基于“拉伸”式的三维地籍产权体拓扑一致性重建

As an effective tool for confirming and precise managing rights of land and property, 3D cadastre has been one of hot topics in the field of real estate. However, the number of property volume is so enormous in cities, which makes rapid and economical reconstruction of them become the key issue of building 3D cadastre. Considering the shapes of most of the bodies of property volumes are regular and the corresponding floor plans and elevation information are existed, we can reconstruct them by extruding 2D graphics.Our project will focus on topologically consistent reconstruction of property volume based on extrusion. Particularly, the reconstructing process is divided into three steps. First, take the floor plans with DXF format as data source, use their internal topological information, integrate semantic features of graphics, research the algorithms about automatic identification and extraction of 2D property contour of property volume. Second, based on obtained 2D property contoures, study topologically consistent reconstruction methods of property volume for multi-storey type and polygon with hole type based on extrusion and obtains discrete face set. At last, on the basis of previous works, analyze characteristics and internal relations of discrete face set, propose the algorithm of automatically tracing body based on discrete face set. By the above research, we can implement fast reconstruction of property volumes and provide economical and speedy methods for spatial data acquisition and modelling of 3D cadastre.Futhermore,technical support is provided to protect lawful rights and interests of land users and reduce property rights disputes of real estate.

三维地籍作为空间确权与产权精细管理的有效工具已成为当前地籍与房产领域的研究热点之一。然而，城市中产权体的数量巨大，如何快速、经济对其重建是建立三维地籍的关键。鉴于产权体多为规则体，且有对应的楼层平面图和高度信息，可采用"拉伸"二维图形的方式重建。本项目拟研究基于"拉伸"式的产权体拓扑一致性重建，分三步：①以DXF格式的楼层平面图为数据源，利用其内在拓扑信息，综合图形语义特征，提出产权体二维权属轮廓线自动识别与提取算法；②基于获取的二维边界线，探明基于"拉伸"式的多楼层型与带洞型产权体的拓扑一致性重建方法，获取产权体的离散面集；③在前一步基础上，分析离散面的特征与内在联系，提出基于离散面的自动寻体算法；从而实现产权体的快速重建，为三维地籍空间数据获取、模型构建提供经济、快捷的手段，进而为保障土地利用者合法权益，减少不动产确权纠纷提供技术支持。

产权的精细管理是不动产领域的研究热点之一。产权体作为其登记客体，快速、经济对其重建是实现三维产权精细管理的关键。本项目对基于二维图形的三维产权体重建进行了系统的分析和深入的探索，提出并实现了一系列具有实际应用价值的方法和算法，主要研究内容包括：.（1）提出了基于中线、缓冲圆、面积占比法与逆时针最大角等技术的产权体二维权属轮廓线识别与提取算法。该算法利用中线法提取墙中线，缓冲圆检测窗与阳台，面积占比法识别产权体之间的权属边界，并利用逆时针最大角法追踪单个产权体的二维权属边界。该算法适用于板楼型产权体，可以提取它们的权属边界。.（2）提出了多楼层型与带洞型产权体的拓扑重建方法。针对多层产权空间产权体（包括带洞体）的拓扑重建，分析了产权体的语义内涵与几何特征，并对表达产权体的多面体进行了限定；提出了一种能适于表达产权体（包括带洞体）并支持空间分析与计算的混合三维地籍空间数据模型；基于该模型，提出了基于接合面的纵向拓扑重建与基于约束面的横向拓扑构建算法，实现了多层产权空间产权体的拓扑重建。.（3）提出了基于约束面的离散面自动构体算法。“拉伸”后的三维数据表现为一组通过边相互关联的散碎面，还没有体的概念。以“拉伸”的结构图中二维权属边界线围成区域为约束面，将散碎面向水平面投影，检测散碎面与约束面的关系，可获知那些面是约束面的衍生品，并将它们按照所提出的模型组织成体。.（4）提出了3D 9+-交模型。针对三维带洞体拓扑关系的表达问题，提出使用五值{0,1,2,3,4}代替9-交模型中的二值{0,1}，通过引入TRCR模型宽边界思想与9+-交模型嵌套矩阵思想，提出了3D 9+-交模型，该模型可以表达带多个洞的三维产权体之间的空间拓扑关系。.（5）研发了三维产权精细管理系统软件。该软件在Skyline的基础上二次开发，采用C++编写，使用Oracle数据库存储数据，可以实现产权体的生成、管理、模型导出等功能。.本项目取得的研究成果主要有：（1）已发表科技论文6篇，待发表论文6篇。（2）研发了三维产权精细管理软件。（3）培养硕士一名。