国图三维地籍系列研究及创新实践（一）：三维地籍国内外发展及实施难点分析
随着经济快速发展和持续城市化进程，土地利用呈现高密度、立体化趋势，产权管理日益复杂，现行的二维地籍管理模式弊端逐渐凸显，难以满足愈发精细精准的地籍管理要求，迫切需要探索秉承三维思维的土地管理新思路及技术方法。
国图信息基于二十余载的土地管理及自然资源信息化积累，从理论层面、管理层面、技术层面对三维地籍进行了系统研究，积极发展了新形势下的三维地籍管理方法与体系。本文通过对三维地籍国内外发展现状的深入研究，明晰了三维地籍的内涵和重要概念，并且对实施难点进行了全面梳理，充分赋能我国新时代地籍精细化管理。
三维地籍国内外发展历程
1、国外发展历程
国际测量师联合会（FIG）于2001年就成立了三维地籍工作组，致力于三维地籍理论概念、法律制度和工程应用等层面的研究，根据FIG最新发布的资料，目前国际上的三维地籍研究包括法律基础、三维产权登记、三维地籍数据建模以及三维地籍信息管理系统和可视化等不同专题，荷兰、澳大利亚、瑞典、挪威、以色列、加拿大等已取得了实质性成果。例如：荷兰地籍管理所与代尔夫特科技大学大地测量系合作研究了三维地籍登记的可行性技术方法（图1）；澳大利亚基于BIM模型研究了法律空间和物理空间的存储、管理及可视化，并对不同应用场景下的可视化效率、检索时间等进行了评估（图2）；以色列启动了“A multi layers 3D cadastre R&D project”，旨在研究土地多层管理模式和注册登记制度等等。图1 土地登记的三维产权空间附图
图2 基于BIM模型的私有产权空间及管理信息展示
2、国内发展历程
随着我国众多城市对实现地上、地表、地下三维及房地一体的不动产立体化管理需求，国内学者对三维地籍研究的广度和深度都不断拓展。从前期的三维地籍数据结构、三维地籍空间数据模型、三维GIS数据建模和采集等技术方面的研究，近年来逐渐开展了三维地籍法律制度、行政程序和管理应用等方面的研究，通过创新三维认知理念，全面推动地籍管理模式的变革。
聚焦国内在三维地籍方面的探索实践，上海、深圳、江苏、安徽等地都积极开展了研究应用。其中，上海从空间权利设定、三维地籍数据建设管理和应用方向等方面明确了三维地籍建立的关键问题；深圳前海管理局目前已形成了“一个规定、一个标准、一个平台系统、一批典型案例”的经验成果；安徽黄山是自然资源部自然资源确权登记局2019年开展的自然资源和不动产三维立体调查登记试点，并于2021年4月28日通过了验收，探索构建了三维立体调查登记的建设模式、共享模式和服务模式；江苏省在2019年开展了二三维一体化不动产电子登记证照试点，2020年进一步在15个试点开展了“一码+”三维地籍建设，探索不动产三维确权登记模式，推动不动产管理的三维立体化升级（图3）。
图3 江苏“一码+”三维地籍建设
三维地籍重要概念解析
三维地籍的研究涉及到法律、管理、技术等多个维度，为使得研究更加符合实际应用需求，将首先进行概念解析，明确三维地籍相关的关键定义与内涵，在深刻理解这些概念的基础上，紧扣三维地籍的核心内容和关键问题，为后续其他研究提供概念指引。
随着三维GIS技术的发展，并与地籍管理结合，产生了三维地籍的概念。自我国不动产统一登记制度实施以来，地籍被赋予新的内涵，房地一体的三维不动产成为三维地籍管理的主要对象。三维地籍的核心对象表现在对城市地理空间的分割和占有，并且登记土地和其他不动产的法律规定状态以及相应的权利、限制和责任，三维地籍的关键内容主要是定义三维产权体、明确产权体的空间关系、表达三维产权空间和管理三维产权属性。
图4 (a)二维宗地到三维宗地的转换示意及三维宗地产权体特征；(b)三维宗地产权体的图形表达
（2） 三维产权体三维地籍管理的落实离不开核心载体和基本单元，对于三维地籍来说，其载体是三维产权空间，基本单元是三维产权体，三维产权体是地理空间位置固定、形体唯一，权属界线（面）封闭、权利独立的一块空间域，是物质实体和权利的合成体，主要的类型包括三维宗地产权体以及三维建筑物产权体。
图5 三维宗地产权体
图6 三维建筑物产权体
（3） 专有产权空间和共有产权空间在开展产权管理工作时，专有产权空间和共有产权空间的明确也至关重要，根据《中华人民共和国民法典》规定，业主对建筑物内的住宅、经营性用房等专有部分享有所有权，对专有部分以外的共有部分享有共有和共同管理的权利。在具体特点上，专有产权空间具有构造上和利用上的独立性，可以排他使用，而共有产权空间是基于法律认定约束的一致空间，例如典型小区内的楼梯间、绿地等。
图7 三维地籍的专有产权空间和共有产权空间
三维地籍的“空间”统一了物理实体的地理空间(简称物理空间)和法律权属规定的地理空间(简称产权空间)。通常，产权空间突出的产权体由于其包含了所有的权益，形态较为简单，缺少室内墙体、阳台、窗户等语义细节，为支撑三维地籍精细管理，也需引入具备更加丰富语义信息的物理空间，实现物理空间与产权空间一体化表达。
图8 三维地籍的物理空间和产权空间
三维地籍实施难点分析
1、法律法规体系：亟需清晰界定，完善顶层设计
地籍管理必须按照国家统一法律法规制度进行，在国家层面上，我国对于土地权利的立体边界尚未明确界定，在地方层面，一些发达城市如深圳、上海、南京等率先尝试草拟了一些地方性法规。根据国内学者的研究来看，目前在立法层面主要存在立法位阶低、可实施性不足、缺乏地上地下空间一体化立法等问题。为支撑三维地籍的实际应用，亟需从国家到地方自上而下的构建相互衔接、界定清晰的法律体系，包括理顺空间权利关系、界定三维宗地、完善空间供应方式以及空间登记等。2、数据采集建模：突破技术阻碍，规范成果标准
长期以来，地籍管理模式都是以二维为主，三维地籍数据采集和建模在技术手段、数据标准、成果形式等方面依然存在很多问题：例如，支撑建模的基础数据缺少高程、三维拓扑关系等，承载信息不够完备；现有地籍调查规范体系仍偏向二维，如何进行三维地籍调查（包括三维权属调查、三维地籍测绘等）尚需进一步研究探索；各类三维数据的采集标准不一致，导致数据融合管理也存在许多障碍。
图9 三维地籍数据采集存在的问题
图10 三维地籍数据建模存在的问题
3、制图与可视化：丰富表达维度，实现集成可视化
三维地籍制图是支撑三维确权登记的重要环节，如何实现物理空间与产权空间的精确表达以及权属信息的全面展示，对保障产权所有者合法权益至关重要。为适应三维地籍的发展，三维地籍制图需要在制图表达升维、制图注记优化、制图效率提升等方面持续发展，以满足推广三维不动产登记的需求。图11 三维地籍在制图表达方面存在的问题
图12 三维地籍在可视化方面存在的问题
总结展望
面向我国不动产统一登记背景下三维地籍管理的业务需求和关键问题，国图信息立足实际，对三维地籍开展了长期研究，完成了多个三维地籍相关的省部级课题，并且充分结合新一代三维GIS技术，在南京、淮安、金坛等地积累了丰富的实践经验。下一期，我们将详细介绍国图三维地籍建设总体解决方案，更好地服务于各地三维地籍建设，助力新时代自然资源智能化管理！
图13 构建全面的方法体系
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