楊候勇

（山西省呂梁市不動(dòng)產(chǎn)登記中心，山西 呂梁 033000）

1 引言

城市實(shí)景三維模型構(gòu)建方法實(shí)景三維模型是真實(shí)場景的數(shù)字化表達(dá)，是地理信息系統(tǒng)的核心組成部分[1]。隨著地理信息技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)景三維模型的建立已經(jīng)成為測繪領(lǐng)域中一項(xiàng)非常重要的工作，它不僅可以滿足數(shù)據(jù)查詢、分析、應(yīng)用等方面的需求，而且可以滿足城市規(guī)劃、建設(shè)、管理等方面的需求。實(shí)景三維模型主要指對一定范圍內(nèi)的人類生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間進(jìn)行真實(shí)、立體、時(shí)序化反映和數(shù)字化空間表達(dá)。在國家重要的新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)過程中，實(shí)景三維模型的開發(fā)和利用能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和各部門信息化提供統(tǒng)一的空間基底。

實(shí)景三維模型是一種三維立體影像圖，以數(shù)字的形式提供了城市中建筑物或道路、園林等的三維地理信息[2]。在三維世界里，人們可以像在現(xiàn)實(shí)生活中一樣用手機(jī)查看建筑物和道路等真實(shí)場景，甚至可以通過無人機(jī)航拍直接看到地面上的建筑和地面下的道路及地下管網(wǎng)等，因此，實(shí)景三維模型在城市建設(shè)中起著非常重要的作用。

1）實(shí)景三維模型可通過智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)查看，避免了因地圖被遮擋、網(wǎng)絡(luò)故障等原因無法及時(shí)獲取三維模型的問題；

2）實(shí)景三維模型能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑物整體及細(xì)節(jié)進(jìn)行建模，直觀體現(xiàn)城市的全貌，較傳統(tǒng)地圖更具真實(shí)感和吸引力；

3）實(shí)景三維模型能夠?qū)崿F(xiàn)對地下管線、綠地等的建模，較傳統(tǒng)地圖更加直觀；

4）實(shí)景三維模型可以為城市規(guī)劃提供空間決策依據(jù)，并對城市進(jìn)行精細(xì)化管理，從而幫助政府實(shí)現(xiàn)精細(xì)化治理和管理[3]。

實(shí)景三維模型構(gòu)建是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。如何構(gòu)建高精度、高質(zhì)量、高效益的實(shí)景三維模型，一直是業(yè)界探討的熱點(diǎn)[4]。目前，國內(nèi)外實(shí)景三維建模主要有兩種方式：一是以傳統(tǒng)航空攝影測量技術(shù)為主的“全流程”式方法，這是實(shí)景三維建模生產(chǎn)最常見的方式，其優(yōu)點(diǎn)在于效率高、成本低，但精度不能滿足需求；二是基于激光雷達(dá)技術(shù)的“粗精一體化”方法，這也是當(dāng)前實(shí)景三維建模最主流的方法，其優(yōu)點(diǎn)在于成本低，但其精度不能滿足需求。為助力城市更新，盤活存量用地，提高土地利用效率，打造“數(shù)字孿生”城市，按照“多規(guī)合一”“多圖合一”的總體要求，本研究充分利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)和實(shí)景三維技術(shù)，開展城市實(shí)景三維模型的構(gòu)建，并將該模型應(yīng)用到不動(dòng)產(chǎn)登記中，旨在深度挖掘不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)的利用價(jià)值。

2 實(shí)景三維在不動(dòng)產(chǎn)登記中的研究路線

2.1 城市實(shí)景三維模型構(gòu)建

實(shí)景三維模型可以實(shí)現(xiàn)對各類空間數(shù)據(jù)（如地籍?dāng)?shù)據(jù)、房屋測繪數(shù)據(jù)、地役權(quán)信息等）的入庫，利用實(shí)景三維建模技術(shù)構(gòu)建三維立體模型，在實(shí)景三維地圖中加載建筑物實(shí)體的屬性信息，以三維視角直觀、全面地呈現(xiàn)不同時(shí)期建筑物的真實(shí)面貌以及空間位置信息，可以為不動(dòng)產(chǎn)登記等應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。城市化進(jìn)程的加快使得不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)在二維空間的分布變得更加復(fù)雜。因此，本文試圖構(gòu)建城市實(shí)景三維模型，并試圖在構(gòu)建的模型中實(shí)現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)登記的三維化分布。通過這種方式解決當(dāng)前不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)在二維空間中的重疊交叉問題。研究采用無人機(jī)進(jìn)行拍攝，并測量相關(guān)數(shù)據(jù)，得到城市的實(shí)景三維模型。

圖1 為城市實(shí)景三維模型構(gòu)建流程圖。整個(gè)三維模型可以分為對外處理和對內(nèi)處理。其中，對外處理是指對研究區(qū)域進(jìn)行航飛拍攝任務(wù)，對無人機(jī)抓拍的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)查。對內(nèi)處理是指使用通過質(zhì)檢的外界圖像進(jìn)行三維建模，從而獲得最終的實(shí)景三維模型。在對外處理中，無人機(jī)傾斜攝影測量是捕捉圖像最后質(zhì)量表現(xiàn)的關(guān)鍵。無人機(jī)傾斜攝影測量能夠從多個(gè)角度獲取地表影像，相比其他航空攝影技術(shù)，無人機(jī)航攝不僅成本低，而且易于學(xué)習(xí)、靈活拍攝、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。

圖1 城市實(shí)景三維模型構(gòu)建流程圖

在此次研究中，選取大疆Air 無人機(jī)作為航拍工具并進(jìn)行傾斜攝影測量。對于無人機(jī)航攝來說，在進(jìn)行正式試飛航拍之前，首先要對地面的無人機(jī)控制員進(jìn)行培訓(xùn)，控制員具備航飛資格之后才能正式使用無人機(jī)進(jìn)行測量。其次，航攝時(shí)的天氣必須滿足光照充足、可見度高、風(fēng)力小的特點(diǎn)，否則無人機(jī)很容易在航攝過程中出現(xiàn)故障，拍攝到的圖像質(zhì)量也并不高。航攝時(shí)間需要在日出之后以及日落之前，否則也會(huì)影響到航攝質(zhì)量和飛行效果。完成對外處理之后，采用傾斜建模軟件ContextCapture 完成實(shí)景三維模型的構(gòu)建。ContextCapture 軟件是一套自動(dòng)化三維建模軟件，在整個(gè)模型的構(gòu)建過程中只需輸入無人機(jī)從不同角度拍攝到的照片，模型就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行三維建模。

2.2 不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)處理

不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、種類多、數(shù)據(jù)價(jià)值高、數(shù)據(jù)難以關(guān)聯(lián)，變化速度快等特點(diǎn)。由于不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性弱，對于特定的應(yīng)用具有不同的標(biāo)準(zhǔn)，因此，需要對不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。圖2 為不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)預(yù)處理流程圖。

圖2 不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)預(yù)處理流程圖

首先，將研究區(qū)域收集到的不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和處理。在這一過程中，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)校對，檢驗(yàn)校對的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的語義、基準(zhǔn)和類型等。然后，將清洗處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充完善。進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充完善時(shí)，需要從空間和屬性兩個(gè)角度入手。其中，空間數(shù)據(jù)需要進(jìn)行測繪檢驗(yàn)；屬性數(shù)據(jù)需要手動(dòng)錄入檢驗(yàn)并補(bǔ)充完整。在得到完整的空間數(shù)據(jù)后，需要對這兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化整理。上述流程全部完成之后，可以將收集到的原始數(shù)據(jù)標(biāo)記為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

建立房地產(chǎn)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)之后，要對其進(jìn)行相關(guān)分析，分析內(nèi)容包括兩個(gè)方面：一是與屬性數(shù)據(jù)之間的關(guān)系；二是把二維數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)中的立體城市景觀相結(jié)合。在不動(dòng)產(chǎn)登記資料中，二維空間資料與屬性資料之間的關(guān)聯(lián)是唯一的識別代碼。通過該標(biāo)識碼可以收集和查詢房屋平面圖、地塊平面圖、分層分戶圖，并且統(tǒng)計(jì)分析戶室數(shù)據(jù)、地塊數(shù)據(jù)和房屋數(shù)據(jù)；另外，因?yàn)閷?shí)際中有很多的房屋、地塊和分層的分戶圖雖然是互不重疊的，但是在同一坐標(biāo)系下會(huì)出現(xiàn)重疊，因此，必須把2D 數(shù)據(jù)和真實(shí)的3D 數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。

3 基于3D實(shí)景的不動(dòng)產(chǎn)登記管理平臺功能設(shè)計(jì)

上述內(nèi)容中，對城市實(shí)景三維模型進(jìn)行了構(gòu)建并對收集到的不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。該內(nèi)容是在城市實(shí)景三維模型的基礎(chǔ)上，對城市不動(dòng)產(chǎn)登記管理平臺進(jìn)行了開發(fā)，它可以提供不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)的三維展示、不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計(jì)、不動(dòng)產(chǎn)抵押查封的分析以及分層分戶的查詢功能。此外，該不動(dòng)產(chǎn)登記管理平臺功能設(shè)置以城市實(shí)景三維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，集成不動(dòng)產(chǎn)登記信息、土地信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建設(shè)不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記信息管理基礎(chǔ)平臺，可以實(shí)現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)登記申請、受理、審核、登簿和發(fā)證全過程的信息化管理；在統(tǒng)一登記平臺中實(shí)現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)登記申請辦理、審核登記、發(fā)證全過程的信息化管理；通過對房屋進(jìn)行建模，在收集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上，實(shí)現(xiàn)房屋與實(shí)景的疊加；利用城市實(shí)景三維技術(shù)，在統(tǒng)一平臺上實(shí)現(xiàn)房屋與宗地的對應(yīng)關(guān)系，完成不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的融合；為用戶提供信息查詢功能，為不動(dòng)產(chǎn)權(quán)利人提供全方位的服務(wù)。

圖3 所示為不動(dòng)產(chǎn)登記管理平臺構(gòu)建流程圖。在該不動(dòng)產(chǎn)登記管理平臺構(gòu)建的流程中，首先需要規(guī)范處理不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)，同時(shí)對無人機(jī)拍攝到的圖像進(jìn)行處理，接著將處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化整合，然后結(jié)合構(gòu)建的實(shí)景三維模型搭建管理平臺。平臺的功能可以分為6 個(gè)大類，包括數(shù)據(jù)三維展示、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)、不動(dòng)產(chǎn)分層分戶數(shù)據(jù)查詢、不動(dòng)產(chǎn)抵押情況查詢、不動(dòng)產(chǎn)信息更新查詢和平臺運(yùn)維管理。房地產(chǎn)登記資料的三維場景展示方式可以根據(jù)設(shè)備的不同分為3 類，包括鍵盤和鼠標(biāo)展示、動(dòng)畫展示和三維場景生成。鍵盤和鼠標(biāo)展示，即利用鍵盤和鼠標(biāo)的相互配合實(shí)現(xiàn)對立體場景的立體顯示，通過這種方式不僅可以從不同角度和不同高度展開立體建模，還可以完成左右移動(dòng)、前后移動(dòng)等基本動(dòng)作；動(dòng)畫導(dǎo)航是根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的演示路徑，用動(dòng)畫形式進(jìn)行三維模型場景的播放和記錄，并將演示結(jié)果以AVI 格式輸出。不動(dòng)產(chǎn)登記數(shù)據(jù)查詢平臺實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的查詢與統(tǒng)計(jì)，并通過多種方式在三維場景中顯示。該平臺的查詢統(tǒng)計(jì)對象主要包括房屋、土地、戶室和樓棟等，在該功能對應(yīng)頁面進(jìn)行單擊可以在此數(shù)據(jù)空間中高亮顯示查詢結(jié)果。在此管理平臺上，使用者可以按照自己的需要，對其進(jìn)行分區(qū)，并對分區(qū)的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。假定對不動(dòng)產(chǎn)抵押查封情況進(jìn)行了區(qū)域分析，可以在三維場景中將該房屋的查封抵押信息或空間分布信息顯示出來，從而可以看到該區(qū)域中特定房屋的所有權(quán)信息和房屋狀態(tài)。根據(jù)最終構(gòu)建的城市實(shí)景三維不動(dòng)產(chǎn)登記管理平臺能夠滿足用戶對于不動(dòng)產(chǎn)信息的分析和挖掘需求，進(jìn)而增加不動(dòng)產(chǎn)登記管理在三維空間的利用價(jià)值。

圖3 城市實(shí)景三維不動(dòng)產(chǎn)登記管理平臺構(gòu)建流程圖

4 結(jié)語

數(shù)字化城市發(fā)展速度的加快使得不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)在二維平臺中已經(jīng)不再滿足查詢需求，針對當(dāng)前不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)在二維模型中具有的缺陷，本研究首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后基于實(shí)景三維模型技術(shù)構(gòu)建不動(dòng)產(chǎn)登記管理平臺，并對不同板塊的功能進(jìn)行了測試。此外，研究還介紹了城市不動(dòng)產(chǎn)登記管理平臺數(shù)據(jù)的三維展示、查詢統(tǒng)計(jì)、分戶查詢、查封分析、信息更新和運(yùn)維管理6 項(xiàng)核心功能。用戶可以根據(jù)自身需求在所搭建的不動(dòng)產(chǎn)登記管理平臺中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效利用。所構(gòu)建的平臺不僅具有高精度特點(diǎn)，可以反映不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)的真實(shí)情況，還能解決不動(dòng)產(chǎn)登記中的各類問題，因此，具有很好的應(yīng)用前景。