面向产权语义空间的三维空间对象建模及可视化研究

Fast economic growth and rapid urbanization have driven the three-dimensional utilization of urban land use. The existing registration and management of property (or estate) based on 2D parcels or building plans could not clarify the spatial extent and boundary of a property at the third dimension, which thereby could not meet the technical requirements by the emerging unified-registration system of cadastre and house property. Therefore, a technical system is urgently needed for enabling registration and management of integrating cadastre and house property, where the 3D object modeling for space of property semantics and the 3D visualization are the key issues which are among the challenging research topics acknowledged by the international research community (FIG) of 3D cadastre or 3D property management. This study aims at building a vector-boundary 3D object data model enabling description integrated 3D property object including land and house in the unified framework of property registration, by investigating into 3D geometric objects of the space of property semantics and defining the spatial relationship between the objects. A 3D spatial computational technique is implemented based on the 3D model and 3D visualization is designed for the 3D property objects. On the basis of the study, the principle and approach of 3D property space modeling which overcome the difficulty in representation of "non-manifold" and "half-open" space, are probed for fitting to the management of the unified registration of integrating land and house property and provide with an enabling theory and technique for administration of land and house in urban planning and construction.

社会经济增长和快速城市化进程促进了城市土地空间利用的立体化，但是，基于平面二维图的土地和房屋的产权登记技术不能明确界定产权的三维空间和范围，因而，不能满足目前我国正在推进的产权统一登记体系建设的需求，因此，迫切需要研究支持此体系建设的产权三维空间管理技术，其中，产权语义空间的三维对象建模和三维可视化技术是其核心研究内容，也是FIG三维地籍及产权信息管理技术领域的研究热点。本课题将在我国房地产产权的登记和管理体系框架内，通过对产权语义空间的三维几何形态归纳以及空间关系的定义，形成基于矢量边界的三维数据模型，描述产权三维空间对象及其空间关系，研究房地产权合一管理需要的三维空间计算方法和可视化关键技术，在理论和技术层面上突破目前三维模型在表达"非流形"和"半开"空间结构上局限，构建一套可以满足产权三维空间管理业务需求的三维产权空间建模原理和方法，为城市规划与建设中的房地产权三维空间管理提供坚实的

社会经济增长和快速城市化进程促进了城市土地空间的立体化利用，从而对不具备定义第三维空间界限的，基于平面二维图的土地和房屋产权登记技术提出了严峻的挑战，成就了在地理信息科学与不动产管理交叉领域探讨三维地籍技术的国际前沿研究方向。国际测量师协会（FIG）近十多年来一直将三维地籍及产权三维信息建模作为解决不动产权立体化管理的瓶颈和热点课题。为了适应我国产权统一登记技术体系建设的发展，本项目面向产权立体化和精细化管理的迫切需求，重点探讨了产权语义空间的结构、产权语义对象的空间形态及其三维表达、建筑物三维对象拓扑关系以及可视化等理论方法和技术；以通用国际技术标准ISO 19152-2012 “地理信息-土地管理领域模型”(LADM)为基础概念模型，以开放地理空间信息联盟（Open Geospatial Consortium -OGC)开发的、具有广泛通用性的城市建筑物信息模型CityGML（The City Geography Markup Language）为实施和原理验证平台，以具有复杂产权语义关系的公寓产权为对象，建立了产权语义空间的三维对象模型、开发了面向建筑物单元结构的三维拓扑表达及数据组织算法和基于体素的三维对象可视化技术。.项目成果从原理上突破了目前三维产权建模方法仅限定于同性产权空间对象的瓶颈，将LADM概念模型扩展到适应复杂异性产权空间的建模范围；构建的语义-几何拓扑关系表达模型，从几何对象和语义对象两个层面，化解了产权空间对象中几何对象“非流形”与语义对象“流形”的矛盾，为产权单元内部结构的三维数据自动组织与维护提供了有效的技术；开发的基于体素三维实体可视化技术，跨越了三维表面可视化不能透视三维产权空间内部结构的技术屏障。这些成果，将面向产权对象管理的产权语义空间建模原理和技术从二维拓展到三维，从产权三维空间表面伸展到三维空间内部结构，为不同类型的产权空间统一三维实体建模和产权空间精细化管理提供了坚实有效的方法和实施关键技术。