湯開文，文小岳

(1．中南大學地球科學與信息物理學院，湖南長沙410083;2．長沙市國土資源局，湖南長沙410000)

一、引 言

隨著城市建設速度的加快和人口的增加，城市地表土地利用已趨向飽和，人們對土地的利用擴展到對土地縱向空間的利用。登記是不動產(chǎn)物權公示的技術手段，科學合理的登記規(guī)則是土地立體使用趨勢最至關重要的前提[1?。而基于二維地表的傳統(tǒng)登記將無法清晰地界定不動產(chǎn)的權利空間，從而無法保護人們對三維空間的權利。目前我國面臨登記管理三維地籍物的主要困難是：①我國現(xiàn)行登記制度局限于平面概念，《中華人民共和國物權法》(以下簡稱《物權法》)第136條雖確認了區(qū)分建設用地使用權，但是條款過于簡單，缺乏可操作性;②房屋、土地分別確權登記，房屋、土地登記機關的分離使得房地的產(chǎn)權主體一致性的原則很難得到執(zhí)行;③房屋所有權和土地所有權的分離，使房地一體化登記操作復雜。

在三維地籍研究方面，國外學者作了大量的研究，并取得了一些初步成果[2-3]，國內(nèi)學者則針對我國現(xiàn)行的登記制度，也提出了許多方案。如林亨貴針對房、地分開登記的現(xiàn)狀提出了“房地合一”的三維地籍概念模型[4?;張玲玲以土地和房產(chǎn)等權利實體為基礎，給出產(chǎn)權體定義和“房地合一”的表達方式[5?。為了適應三維地籍的管理，符合2014地籍管理(Cadastre 2014)的設計思路，國際標準地理信息技術委員會(ISO TC211)2009年新修訂了土地管理域模型(LAMD)核心類的定義。但當面對日漸增多的地上、地下、室內(nèi)、室外形式多樣的真三維產(chǎn)權實體登記與權利界限確定時，房地分開登記的方法和管理模式在數(shù)據(jù)信息含量、空間表現(xiàn)、分析能力上的不足越來越明顯，且無法準確、完整、真實、直觀地反映權利人各自用地的空間范圍，無法實現(xiàn)空間產(chǎn)權的明晰化管理[5?。如何突破我國不動產(chǎn)管理模式，對產(chǎn)權體的定義進行細化，逼真表達各實體對象之間關系，從而建立產(chǎn)權明晰的登記辦法，是問題的關鍵所在。

二、三維地籍產(chǎn)權體的定義

三維地籍產(chǎn)權體是一個與不動產(chǎn)相關的概念，權屬獨立的不動產(chǎn)產(chǎn)權單元稱為產(chǎn)權體，它涵蓋了土地和房產(chǎn)空間，是三維登記的客體[5]。其具體定義描述如下：具有固定的地理空間位置或形體，由權屬界線(面)封閉的、獨立于主體且權利獨立的一塊空間域(不動產(chǎn)產(chǎn)權單元)，是物質(zhì)實體和權利的合成體。通常用抽象后實體的幾何形體來代表其范圍，但與其相關的權利空間則是由相關法律法規(guī)來確定和解釋。從定義可以看出，產(chǎn)權體具有以下特征：

1)產(chǎn)權體是具有固定地理位置的封閉實體，具有確定的邊界。這些邊界可能是由現(xiàn)實的自然物圍成，如房屋建筑墻體構成的住宅、也可能是由科學的方法來界定的，如地籍宗地的范圍由界址點、界址線來標注。

2)產(chǎn)權體是不動產(chǎn)產(chǎn)權單元，是對一定的三維空間或物體的占有(或占用)，或者劃分。但在權利上，同二維地籍一樣，產(chǎn)權體可以被轉(zhuǎn)讓、抵押、繼承等，同時和二維宗地一樣也可能被分割、合并和重組。

3)產(chǎn)權體并不依賴于地表，可以在地上、地下。

4)產(chǎn)權體是“房地合一”管理中的最小單元。

綜上所述，三維地籍產(chǎn)權體可以是一個體宗地、一個套房產(chǎn)，還可以是一個地下車位。具體分為以下幾種類型：①基本管理單元，是一個權屬單位擁有的產(chǎn)權單元集合，由一個或多個地理上相鄰或分開的產(chǎn)權體組成，如一個由多個分布在不同位置的地塊構成的農(nóng)場即為一個基本管理單元;②三維宗地，是土地權屬界線封閉的三維空間，依附于地表的三維宗地稱為地表宗地體，不依附地表、位于地表以上的三維宗地稱為地上體宗地，不依附地表、位于地表以下的三維宗地稱為地上體宗地;③三維地籍物，是指占有一定空間的不動產(chǎn)單元物理實體，如房屋、地下建筑物、隧道和地鐵、管網(wǎng)等;④分層單元對象，是指地籍物在垂直方向上的產(chǎn)權劃分，如房屋分層、地下車庫分層;⑤戶單元對象，是指地籍物最小產(chǎn)權單元層次劃分，如公寓套間、地下車位;⑥ 戶附屬對象，輔以產(chǎn)權語義等基本屬性信息，在三維空間層面上描述房屋建筑物中每一戶的附屬設施，如陽臺、挑廊等;⑦公攤對象，產(chǎn)權單元公攤的基本構成單元。產(chǎn)權體是不動產(chǎn)登記的客體，登記中另外兩個重要內(nèi)容是權屬對象和權利人對象。權屬對象是描述權利人依法對特定的物享有直接支配和排他的權利，包括所有權、用益物權和擔保物權等;權利人(產(chǎn)權主)對象是指依法享有房地產(chǎn)權利的自然人、法人和其他組織。

三、多層次三維地籍產(chǎn)權體的模型

1．概念模型

為了對外彰顯土地立體空間權利的存在，本文通過建立一種三維地籍產(chǎn)權體的管理域模型，統(tǒng)一了土地和房產(chǎn)的登記的技術框架。模型以基本管理單元作為產(chǎn)權體、權限和權利人3個核心對象類的邏輯關聯(lián)與紐帶，將產(chǎn)權體劃分為不同的細節(jié)層次，詳細地描述了產(chǎn)權體的空間關系、權屬關系、幾何關系，如圖1所示。

圖1 多層次三維地籍產(chǎn)權體的模型

三維地籍產(chǎn)權體從管理上、空間上都存在一定的層次關系，歸納為街坊、三維宗地、三維地籍物、分層單元與戶單元5個空間管理層次。

Level 1：該層次主要考慮地籍管理層次模式的水平層面的劃分，包括行政界線、主要干道、河流等線狀地物封閉的地塊，重點細化表示界線范圍內(nèi)的詳盡宗地分布信息。

Level 2：該層次是土地管理的基本單元宗地，反映土地利用和權屬的詳細情況。

Level 3：該層次的基本元素是單產(chǎn)權的三維地籍物實體，沒有內(nèi)部空間的產(chǎn)權實體劃分。

Level 4：該層次面向地籍物實體多產(chǎn)權的微觀層面，從地籍物的垂直層面入手，對產(chǎn)權進一步明確劃分，并以樓層作為房產(chǎn)建筑的基本對象特征層次，輔以幾何與語義信息。

Level 5：該層次以房產(chǎn)管理中的最小產(chǎn)權單元劃分層次(戶)為基礎，用于提供詳盡、明晰及直觀的三維產(chǎn)權表達。

每個產(chǎn)權體劃分的層次深度根據(jù)產(chǎn)權體的權屬情況而定。若一個三維宗地里面沒有任何地籍物的存在，只需要劃分到第二層次;若有，則需要明細到下一層，直至權屬對象是一個單產(chǎn)權體。以房屋地籍物為例，劃分層次過程如圖2所示。

圖2 產(chǎn)權體層次劃分過程

三維地籍中的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)種類繁多，因此，在有限的硬件資源條件下，需要盡可能地提高三維模型的顯示速度。多層次三維地籍產(chǎn)權體的模型不僅是土地和房產(chǎn)管理模式的體現(xiàn)，更是提高三維模型顯示速度的一個重要途徑。

2．空間關系的語義表達

空間關系描述的是空間目標間的相對位置關系，以數(shù)學或邏輯的方法區(qū)分不同的空間表達。三維地籍產(chǎn)權體在空間層次上存在整體與部分之間的組成、相關等邏輯關系。為便于空間上的整體管理，面向三維產(chǎn)權體管理的空間關系定義為以下幾種語義關系，見表1。

定義1 位于關系(locate at)，是指產(chǎn)權體之間在空間位置上存在的包含關系，即部分坐落在整體中的空間關系，在表達獨立產(chǎn)權實體自身的同時，可以建立同整體之間的依托關系。

定義2 聚類關系(aggregation)，用于描述基本管理單元與單個產(chǎn)權實體之間的關系，用于表達隸屬于同一權利人的各產(chǎn)權實體之間的空間聯(lián)系，聚類構成完整產(chǎn)權單元主體，進而保證權屬的完整性。

定義3 組成關系(composed of)，在空間上強調(diào)部分是整體的直接組成單元，整體、部分具有不同的幾何特征。

定義4 方位關系(direction of)，在空間上強調(diào)三維產(chǎn)權體與地表的上下方位關系。

定義5 依附關系(adhering to)，是指三維產(chǎn)權體的設立是否依附地表的關系表達。

表1 空間概念的語義表達

3．權屬關系的語義表達

權利人對象和權限對象與產(chǎn)權體之間有著復雜的關聯(lián)關系，一個產(chǎn)權體的權利人可能是自然人或組織團體，可能是一個或多個，擁有的權限可能是一種或多種。詳盡描述登記實體與權利人之間的權屬關系，是不動產(chǎn)登記的主要內(nèi)容。為明確三維地籍產(chǎn)權體管理對象間的這種產(chǎn)權聯(lián)系，定義如下產(chǎn)權語義規(guī)則，見表2。

表2 權屬概念的語義關系

定義1 關聯(lián)關系(attached to)，產(chǎn)權單元與權利人之間的直接關聯(lián)關系。

定義2 獨占關系(owned of)，產(chǎn)權單元與權利人之間一一對應關系。

定義3 共享關系(shared with)，一組權利人共同享有同一個產(chǎn)權單元的權利關系。

定義4 相鄰關系(neighbourhood)，不動產(chǎn)的相鄰各方在行使所有權或其他物權時，因相互間應當給予方便或接受限制而發(fā)生的權利義務關系。

定義5 成員關系(member of)，權利人和權利人組之間的復合關系，權利人作為對權利人組的一個成員，擁有產(chǎn)權體的一定份額，稱為權利份額。

4．幾何實體拓撲關系的語義表達

地籍數(shù)據(jù)建模是針對地籍產(chǎn)權體的實體建模、產(chǎn)權單元和空間分析的語義表達，不但要描述其幾何形態(tài)，更要描述其拓撲關系。三維數(shù)據(jù)的幾何形態(tài)包含5種對象要素：點對象、線對象、面對象、實體對象和組合對象，相應的拓撲基元包括拓撲節(jié)點、弧段、面元或三角形和體。在地籍管理中，為了表達一些復雜的產(chǎn)權體，將基元定義為界址點、界址線、界址面(三角形)、體域、產(chǎn)權體，形成層次上的拓撲遞進和關聯(lián)關系(如圖3所示)。通過這種層次樹關系圖，可以將復雜的產(chǎn)權體轉(zhuǎn)換為由簡單體構成、體域由界址面構成、界址面由界址線構成、界址線由界址點構成的5組拓撲關系表達。該方法建立起來的拓撲關系明確，層次分明，能大大降低軟件法實現(xiàn)難度，并具有較高的空間查詢和分析效率。但是，為了建立幾何對象間這些空間拓撲關系，需要對模型中的界址點、界址線、界址面和體等作出以下語義規(guī)則進行約束：

定義1 共享關系(shared with)，即相鄰接的界址線、界址面、體都會分別共享界址點、界址線和界址面。同一界址點可以被多個界址線共享，同一界址線也可以被多個界址面共享。

定義2 不相交關系(non-intersect)，即界址線之間、界址面之間、體域之間不能相交。界址線之間相交時，在交點處增加一個界址點，形成新的界址線;界址面除了相交于公共界址線外，不能有任何的相交關系;體與體不能相交，只能相離或相鄰。

定義3 方向性(directivity)，界址線具有方向性，由起點指向終點。

定義4 正負性(plus-minus)，界址面具有正負性，以指向所包圍的體域方向為正，遠離所包圍的體域為負(右手法則)[7?。

圖3 三維幾何實體層次關系圖

四、試驗分析

本文基于Skyline三維軟件，以某地地籍數(shù)據(jù)為例，表達了多層次三維地籍產(chǎn)權體模型。試驗中的產(chǎn)權實體類型細分為3類：住宅小區(qū)、辦公區(qū)、綜合大樓和騎樓，如圖4(a)、(b)所示。其中，宗地1為一個住宅小區(qū)，共有140戶，140戶權利人組成的權利人組對宗地1范圍的土地和空間擁有使用權，每個權利人對每一戶擁有房產(chǎn)所有權，登記層次到戶;宗地2為一個開發(fā)公司的辦公區(qū)權利人，該公司對宗地2范圍的土地和空間擁有使用權，對范圍內(nèi)的地籍物擁有所有權，登記層次到棟;宗地3為一個綜合大樓，有兩層車庫、4層商場以及16層住宅，不動產(chǎn)登記時，車庫登記到每個車位、商場登記到層、住宅登記到戶。

為進一步詳細表達基于本文模型的三維地籍管理典型應用，以綜合大樓為例建立了詳細的模型，圖4(c)、(d)、(e)、(f)依次表達三維宗地、三維地籍物、分層單元與戶單元4個空間管理細節(jié)層次，各層次間建立邏輯關聯(lián)并集成于三維地籍環(huán)境。若張三在該棟建筑物擁有一層商場、一套房產(chǎn)和一個車位，可以通過如下的語義關系描述其產(chǎn)權關系。

1)圖4(c)所示為三維宗地，宗地3依附地表，占用了地上與地下兩部分空間，宗地3與宗地2有相鄰關系——建筑采光權。張三作為權利人組的成員，共享該宗地的空間使用權利，擁有5%的權利份額。

2)圖4(d)所示為實際產(chǎn)權中三維地籍物——建筑物，建筑物位于三維宗地范圍內(nèi)，張三與其他權利人組共享建筑物的電梯井所有權。

3)圖4(e)所示為分層單元——一層商場，一層商場是整棟建筑物組成部分，張三獨占一層商場。

4)圖4(f)所示為戶單元——一套房產(chǎn)，一套房產(chǎn)是本層單元的組成部分，張三獨占該房產(chǎn)單元，與本層的其他權利人組共享該層的走道。張三的一層商場、一套房產(chǎn)和一個車位聚類為一個基本管理單元，張三擁有獨占權利。

五、結束語

三維不動產(chǎn)的登記是土地利用立體化管理中迫切需要解決的問題，涉及法律和管理問題，更重要的是技術層面上也存在瓶頸，這雖然已引起各個方面的高度重視，但遺憾的是，到目前為止尚沒有完善的方案和成熟的技術。本文根據(jù)三維地籍產(chǎn)權體定義，結合土地和房產(chǎn)登記管理的需要，對三維地籍產(chǎn)權體進行了詳細的分類表達，建立了多細節(jié)層次的表達模型，為三維“房地合一”的管理提供了統(tǒng)一的語義表達，是對現(xiàn)行的不動產(chǎn)管理技術的升級和超越。針對不動產(chǎn)的動態(tài)特征，建立三維地籍產(chǎn)權體的動態(tài)模型，并研制實用三維空間分析與可視化工具，是后續(xù)研究的主要問題。

圖4 模型應用圖示

[1]JEROME R．Airspace：A New Dimension in Property Law[M]．[S．l．]：University Illinois Law Forum，1960．

[2]STOTER JE．3D Cadastre[D]．Delft：Technische Universiteit，2004．

[3]H IRST B．Cadastre 2014：Australia and New Zealand;now and the future[C]∥FIG Congress 2010．Sydney：[s．n．]，2010．

[4]林亨貴，郭仁忠．三維地籍概念模型的設計研究[J]．武漢大學學報：信息科學版，2006，31(7)：643-645．

[5]張玲玲，史云飛，郭仁忠，等．三維地籍產(chǎn)權體的定義與表達[J]．地球信息科學學報，2010，12(2)：207-213．

[6]朱慶，胡明遠．基于語義的多細節(jié)層次3維地籍產(chǎn)權體模型[J]．測繪學報，2008，37(4)：514-520．

[7]陳云浩，郭達志．一種三維GIS矢量數(shù)據(jù)結構的研究：以礦山應用為例[J]．測繪學報，1999，28(1)：41-44．

[8]譚峻．地籍管理的原理與方法[M]．北京：中國人民大學出版社，2005．

[9]詹長根，齊志國，趙軍華．三維地籍的建立分析[J]．國土資源科技管理，2006，23(2)：79-81．

[10]黃照強，馮學智．房產(chǎn)地理信息系統(tǒng)時空數(shù)據(jù)組織研究[J]．遙感信息，2005(5)：52-56．