论文推荐|不动产测绘关键技术研发与应用
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杨伯钢：北京市测绘设计研究院，北京 100038；城市空间信息工程 北京市重点实验室，北京 100038；
张保钢：北京市测绘设计研究院，北京 100038；城市空间信息工程 北京市重点实验室，北京 100038；
朱照荣：北京市测绘设计研究院，北京 100038；城市空间信息工程 北京市重点实验室，北京 100038；
张海涛：北京市测绘设计研究院，北京 100038；城市空间信息工程 北京市重点实验室，北京 100038；
张季：中国矿业大学 环境与测绘学院，江苏 徐州 221116。
【摘要】针对当前不动产登记对不动产测绘的需求，在国内率先对不动产测绘技术进行深入而系统的专项研究，对土地、房屋、草原、林地、海域等不动产测绘现状与需求进行了深入的研究；编制了涵盖基本术语、要素分类代码、基本技术要求、成果整合处理、质量检验、底图编绘、数据库等多个方面的标准，构建了不动产测绘标准体系；进行了空间基准、数据整合处理、成果质量检验、成果集成管理、成果展示等方面的支撑技术研究与产品研发，构建了不动产测绘技术体系和软件产品体系；进行了集成示范和大范围的应用推广。
【关键词】不动产测绘；分类代码；整合处理；质量检验；空间基准
【中图分类号】P27 【文献标识码】A 【文章编号】1672-1586（2020）01-0084-05
引文格式：杨伯钢，张保钢，朱照荣，等. 不动产测绘关键技术研发与应用[J].地理信息世界,2020,27(1):84-88.
正文
0 引 言
不动产登记是政府确定权利人所享有的不动产权利的一项法律制度。2007年颁布的《物权法》规定，“国家对不动产实行统一登记制度”。2013年3月，十二届全国人大一次会议审议通过的《国务院机构改革和职能转变方案》明确要求实施不动产统一登记制度。2014年11月24日，《不动产登记暂行条例[3]》正式公布，2015年3月1日起施行。
不动产统一登记制度的实施和推进，涉及到一系列调查登记制度、技术规范标准体系的研究工作。《国土资源部关于做好不动产权籍调查工作的通知》（国土资发〔2015〕41号）和《国土资源部关于做好不动产登记信息管理基础平台建设工作的通知》（国土资发〔2015〕103号）要求，应以宗地（宗海）为基础，以不动产单元为基本单位，开展数据整合及数据库建设，最终形成空间参考一致、数据关联关系正确、历史信息完整的不动产登记数据库。同时，建立不动产权籍调查数据库和管理系统，接入不动产登记信息管理基础平台，实现与不动产登记属性信息的动态关联更新。
不动产测绘成果作为不动产权籍调查的重要组成部分，其技术指标、生产工艺、成果管理等行业标准体系是构建和完善不动产统一登记制度的重要组成部分。我国的不动产登记涉及到的领域多、任务重，要进行统一登记，就必须采用测绘技术确定不动产的地理空间信息，如位置、形状、面积、层次、方位、四至关系以及相关的属性信息；同时，需要在统一的空间基准下将大量地理信息数据进行集成整合，并在统一的地理空间框架下进行信息化的管理和分发服务。然而，不动产测绘作为一个整体概念出现，时间较短、概念较新、相关研究较少。
2017年新《测绘法》第二十二条明确：“加强对不动产测绘的管理”，不动产测绘已经纳入法定测绘范畴。深入研究不动产测绘技术并对统一登记工作实现技术支撑是重要的基础性保障工作，尽快开展不动产测绘关键技术研究与应用迫在眉睫。
1 不动产测绘的总体研究思路
按照“现状分析-标准编研-技术研究-软件研发-集成示范-应用推广”6个步骤开展工作。现状分析阶段从法规制定、机构建设、标准制定与教材编写、业务开展几方面展开；标准编研阶段，完成有关不动产测绘的定义与描述、获取与处理、成果、检验与测试4个门类标准的编制工作，形成七部相关技术标准；从空间基准、数据采集、整合处理、质量检验、数据建库与更新、成果管理与展示、三维权籍、地下空间不动产测绘等多个方面开展不动产测绘关键技术研究，建立覆盖不动产测绘生产全过程的技术支撑体系；开展相关软件研发，形成数据采集与处理、整合建库与更新、成果管理与展示的不动产测绘系列化全流程软件；建立一体化生产工艺流程，对在北京、江苏、内蒙古多地不动产测绘示范工程中形成的地、房、林、海、草不同类型不动产数据进行管理与服务集成；在示范工程基础上，对研发技术成果在全国范围进行推广。项目总体研究思路如图1所示。
2 关键技术
2.1 不动产测绘标准体系的构建
“不动产测绘”概念是随“不动产登记”而产生的新生事物，国内尚没有一本以“不动产测绘”为标题的国家标准。项目组在现有不动产法律法规及相关技术标准以及不动产测绘工作特点的基础上开展标准研究工作，从10个方面对房、地、林、海、草各领域不动产测绘进行了统一，形成了统一的不动产测绘术语、统一的测量单位、统一的空间基准、统一的地图数学基础、统一的数据分类指标体系、统一的面积计算方法、统一的数据整合处理流程、统一的数据库标准、统一的质量检验评价标准、统一的数据表达模式，形成了2本定义与描述类标准、3本获取与处理类标准、1本成果类标准、1本检验与测试类标准，系列标准已列入行业标准计划，实现了不同专业领域不动产测绘技术的衔接，构建了不动产测绘的标准体系。标准体系的具体内容如图1所示的“标准体系”部分。
图1 项目总体研究思路
Fig.1 Overall architecture of the project
2.2 不动产测绘成果的质量元素和错漏分类
解决以往不动产测绘采用多本质检标准、对权属类信息重视程度不够、标准实践操作复杂等问题。根据各类不动产成果的不同要求，规定了相应的质量元素、质量子元素、质量错漏以及相应的权；突出权属类信息在不动产成果中的重要作用，增加相应权重，甚至采用“一票否决”；采用层次递进的关系来判别质量错漏的类别，按质量错漏个数与严重程度直接评分，简化标准实践操作流程，方便标准使用与推广。房屋不动产测绘成果的质量元素及权表、房屋不动产测绘成果质量错漏分类见表1和表2。
表1 房屋不动产测绘成果质量元素及权表
Tab.1 Quality elements and weights for products of cadastral surveying and mapping
表2 房屋不动产测绘成果质量错漏分类表
Tab.2 Missing and wrong classifification of cadastral surveying and mapping
江苏省徐州新城区的房地不动产测绘应用示范区建设对此进行了验证。基于《不动产测绘成果质量检验技术规程》研发的不动产测绘成果质量检验软件，对应用示范区的房地不动产测绘数据质量进行检验。徐州市不动产登记局提供的示范结果表明，通过不动产测绘成果质量检验软件检验的房地不动产测绘成果数据可以有效满足房地不动产统一登记需求。
2.3 不动产测绘多源、多空间基准数据高精度转换模型
不动产登记在各个时期形成的测绘数据空间基准与当时的国家坐标系统相关，包括1954北京坐标系、1980西安坐标系和各地城市独立坐标系等。2008年，国家正式启用CGCS2000坐标系。如何充分顾及早期成果数据，实现各坐标系统间的无缝统一，是不动产测绘成果大范围推广应用的基础。
为此，需要提出一套可行的空间基准转换方法，将已有成果所采用的坐标系与CGCS2000坐标系建立转换模型，研发坐标转换软件，实现大范围数据的互通和共享。项目通过对土地、房屋、草原、林地、海域等不动产测绘空间基准进行深入研究，促进不动产测绘空间基准的统一，从而带动CGCS2000国家大地坐标系的推广应用。
应用四参数模型、Bursa七参数模型、九参数法、多项式逼近模型以及基于格网的坐标转换模型开发建立了多种基准算法，建立了不动产测绘多源、多空间基准数据高精度转换模型，主要的技术路线如下:
首先建立重合点选取的基本原则：等级高、精度高、分布均匀、覆盖整个转换区域、局部变形小。其次是重合点的选取:选用具有原坐标系坐标和2 000国家大地坐标系坐标的控制点作为重合点。再次是转换参数计算：
1）按转换区域选取适当的转换模型；
2）按重合点选取原则选择重合点；
3）将重合点代入转换模型，利用最小二乘法计算转换参数；
4）用得到的转换参数计算重合点坐标残差；
5）剔除残差大于3倍点位中误差的重合点；
6）重复上述2）～5）的计算过程，直至重合点坐标残差均小于3倍点位中误差；
7）可根据转换区域大小决定最终用于计算转换参数的重合点数量，但不得少于6个；
8）根据最终确定的重合点，利用最小二乘法计算转换参数。
然后是坐标转换:利用计算得到的转换参数，进行坐标转换，求得各控制点在2000国家大地坐标系下的坐标。最后是精度评估与检核。
在此基础上研发了不动产测绘坐标转换软件——CoVertir坐标转换软件。CoVertir坐标转换软件采用加密后的参数授权文件控制坐标转换的用户、坐标系统、精度、应用范围、使用期限等，能够实现多种矢量、栅格格式数据的坐标系转换，包括DWG、Shapefile、MDB、GDB、LAS、TIFF、IMG、BIL、GRID等。软件支持批量处理，自动化程度较高。软件采用特殊的加密算法实现了参数的加密，既保证了安全管理的要求，又满足了普遍应用的需求，实现大范围数据的互通和共享，为不动产登记提供了必要的技术支撑。
2.4 基于四面体的三维不动产单元表达模型
由边界模型构建的三维不动产单元模型，难以有效表达单元内部信息；基于面体混合模型构建的三维不动产单元模型，模型复杂度高实现难度大。结合不动产测绘和登记数据特征，提出了一种基于四面体的不动产单元表达模型，应用四面体填充的方法完成三维不动产单元内部信息的描述，同时在为四面体建模时，利用提取不动产单元边界算法完成三维不动产单元边界信息的准确表达，并用C++语言对该模型进行了实例化。
四面体模型将不动产单元构成要素抽象为界址点、界址线、界址面及实体4种几何对象，如图2所示。它们是基本几何要素的复合，对其进行拆分，可以得到节点、弧段、三角形、四面体4种对应的几何单形。这4种几何单形可以实现三维实体的几何表达和拓扑关系构建节点、弧段、三角形及四面体之间逐级形成构造关系，四面体是三维实体基本的三维构造单元，三维实体的内部几何信息可用四面体表达。在三维实体进行四面体剖分过程中，采用边界提取算法提取和保存准确的三维不动产单元边界信息的界址线和界址面。用四面体的不动产单元表达模型实现三维实体权属边界和实体内部是三维信息的统一表达。
图2 基于四面体的不动产单元表达模型
Fig.2 A cadastral entity representation model based on tetrahedron
3 结束语
项目以北京市测绘设计研究院、北京山维科技股份有限公司、北京中天博地科技有限公司、北京帝测科技股份有限公司为依托，对项目成果开展了应用推广。本项目自主研发成套工具软件，实现不动产测绘基准、指标、坐标转换、质量检核、数据融合、成果展示等多项应用功能，覆盖了不动产测绘整个工作流程，填补了国内不动产测绘领域诸多空白。不但专业性强、功能覆盖面广，且协调性、兼容性好，在北京、江苏、山东、河北、广西、云南、内蒙、新疆等包括全国31个省、自治区、直辖市，100多个地市的范围得到了多方面应用，如权籍调查、房产测绘、数据整合、不动产权登记发证等，并取得了较好的示范成果。
在北京市，完成了北京市6个区计7个标段的不动产登记历史档案数据整合以及北京市不动产登记信息平台数据整合及空间数据处理技术规程。
在北京市通州区、延庆区等地，完成了相关农村土地承包经营权确权登记颁证项目。项目实施采用了不动产测绘的五位一体（生产、建库、更新、质检、推送）的不动产测绘、服务“一体化”工艺。
在江苏省徐州市，建立了徐州市不动产统一登记平台，实现国有建设用地使用权、房屋所有权、集体土地所有权、集体建设用地及宅基地使用权的首次登记、变更登记、转移登记、抵押登记、查封解封登记、注销登记等业务通过不动产统一登记系统进行受理、审批、登簿及证书的打印、发放等工作程序。产生了我国第一部不动产权登记证书。主要工作包括：不动产登记数据库建设、不动产登记系统建设、基础环境建设。
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