徐翔 孫云 凌達(dá)

摘要：本文以不動(dòng)產(chǎn)登記工作對(duì)三維GIS的需求為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)不動(dòng)產(chǎn)空間數(shù)據(jù)二三維一體化構(gòu)建原理及方法進(jìn)行闡述，分析不動(dòng)產(chǎn)空間數(shù)據(jù)二三維一體化統(tǒng)一存儲(chǔ)與可視化表涉及的關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)二三維統(tǒng)一存儲(chǔ)管理和三維場(chǎng)景無(wú)插件場(chǎng)景展示提供依據(jù)，為不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記發(fā)證和權(quán)屬管理提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：二三維一體化;GIS;不動(dòng)產(chǎn);空間數(shù)據(jù);

0 引言

不動(dòng)產(chǎn)登記制度是國(guó)家機(jī)構(gòu)改革以及政府職能轉(zhuǎn)變中一項(xiàng)重大改革任務(wù)，權(quán)籍調(diào)查作為不動(dòng)產(chǎn)登記的前提，是服務(wù)和支撐不動(dòng)產(chǎn)登記工作的核心。2015年3月，《國(guó)土資源部關(guān)于做好不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查工作的通知》明確各地應(yīng)結(jié)合實(shí)際，建立不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查管理系統(tǒng)，滿足對(duì)不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查中圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和檔案等成果的一體化存儲(chǔ)與管理，為不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查的有序開(kāi)展提供科學(xué)支撐。

由于不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)量大、歷史關(guān)系復(fù)雜、來(lái)源多，且不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)多為矢量數(shù)據(jù)（點(diǎn)狀、線狀及面狀數(shù)據(jù)），隨著不動(dòng)產(chǎn)管理工作需求的不斷提高，二維管理模式難以解決現(xiàn)有不動(dòng)產(chǎn)登記信息定位難，房屋二維矢量圖形不完整等問(wèn)題，無(wú)法精細(xì)化表達(dá)不動(dòng)產(chǎn)垂直方向上的分層結(jié)構(gòu)[1]。針對(duì)以上問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外眾多研究人員提出不同場(chǎng)景和應(yīng)用方向上的三維GIS解決方案[2-4]，將高程數(shù)據(jù)與柵格紋理的疊加，能更加直觀、形象的反應(yīng)不動(dòng)產(chǎn)及周邊地物情況，滿足復(fù)雜空間權(quán)利的不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍管理，為不動(dòng)產(chǎn)登記三維表達(dá)提供新思路。

1 二三維數(shù)據(jù)構(gòu)建

不動(dòng)產(chǎn)三維模型的構(gòu)建包括基于二維矢量數(shù)據(jù)集進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)三維重建以及通過(guò)無(wú)人機(jī)傾斜攝影構(gòu)建的實(shí)景三維模型。

1.1 不動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)三維模型構(gòu)建

不動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)三維模型的構(gòu)建需要結(jié)合目前主流的GIS產(chǎn)商（如ArcGIS、MapGIS平臺(tái)）提供的3D建筑物創(chuàng)建工具。構(gòu)建流程為：首先，以不動(dòng)產(chǎn)自然幢空間要素為參考，根據(jù)不動(dòng)產(chǎn)分層分戶數(shù)據(jù)，對(duì)層要素、戶要素集進(jìn)行匹配，將樓層要素疊加生成二維矢量數(shù)據(jù)集;其次，通過(guò)二維數(shù)據(jù)集關(guān)聯(lián)不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記成果中的自然幢要素、宗地素和分層分戶要素生成房屋輪廓面，依據(jù)房屋實(shí)際的高程信息伸輪廓面，將二維數(shù)據(jù)集拉伸成具有多層次結(jié)構(gòu)的三維白模;再次，根據(jù)建筑物實(shí)景圖片獲取建筑物的對(duì)應(yīng)的紋理及特征信息，進(jìn)行模型的貼圖。最后，以不動(dòng)產(chǎn)單元號(hào)為關(guān)聯(lián)字段，將房屋三維模型與不動(dòng)產(chǎn)登記權(quán)屬信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，完成基于二維矢量數(shù)構(gòu)建不動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)三維數(shù)據(jù)。

1.2 三維實(shí)景模型構(gòu)建

通過(guò)無(wú)人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)的采集來(lái)構(gòu)建三維實(shí)景模型。首先，通過(guò)無(wú)人機(jī)獲取傾斜攝影數(shù)據(jù)，基于傾斜影像的空中三角測(cè)量技術(shù)獲取DLG數(shù)據(jù)以及范圍高程數(shù)據(jù);其次，根據(jù)DLG進(jìn)行房屋三維白膜的批量拉伸;最后，對(duì)傾斜模型進(jìn)行屬性關(guān)聯(lián)、質(zhì)量檢查，完成大場(chǎng)景實(shí)景三維模型的構(gòu)建。

2 二三維一體化數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)

對(duì)不動(dòng)產(chǎn)登記成果數(shù)據(jù)建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，即將不動(dòng)產(chǎn)成果數(shù)據(jù)按照要素類(lèi)型分成多個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。在數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上，通過(guò)制定規(guī)則，進(jìn)行合理分層（將圖幅按照要素類(lèi)型分成不同的圖層）和適當(dāng)分區(qū)（即將多個(gè)圖幅相應(yīng)圖層的數(shù)據(jù)分塊）來(lái)提高對(duì)海量不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢(xún)和管理，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以對(duì)象-關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)保存系統(tǒng)工作過(guò)程中產(chǎn)生的海量空間數(shù)據(jù)。

對(duì)于矢量數(shù)據(jù)，按照類(lèi)型可將點(diǎn)數(shù)據(jù)、線數(shù)據(jù)和面數(shù)據(jù)統(tǒng)一通過(guò) ArcSDE 存放在 Oracle 中，數(shù)據(jù)表之間通過(guò)不動(dòng)產(chǎn)單元號(hào)進(jìn)行邏輯關(guān)聯(lián)。

對(duì)于柵格數(shù)據(jù)，主要包括影像數(shù)據(jù)、紋理數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)，在存儲(chǔ)時(shí)進(jìn)行分塊處理，有效地減少數(shù)據(jù)的傳輸速度和效率。

對(duì)于不動(dòng)產(chǎn)三維數(shù)據(jù)，在進(jìn)行二三維一體化數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，需將不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一。對(duì)于不動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)三維模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，可以直接在二維數(shù)據(jù)原有屬性外，增加分層分戶空間數(shù)據(jù)和房屋三維模型單體單元的層高、高程、紋理等信息內(nèi)容，便于簡(jiǎn)化存儲(chǔ)空間。而對(duì)于三維實(shí)景模型數(shù)據(jù)則采用通用的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式（如.GDB格式），通過(guò)與不動(dòng)產(chǎn)登記權(quán)屬信息的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)二三維一體化數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)和同步編輯。

3 二三維一體化不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)表達(dá)

3.1 二三維一體化不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)表達(dá)思想

由于不動(dòng)產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)空間尺度的不同，不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)的表達(dá)可以歸結(jié)為大尺度數(shù)據(jù)表達(dá)和小尺度數(shù)據(jù)表達(dá)。大尺度數(shù)據(jù)包括不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)和三維傾斜攝影數(shù)據(jù)，通過(guò)權(quán)籍調(diào)查數(shù)據(jù)與三維傾斜攝影數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，宏觀地展示房屋的空間位置和周邊地形地貌。小尺度數(shù)據(jù)主要是不動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)三維數(shù)據(jù)，基于房屋分層分戶圖，用于展示房屋結(jié)構(gòu)和權(quán)屬范圍。

二三維一體化不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)表達(dá)的核心思想即在宏觀范圍內(nèi)大尺度展示房屋及周邊地物三維信息，通過(guò)點(diǎn)擊任意位置房屋傾斜攝影模型，即可轉(zhuǎn)入到不動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)權(quán)三維數(shù)據(jù)，小尺度精細(xì)的展示不動(dòng)產(chǎn)權(quán)屬信息及范圍權(quán)利登記狀況，以此實(shí)現(xiàn)不同尺度場(chǎng)景切換及展示。

3.2 二三維一體化顯示一體化

目前，二維 GIS表達(dá)主要是通過(guò)GDI對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制，而三維 GIS 則采用三維渲染引擎技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)。

為保證二三維聯(lián)動(dòng)聯(lián)動(dòng)顯示的效率，本研究采用 OGRE 渲染引擎統(tǒng)一渲染的方法，當(dāng)用戶點(diǎn)擊傾斜攝影模型時(shí)，直接通過(guò)三維引擎進(jìn)行正交投影切換到小尺度地理場(chǎng)景，當(dāng)用戶進(jìn)行模型操作時(shí)，可通過(guò)屏幕坐標(biāo)和模型元數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換，從而實(shí)現(xiàn)二、三維數(shù)據(jù)一體化顯示，進(jìn)一步提高聯(lián)動(dòng)的顯示效率。

3.3二三維一體化數(shù)據(jù)一體化

本研究以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)二、三維數(shù)據(jù)的一體化聯(lián)動(dòng)顯示。即當(dāng)對(duì)二維視圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯時(shí)，更新過(guò)的數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式存放于數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)標(biāo)識(shí)碼的匹配對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的源文件進(jìn)行覆蓋，完成數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)編輯更新，二、三維數(shù)據(jù)通過(guò)渲染引擎，經(jīng)過(guò)投影變換更新三維場(chǎng)景的數(shù)據(jù)并顯示，以此實(shí)現(xiàn)二三維數(shù)據(jù)的一體化顯示。

聯(lián)動(dòng)過(guò)程中，可以通過(guò)分級(jí)設(shè)置二、三維場(chǎng)景的刷新率，二維場(chǎng)景的刷新率主要以滿足最低需求，同時(shí)略高于最低需求為準(zhǔn)。在更新過(guò)程中，只更新變化的區(qū)域（如更改模型的顏色，只需要更新顏色對(duì)應(yīng)的數(shù)值而不需要修改地物符號(hào)），以此節(jié)約資源用于三維場(chǎng)景的繪制，從而提高二、三維一體化渲染整體顯示效率。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以不動(dòng)產(chǎn)登記工作對(duì)三維數(shù)據(jù)的需求為出發(fā)點(diǎn)，論述了二三維一體化數(shù)據(jù)的構(gòu)建，研究二三維一體化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示以及二三維一體化數(shù)據(jù)一體化的技術(shù)方法，為長(zhǎng)期以來(lái)由二三維數(shù)據(jù)資源整合難、數(shù)據(jù)難以實(shí)現(xiàn)一體化存儲(chǔ)等各種問(wèn)題提供了一種解決思路，為不動(dòng)產(chǎn)領(lǐng)域提供了一項(xiàng)新的探索。

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作者簡(jiǎn)介：徐翔（1986-），男，云南，工程師，2002年畢業(yè)于昆明理工大學(xué)，主要從事與測(cè)繪地理信息、軟件系統(tǒng)研發(fā)相關(guān)的工作。