部的細(xì)虛線為地籍?dāng)?shù)據(jù)內(nèi)部建筑物的垂直投影，其空間權(quán)屬的信息是通過(guò)外接數(shù)據(jù)庫(kù)的形式進(jìn)行存儲(chǔ)的。這樣的表達(dá)方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)土地資源空間利用的要求，而且由于表達(dá)方式不夠直觀和明確，容易產(chǎn)生矛盾。為此，本文針對(duì)該問(wèn)題開展了研究。

1 三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型構(gòu)建

針對(duì)地籍?dāng)?shù)據(jù)的空間權(quán)屬管理需求，提出了適應(yīng)地籍空間管理的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型。該模型的基本含義是：通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象概括形成了三類基本對(duì)象：界址點(diǎn)、構(gòu)成三角形的線段、構(gòu)成界址面的三角形，并將以上三者作為三維地籍的基本形。通過(guò)界址點(diǎn)構(gòu)成線段，并由線段形成三角形，進(jìn)而由三角形形成界址面，界址面連接構(gòu)成封閉的三維宗地［1］?？臻g三維宗地利用基本形來(lái)實(shí)現(xiàn)三維宗地的構(gòu)建，并將空間拓?fù)渥鳛榧s束條件，以此完成復(fù)雜模型的構(gòu)建［2］。

圖1　二維地籍?dāng)?shù)據(jù)

2 三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)組織

數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)是邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)組織［3］。據(jù)此，本文針對(duì)適應(yīng)地籍空間管理的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型，給出了其詳細(xì)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)組織方式。

2.1邏輯結(jié)構(gòu)

在適應(yīng)地籍空間管理的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型的邏輯結(jié)構(gòu)中，界址點(diǎn)是三維空間中的坐標(biāo)，按照一定的順序，兩個(gè)界址點(diǎn)構(gòu)成一條線段。通過(guò)三條空間線段按照逆時(shí)針的順序構(gòu)成三角形。通過(guò)相互連接的，并且法向量一致的若干空間三角形構(gòu)成界址面［4］。通過(guò)權(quán)屬一致的若干空間界址面進(jìn)而組成了封閉的三維空間實(shí)體。三維空間實(shí)體與空間權(quán)屬信息結(jié)合即構(gòu)成了三維宗地。獨(dú)立用地單元是三維宗地的組成部分，其空間權(quán)屬由它所隸屬的三維宗地來(lái)確定。圖2給出該三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型的邏輯結(jié)構(gòu)。

圖2　三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型的邏輯結(jié)構(gòu)

2.2數(shù)據(jù)組織

由于該三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型是基于面向?qū)ο蟮乃枷脒M(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此本文以三維地籍空間實(shí)體作為目標(biāo)對(duì)象，通過(guò)三維宗地和宗地屬性信息構(gòu)成了三維地籍，它們之間由宗地ID進(jìn)行關(guān)聯(lián)。在三維界址面中，記錄了該界址面的左宗地ID、右宗地ID和構(gòu)成該界址面的三角形ID。三角形中記錄了構(gòu)成該三角形的線段ID，線段中記錄了構(gòu)成該線段的界址點(diǎn)ID。獨(dú)立用地單元是三維宗地的組成部分，它繼承了其隸屬三維宗地的空間信息和屬性信息，以此實(shí)現(xiàn)三維宗地內(nèi)部細(xì)化的土地利用的權(quán)屬管理。

適應(yīng)地籍空間管理的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)是由多張數(shù)據(jù)表構(gòu)成的。它們是構(gòu)成三維宗地的界址點(diǎn)表、線段表、三角形表、界址面表、三維宗地表和權(quán)屬表［5］。權(quán)屬表又由宗地屬性表、房屋表、房屋權(quán)利人表等構(gòu)成，可以以此實(shí)現(xiàn)對(duì)宗地內(nèi)部獨(dú)立用地單元的權(quán)屬確定。其中，在構(gòu)成三維宗地的界址面表中添加左宗地ID和右宗地ID這兩個(gè)字段，用來(lái)表示任何一個(gè)界址面只能是一個(gè)宗地的構(gòu)成面或者兩個(gè)宗地的分界面，以此實(shí)現(xiàn)三維宗地一定的空間關(guān)系的計(jì)算。如圖3所示，為該三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)組織。

圖3　三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)組織

3 適應(yīng)地籍空間管理的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型

3.1模型實(shí)現(xiàn)

以適應(yīng)地籍空間管理的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，就可以實(shí)現(xiàn)三維地籍的空間管理。圖4給出了在空間上相互鄰接的三塊宗地Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化，認(rèn)為其均為標(biāo)準(zhǔn)立方體，則各三維宗地的界址面表如圖4左下角所示。

圖4　三維地籍實(shí)體的簡(jiǎn)化及其界址面表

由于對(duì)三維地籍實(shí)體進(jìn)行了簡(jiǎn)化，每個(gè)界址面即由兩個(gè)三角形構(gòu)成。因此，通過(guò)界址面表存儲(chǔ)其左右的宗地號(hào)，便可以完成宗地鄰近關(guān)系的顯示存儲(chǔ)，上述三塊相鄰宗地Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的存儲(chǔ)如圖5所示。

圖5　三維地籍?dāng)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)

通過(guò)構(gòu)建上述三維地籍實(shí)體信息表，即可實(shí)現(xiàn)三維地籍信息的快速查詢。在查詢時(shí)，先讀取三維宗地表，在表中檢索出待查宗地的ID，接著以該宗地的ID從宗地屬性表中檢索出該宗地的權(quán)屬信息。

3.2模型應(yīng)用

本文所設(shè)計(jì)的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型可以實(shí)現(xiàn)三維宗地空間關(guān)系的計(jì)算。其原理為：由于界址面不存在相交的情況，因此在界址面表中存儲(chǔ)該界址面左右宗地的ID號(hào)，即完成了宗地鄰近關(guān)系的顯示存儲(chǔ)。例如，如圖6所示，三維宗地Ⅰ和Ⅱ相接于界址面hing，雖然界址面dbng（面hing是dbng的一部分）是三維宗地Ⅰ的邊界面，但是為了表達(dá)兩宗地之間的拓?fù)溧徑P(guān)系，需要將面dbng劃分為界址面dbih和界址面hing兩個(gè)部分。

通過(guò)上述分析，復(fù)雜的拓?fù)浒P(guān)系的存儲(chǔ)方法也可以映射為宗地之間的鄰接關(guān)系［6］，也就是說(shuō)，在文中所設(shè)計(jì)的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型中，包含關(guān)系是復(fù)雜的拓?fù)溧徑雨P(guān)系，也是拓?fù)溧徑雨P(guān)系的特例，從而不需要額外存儲(chǔ)宗地之間的拓?fù)浒P(guān)系。

圖6　三維宗地拓?fù)溧徑邮疽鈭D

基于以上研究結(jié)果，對(duì)三維宗地的三種空間關(guān)系分別進(jìn)行以下空間關(guān)系計(jì)算，并將計(jì)算過(guò)程轉(zhuǎn)換為如下的SQL語(yǔ)句：

（1）查詢與三維宗地Ⅰ鄰接的宗地

SELECT 左宗地ID AS 宗地ID FROM 界址面表WHERE 右宗地ID=Ⅰ AND 左宗地ID IS NOT NULL

UNION

SELECT 右宗地ID AS 宗地ID FROM 界址面表WHERE 左宗地ID=Ⅰ AND 右宗地ID IS NOT NULL

（2）判斷三維宗地Ⅱ是否為島宗地（即是否被其他宗地包圍）

SELECT 左宗地ID AS 宗地ID FROM 界址面表WHERE 右宗地ID=Ⅱ

INTERSECT

SELECT 右宗地ID AS 宗地ID FROM 界址面表WHERE 左宗地ID=Ⅱ

從以上示例可以看出，在三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型中，拓?fù)潢P(guān)系的顯式存儲(chǔ)可以方便地將地籍管理中常用的拓?fù)溧徑雍屯負(fù)浒P(guān)系映射為簡(jiǎn)單的SQL語(yǔ)句，節(jié)省了大量的計(jì)算空間。

4 結(jié)論

土地資源的使用是立體的，需要三維的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行土地資源管理。本文設(shè)計(jì)的適應(yīng)地籍空間管理的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)模型為地籍?dāng)?shù)據(jù)的空間管理的實(shí)現(xiàn)提供了理論基礎(chǔ)，滿足了s地籍管理在空間上的權(quán)屬確定以及科學(xué)使用。

［1］WALLACE J， WILLIAMSON I. Developing cadastres to service complex property markets ［J］. Computers Environment & Urban Systems， 2006， 30（5）:614-626.

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［6］文小岳， 李光強(qiáng)， 王振興. 面向地籍的三維數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)與建立［J］. 測(cè)繪科學(xué)， 2010， 35 （5）: 92-94.

李文博（1988-），男，碩士，助理工程師，主要從事智慧城市及GIS方面的研究工作。

E-mail: 33974858@qq.com

Research on Adaptation Space Management of 3D Cadastre Data Model

Wenbo Li（Xi'an Institute of Prospecting and Mapping， Xi'an， Shaanxi， 710054， China）

Nowadays， the ownership relations of land resources in space becomes more complex， the traditional management of parcel in two-dimensions has already been unable to meet the demands of modern society. This thesis surveys the feasibility of the land-management in space， researches the cadastral data model based on three dimensions， and then proposes an intuitive method on the usage of the urban-space resources to adapt to the land management. While， this method can also meet the demands of making the ownership relations of land resources more clear.

Parcel； 3D Cadastre； Space Ownership

TU198+.6

A

2095-8412 （2016） 04-791-04

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.057