土地“户口”的三维“换装”

车公庙，深圳最繁华的商圈之一，地铁1、7、9和11号线都交汇于此。回家路上，在乘坐地铁前去地下一、二层的丰盛町商业街捎上一份晚餐，是许多深圳人的日常。

如今，深圳人已经对由地铁、地下商铺、地上街道和住宅共同构成的立体城市习以为常,但在城市管理者的眼中，要厘清其中的土地空间权属却并不简单。针对此类问题，中国工程院院士、深圳大学智慧城市研究院院长郭仁忠及其团队开出“一剂良方”——三维地籍。今年2月，2022年度广东省科学技术奖获奖名单公布，“三维地籍关键技术与应用”项目赫然出现在一等奖之列。

二十年磨一剑

“地籍是用于记载土地的权属、界址、数量、质量和用途等基本情况的图簿册。”郭仁忠院士形象地解释道，“以人的户口打比方，地籍就是土地的户口。”二维地籍的基础理念——将高低起伏的三维城市投影到二维平面上，然后在平面中划分与标记城市里每一块土地的归属——支撑人类社会发展已有两百余年。但是，伴随着社会经济水平的提高与城市化进程的加速，日益稀缺的土地资源催生了土地的立体化运用。地上、地表、地下空间被大幅开发，加速了土地产权主体的多元化，二维地籍愈发“捉襟见肘”。

土地垂直方向上权利主体多元化

“以车公庙地铁站为例，地面的深南大道归属市政府管理，地下的丰盛町商业街分属不同的公司，而更往下的地铁则属于深圳市地铁集团。”深圳大学智慧城市研究院副院长、建筑与规划学院副教授、“三维地籍关键技术与应用”团队成员贺彪说道，“如果将这些建筑投影到二维平面上，重叠的多边形会让权属划分的难度不减反增。”

早在二十年前，郭仁忠就开始思考解决难题的方案。2003年，他发表了第一篇与三维地籍相关的论文——《国土资源信息化的启动模式与发展探讨》，围绕着三维地籍的探索之路由此展开。

深圳车公庙丰盛町纵向空间图

在2003年至2010年的7年时间里，郭仁忠团队不仅专注于理论方法的建构，也埋头在核心技术的攻关，研发出了包揽项目选址、土地出让、设计报建、规划验收和登记发证的立体化利用全流程技术方案。

由他们首次提出的“兼容非流形产权体集群”数据模型实现了二维与三维的一体化，搭建了三维地籍的逻辑基础。“三维产权体构建”与“三维拓扑关系动态维护”两大算法分别解决了三维地籍自动计算问题和地籍数据库自动更新问题，大大提高了计算效率。

更重要的是，在通过“焦点+背景”方法实现了产权体集群的可视化之后，与三维权属证书相配合，三维地籍最终实现了为不动产登记这一实际的政府管理活动提供技术支撑。

二/三维一体化的统一数据模型

数字证书

纸质证书

“城市管理应该像绣花一样精细”

于政府而言，三维地籍有利于实现土地的精细化管理。过去规划城市只需要规划好地块的用途，如今还要考虑建筑的具体高度和建筑与建筑之间的联系。“正如习近平总书记所说，城市管理应该像绣花一样精细。”贺彪感叹道。

三维地籍技术于2014年首先在深圳市前海深港合作区展开试点。以前海听海大道地下空间项目群为例，它包括了听海大道地下空间，综合管廊和地铁1、5、11号线区间及车站，涉及多家建设主体。

前海听海大道地下空间项目

如果使用传统的二维工程项目申报建设方式，不仅难以发现其中空间的交叉重叠，更会给项目后续的开发建设留下隐患。于是，前海管理局采纳了立体化申报建设方式，应用三维地籍信息系统，采集规划选址的立体数据，由系统自动审核，出具立体空间选址意见书。一套流程下来，报建时间大大缩短，在项目初期就有效地厘清了不同主体在立体空间中的权属关系。

此外，三维地籍技术也解决了商品房交易的后顾之忧。2000年初，深圳市的商品房交易市场常见一种纠纷：卖方向买方出售的房屋的房号与买卖合同中记录的房号相同，但实际交付时却不是同一间。有了三维地籍，买卖合同上定义模糊的楼房编号升级为房屋的精确空间位置，大量减少了房屋买卖纠纷。迄今为止，深圳市政府对深圳1000多宗立体化土地利用案例进行全数字三维立体化管理，涉及土地使用权价值总额超过5000亿元。

联合国全球地理空间信息管理联盟学术主席Abbas Rajabifard评价道：“中国深圳建成了真正的三维地籍管理系统。”广东省人民政府和国务院分别于2019年和2020年发函希望在珠三角九市及全国复制推广以三维地籍为核心的土地立体化管理模式。2021年，由郭仁忠团队参与起草的以三维地籍为核心的国家标准和深圳市地方标准接连被批准通过，三维地籍的技术有效性与工程可行性迈上了新的台阶。

Abbas Rajabifard主席对于三维地籍的评价

但是，现实仍然对该技术的应用发起挑战。在实践过程中，郭仁忠团队曾遇到过由土地空间出让后却不宜建设而引起的纠纷。“这主要源于对现有土地空间的了解度不够。”团队认为。因此，前期地质结构资料的收集与整理，以及对土地状况的评估在未来三维地籍发展上尤其重要。

创新，一直在路上

三维地籍作为在深圳“土生土长”的技术，正在探索向更多地方推广的可能性。郭仁忠团队在与各地研究团队的交流中发现，三维地籍还能够作用于解决由地理条件和居民习惯产生的城市管理的“麻烦”。

“山城”重庆，地势复杂，建筑大多依山而建，形成了丰富的楼宇“层次”——一栋楼的第一层可能与另一栋楼的第五层处在同一个平面上。重庆在城市立体化建设的“需求大”“要求高”——既要厘清现存空间产权问题，又要更新土地空间管理体系——与三维地籍不谋而合。

国际上，在2012年第三届三维地籍国际研讨会上，郭仁忠团队发现荷兰对三维地籍也有强烈的现实需求。贺彪描述：“荷兰人建房子喜欢和邻居共建一栋，虽然外表上是完整的一栋房子，但内部会被两个家庭状况重新划分成不规则的自属空间。”利用三维地籍将使得管理这类复杂的产权体更加容易。

除了在已有的城市结构中采用三维地籍解决问题，贺彪表示期望各地区在进行城市规划建设时参照“前海经验”，在出让土地前先进行精细的规划设计。

虽然三维地籍在深圳的实践应用已经十分成熟，但是郭仁忠团队仍走在研究与创新的道路上。目前团队正在制作三维实景可视化平台，它通过实地测量、GIS技术和3D建模技术，把“现实场景”搬进电子屏幕。贺彪解释道：“和目前常见的AR实景相比，这一平台更加精致真实，不仅融合了天气、光影等外部观感，使用者还可进入建筑内部了解更多细节。”

为了实现更加精细与智能的目标，他们将把“物联传感控制”应用在该平台，“例如把某一个红绿灯路口的摄像头与平台相连，那么交警就可以在平台上实现远程操控。”人工智能技术与三维实景可视化平台的融合也在团队的规划蓝图中，“未来我们可以让人工智能去分析——哪条路堵了？哪条路有紧急状况？——然后调整各路段红绿灯时间长短，以实现城市运转效率的提升。”

虚拟世界里，为深圳再造一座“城”！

“作为城市信息化的高级阶段，智慧城市是利用地理信息技术，在计算机世界里建立一个虚拟城市。即，以数字挛生的形式，将城市地理空间从地上到地下、从室外到室内进行可视化三维重建，以城市地理空间为载体实现数据集成，为各类智慧城市系统提供一个共性的、开放式的二次开发环境。城市数据的结构化、可视化空间表达是智慧城市的基本任务。”郭仁忠提出这一战略构想之初，就在业界引起极大反响。

提到应用领域，郭仁忠眼前一亮，他说，“这个数字化的虚拟城市模型可整合各类城市数据，形成一个可分析计算、可仿真模拟、可视觉感知的数字城市，能应用于规划方案模拟、交通仿真、公共资源配置、生态环境监测等多种城市治理和服个场景，用途十分广泛。

来源 | 深圳大学报

文字 | 苏可欣 陈子桐 夏甄蔓

图片 | 受访者提供 部分来源于网络

排版 | 夏甄蔓 温嘉林

责编 | 廖楷狄

审校 | 娄卓男 李世卓 王若琳

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