柴潔

(重慶市勘測(cè)院，重慶 400021)

1 引 言

目前，測(cè)繪地理信息技術(shù)中的三維GIS技術(shù)在自然資源領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛、深入。近十幾年來，國內(nèi)外學(xué)者先后在三維空間數(shù)據(jù)模型[1，2]、新一代三維數(shù)據(jù)融合和三維空間分析及可視化表達(dá)等理論層面獲得了長(zhǎng)足進(jìn)展，隨著自然資源的相關(guān)領(lǐng)域，如地質(zhì)礦產(chǎn)、房產(chǎn)地籍、森林管理[3～8]等行業(yè)部門中三維GIS系統(tǒng)的不斷建立，該技術(shù)正越來越多服務(wù)于行業(yè)項(xiàng)目和實(shí)際應(yīng)用中。

為推進(jìn)自然資源確權(quán)登記法治化，建立歸屬清晰、權(quán)責(zé)明確、保護(hù)嚴(yán)格、流轉(zhuǎn)順暢、監(jiān)管有效的自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度，實(shí)現(xiàn)山水林田湖草整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理，自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度改革不斷深化，自然資源資產(chǎn)的空間屬性日益凸顯，傳統(tǒng)的二維視角和思路亟須向三維轉(zhuǎn)變，在衛(wèi)星遙感和三維空間信息化技術(shù)的推動(dòng)下，自然資源管理手段也在從二維向三維拓展，自然資源管理已經(jīng)在三維時(shí)代的最前沿。陸昊部長(zhǎng)明確提出：“自然資源登記等系統(tǒng)要由二維系統(tǒng)變成三維系統(tǒng)”，只有實(shí)現(xiàn)各類自然資源在三維空間上的分布，才能解決二維空間重疊的問題。

2 任務(wù)要求

自2017年起，國家以點(diǎn)帶面探索自然資源確權(quán)登記方法，并出臺(tái)《生態(tài)文明體制改革總體方案》《自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記辦法(試行)》《深化黨和國家機(jī)構(gòu)改革方案》《關(guān)于統(tǒng)籌推進(jìn)自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度改革的指導(dǎo)意見》《自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記暫行辦法》《自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記工作方案》《自然資源確權(quán)登記操作指南(試行)》等一系列政策文件，將自然資源確權(quán)登記工作逐漸由頂層設(shè)計(jì)、試點(diǎn)探索走向制度落地。

按照《自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記暫行辦法》，以不動(dòng)產(chǎn)登記為基礎(chǔ)，充分利用國土調(diào)查成果，首先對(duì)國家公園、自然保護(hù)區(qū)、自然公園等各類自然保護(hù)地，以及江河湖泊、生態(tài)功能重要的濕地和草原、重點(diǎn)國有林區(qū)等具有完整生態(tài)功能的自然生態(tài)空間和全民所有單項(xiàng)自然資源開展統(tǒng)一確權(quán)登記，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)水流、森林、山嶺、草原、荒地、灘涂、海域、無居民海島以及探明儲(chǔ)量的礦產(chǎn)資源等全部國土空間內(nèi)的自然資源登記全覆蓋。清晰界定各類自然資源資產(chǎn)的產(chǎn)權(quán)主體，逐步劃清全民所有和集體所有之間的邊界，劃清全民所有、不同層級(jí)政府行使所有權(quán)的邊界，劃清不同集體所有者的邊界，劃清不同類型自然資源的邊界。

3 試點(diǎn)情況

2017年～2018年，國家以點(diǎn)帶面開展全國自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記試點(diǎn)工作，覆蓋12個(gè)省份、32個(gè)試點(diǎn)區(qū)域，類型涉及國家公園、濕地、水流、探明儲(chǔ)量礦產(chǎn)資源等，此階段重點(diǎn)探索了工作流程、技術(shù)方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，已取得了階段性成果。

2019年，國家正式啟動(dòng)全國自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記，范圍為湖北神農(nóng)架、浙江錢江源、海南熱帶雨林、云南普達(dá)措、大熊貓5個(gè)國家公園和長(zhǎng)江干流、太湖等全國重點(diǎn)區(qū)域，長(zhǎng)江干流是全國首批開展統(tǒng)一確權(quán)登記的兩個(gè)水流單元之一，此階段重點(diǎn)是開展登記成果規(guī)范化建設(shè)。

2020年，國家啟動(dòng)5個(gè)重點(diǎn)國有林區(qū)和部分海域、無居民海島、海河流域漳衛(wèi)南運(yùn)河、珠江流域西江干流(中下游)、淮河干流(中游)、根河等區(qū)域自然資源確權(quán)登記，各省也陸續(xù)實(shí)施開展一批自然保護(hù)地、江河湖泊等重點(diǎn)區(qū)域和生態(tài)空間的確權(quán)登記。

長(zhǎng)江干流(上游重慶段)自然資源確權(quán)登記工作自2019年8月正式啟動(dòng)(圖1)，順利完成了沿岸 691 km19個(gè)區(qū)縣(含兩江新區(qū))的資料收集整合、工作底圖編制、登記單元預(yù)劃與調(diào)整、通告發(fā)布、權(quán)屬界線調(diào)查核實(shí)、信息關(guān)聯(lián)等自然資源確權(quán)登記的各項(xiàng)工作，2020年9月正式通過部驗(yàn)收。項(xiàng)目探索了水流這種最復(fù)雜的自然資源的確權(quán)業(yè)務(wù)流程、技術(shù)方法，建立了部門合作機(jī)制等，為下一步開展自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記管理奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1 長(zhǎng)江干流(重慶段)自然資源確權(quán)登記試點(diǎn)范圍

4 問題難點(diǎn)

在自然資源確權(quán)登記工作中，如何對(duì)工作中形成的多源、異構(gòu)、多時(shí)相、多維度數(shù)據(jù)，按照三維立體、四維時(shí)空特征進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、展示，成為自然資源確權(quán)登記、調(diào)查監(jiān)測(cè)等工作中迫切需要解決的重要問題。要清晰界定全部國土空間各類自然資源資產(chǎn)的產(chǎn)權(quán)主體，就必須按照空間上的分類理念和自然資源的立體管理思路，將水流、森林、山嶺、草原、荒地、灘涂、海域、無居民海島以及探明儲(chǔ)量的礦產(chǎn)這九大類自然資源進(jìn)行分類分層(圖2)，將自然資源確權(quán)登記的空間維度從二維升級(jí)到三維，實(shí)現(xiàn)二維登記到三維登記的轉(zhuǎn)換。

圖2 自然資源立體空間分層分類圖

5 三維應(yīng)用

基于長(zhǎng)江干流試點(diǎn)的實(shí)踐依托，進(jìn)行了自然資源三維確權(quán)登記技術(shù)路線和自然資源三維登記模式探索，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了三維技術(shù)在自然資源確權(quán)登記的數(shù)據(jù)融合、底圖制作、登記單元預(yù)劃調(diào)整、權(quán)籍調(diào)查核實(shí)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的應(yīng)用(圖3)。一方面，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，研究了自然資源三維立體調(diào)查登記方法；另一方面，發(fā)揮數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，利用高現(xiàn)勢(shì)性、高精度、覆蓋全市的實(shí)景三維數(shù)據(jù)資源，為三維確權(quán)登記研究打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。通過三維自然資源數(shù)據(jù)整合、制作三維工作底圖、預(yù)劃三維登記單元、開展三維界限核實(shí)和權(quán)屬調(diào)查、輔助爭(zhēng)議調(diào)處、數(shù)據(jù)入庫和匯交等方面的工作，為長(zhǎng)江干流自然資源三維確權(quán)登記進(jìn)行了積極探索，取得良好成效。

圖3 自然資源確權(quán)登記環(huán)節(jié)

5.1 三維自然資源數(shù)據(jù)整合

針對(duì)自然資源確權(quán)登記涉及面廣，數(shù)據(jù)來源類型復(fù)雜、尺度不一，將不同口徑、不同坐標(biāo)系、不同尺度的專題數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理、建庫，實(shí)現(xiàn)各類自然資源要素二三維一體化數(shù)據(jù)管理，在一個(gè)統(tǒng)一的三維的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)地上、地下自然資源全要素、全方位信息的展示、查詢、定位疊置、分析等和自然資源確權(quán)登記多業(yè)務(wù)、多尺度、多類型信息的有效銜接。

5.2 制作三維工作底圖

在二、三維數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)上，基于實(shí)景三維模型制作三維工作底圖，讓工作底圖“立”起來(圖4)。為江心洲、江心島、港口碼頭、沿河堤壩、干支流交匯處等特殊位置的具體情況分析提供快速高效精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

圖4 二維工作底圖變?nèi)S工作底圖

5.3 三維登記單元界線劃定及調(diào)整

(1)針對(duì)部分河段缺失河道管理范圍界線的情況，利用地形三維模擬水位高程實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)整，輔助確定預(yù)劃登記單元界線(圖5)。解決了僅參考影像直接調(diào)整造成的水位高程平面位置精度損失，和依靠外業(yè)實(shí)地踏勘調(diào)整需要耗費(fèi)大量人力成本的難題。

圖5 通過模擬水位高程調(diào)整登記單元界線

(2)針對(duì)按河道管理范圍確定的登記單元界線不合理的情況，利用三維模型輔助界線核實(shí)、調(diào)整，大大減少外業(yè)調(diào)查核實(shí)工作量(圖6)?？捎行У亟鉀Q水面內(nèi)存在房屋等建設(shè)用地的矛盾，和二維矢量落圖后無法準(zhǔn)確反映界線的空間位置等問題。

圖6 利用地形三維輔助登記單元界線落圖、核實(shí)、調(diào)整

5.4 三維界限核實(shí)和權(quán)屬調(diào)查

針對(duì)權(quán)屬界線不明晰或存在爭(zhēng)議的情況，可利用實(shí)景三維模型進(jìn)行內(nèi)業(yè)調(diào)整和核實(shí)判斷(圖7)，減少大量的外業(yè)現(xiàn)場(chǎng)指界工作。

圖7 利用地形三維輔助權(quán)屬界線調(diào)整

5.5 提取自然資源三維圖斑

通過二三維模式切換，設(shè)定規(guī)則，準(zhǔn)確提取三維圖斑、精確關(guān)聯(lián)權(quán)屬信息(圖8)。

圖8 地上、地下自然資源三維圖斑

5.6 制作二、三維自然資源“一張圖”

充分利用存檔測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)和各類已經(jīng)開展的國情普查、調(diào)查監(jiān)測(cè)等專題調(diào)查成果，疊加各類用途管制、三區(qū)三線等數(shù)據(jù)，將三維的實(shí)景、地形、仿真三維精細(xì)模型等數(shù)據(jù)和二維的專題數(shù)據(jù)、權(quán)籍、登記發(fā)證等數(shù)據(jù)進(jìn)行無縫集成深度融合，整合多源異構(gòu)、多時(shí)相、多維度空間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)二、三維數(shù)據(jù)一體化，制作全面、完善、權(quán)威的自然資源管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)——即三維自然資源“一張圖”(圖9)。

圖9 二、三維自然資源“一張圖”

6 應(yīng)用展望

(1)基于二、三維自然資源“一張圖”，實(shí)現(xiàn)自然資源確權(quán)登記二三維數(shù)據(jù)一體化，實(shí)現(xiàn)山上山下、地上地下、水上水下自然資源全要素、全空間、全方位的信息融合和立體展示，為快速高效完成自然資源三維確權(quán)登記提供全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐；進(jìn)一步開展自然資源確權(quán)登記成果“1+N”深度應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)與其他信息整合協(xié)同，為地上地下分設(shè)使用權(quán)、分層分戶登記，建立權(quán)屬明確的資源管理體制提供依據(jù)。

(2)開發(fā)自然資源三維確權(quán)登記數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自然資源確權(quán)登記內(nèi)外業(yè)作業(yè)一體化。利用實(shí)景三維建模技術(shù)，為自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記提供統(tǒng)一的三維登記工作(綜合管理和服務(wù))平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)自然資源要素二三維數(shù)據(jù)一體化管理，在三維場(chǎng)景下精確展現(xiàn)各類自然資源的全要素、全方位信息，對(duì)權(quán)屬等檔案資料進(jìn)行三維信息化管理，實(shí)現(xiàn)全過程的信息化處理，為各類自然資源確權(quán)登記工作提供立體、直觀、精細(xì)的工作平臺(tái)。