1、地理信息系统在城镇地籍测量中的运用摘要:随着科学技术的发展，城镇地籍测量的方法和技术也得到了不断的进步和更新。本文就地理信息系统技术在城镇地籍测量中的应用进行探讨，对地籍管理信息系统的数据来源、系统架构及系统功能等等方面进行阐述，为更好地将地籍管理信息系统应用于城镇地籍测量中提供参考。 关键词:地籍测量；地理信息系统；数据来源；查询功能 中图分类号：O4-34 文献标识码：A 文章编号： 1 前言 地籍测量是测定和调查土地及其上附着物的权属、位置、质量、数量和利用现状等基本状况的测绘工作，属于工程测量的一部分。城镇地籍测量工作是一项系统而复杂的测绘工程，特别是随着城市化进程的不断发展，对地籍测
2、量工作提出了更高的要求。随着计算机科学技术的发展，地理信息系统（Geographic Information System，简称 GIS）已在城镇地籍测量中得到了越来越广泛的应用。 2 三维地籍与二维地籍关系与区别 作为一个现代地籍系统，应该能够体现出一个原则，即不动产权利始终授予人们享有立体空间的权利而不仅仅是平面上的权利，否则土地的利用就无从谈起，不能充分满足实际需要的地籍模式有必要进行变革。三维地籍在地籍的概念中引入了三维产权(空间产权)的含义，它在制定城市规划和社会经济发展规划提供依据方面比二维地籍更具有优势，是土地利用空间多元化发展的必然结果，同时符合地籍多用途功能实现的要求。 三维
3、 GIS 与二维 GIS 一样，需要具备最基本的空间数据处理功能，如数据获取、数据组织、数据操纵、数据分析和数据表现等。相比于二维 GIS，三维 GIS 具有以下优势： 1)空间信息的展示更为直观。从人们懂得通过空间信息来认识和改造世界开始，空间信息主要是以图形化的形式存在的。然而，用二维的图形界面展示空间信息是非常抽象的，只有专业的人士才懂得使用。相比二维 GIS，三维 GIS 为空间信息的展示提供了更丰富、逼真的平台，使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化，人们结合自己相关的经验就可以理解，从而做出准确而快速的判断。毫无疑问，三维 GIS 在可视化方面有着得天独厚的优势。虽然三维 GIS
4、 的动态交互可视化功能对计算机图形技术和计算机硬件也提出了特殊的要求，但是一些先进的图形卡、工作站以及带触摸功能的投影设备的陆续问世，不仅完全可以满足三维 GIS 对可视化的要求，还可以带来意想不到的展示和体验效果。 2)多维度空间分析功能更加强大。空间信息的分析过程，往往是复杂、动态和抽象的，在数量繁多、关系复杂的空间信息面前，二维 GIS的空间分析功能常具有一定的局限性，如淹没分析、地质分析、日照分析、空间扩散分析、通视性分析等高级空间分析功能，二维 GIS 是无法实现的。由于三维数据本身可以降维到二维，因此三维 GIS 自然也能包容二维 GIS 的空间分析功能。三维 GIS 强大的多维度
5、空间分析功能，不仅是 GIS 空间分析功能的一次跨越，在更大程度上也充分体现了 GIS 的特点和优越性。 构建三维地籍管理信息系统(以下简称系统)，不仅是对国土资源与房屋管理局“一张图”管理、土地管理精细化及二维地籍图运用的延伸，还是对三维地图与城镇地籍管理相结合的综合应用，该系统还具有表达上的直观性，交互操作的灵活性等特点，为国土资源部门提供了一个直观、多用途的智能化工作平台。 本文以三维地籍管理信息系统(以下简称三维地籍系统)为例，提出了构建一种基于三维地理信息技术的地籍管理信息系统的方法。 3 三维地籍信息系统建立的技术支撑 地理信息系统、卫星遥感和航空摄影技术经过了数十年的发展，目前在
6、建立三维地籍管理信息系统上已经具备了以下成熟的技术： 1)三维数字地面模型最初作为一个三维空间信息表达方式，不仅能够表达三维地表模型，还可以在上面叠加矢量空间数据和影像数据，以及三维地物模型。 2)卫星或航空摄影能提供高分辨率遥感影像的数据采集手段，采用卫星遥感如 QuickBird 能够提供分辨率为 0.61M 的卫星影像，航空摄影能够提供分辨率更高的影像，高分辨率的影像也能提供更为直观的地物景观，数字地面模型和影像数据以及矢量可以融合表达。 3)目前市场上主流的地理信息系统平台软件，如 ArcGIS，已具备了建立、展示数字地面模型的功能，包括实现将影像、二维平面及三维地物模型叠加在三维数字
7、地面模型上进行浏览、漫游的功能。 基于以上技术条件，可以认为实现三维地籍管理信息系统的技术条件已经成熟。虽然在法律上没有对三维权利建立完整的体系，但三维地籍是未来地籍发展的趋势。它将在社会、经济发展中发挥越来越大的作用，不断促进土地的集约利用和不断完善土地市场。 4 数据来源 三维地籍数据库数据源分为三类：一是三维地形数据，该类数据由数字高程模型(DEM)与数字正射影像图(DOM)融合而成；二是三维地物数据，该类数据一般以二维矢量数据、地物高度数据及地物实景照片为基础，使用三维建模软件建模而成。三是地籍数据，该类数据主要包括带有高程信息的宗地、界址点、界址线、测量控制点、房屋等地籍要素的三维数
8、据。其构成如图 1 所示。 图 1 三维地籍数据库数据构成及来源 其中，数据高程模型根据外业对所有点的高程测量，通过 ArcGIS 的3DAnalyst 功能对所有高程点创建数字高程模型。数据正射影像通过ArcGlobe 从 Esri 公司的影像库中下载。二维矢量数据、地物高度数据、地物实景照片直接从外业测量和地籍调查获得。 在三维建模之前，需要对建模所需的源数据进行预处理，以保证建模工作的有序进行。预处理的内容包括纠正二维矢量数据空间位置的偏差与错位，制作表面纹理，闭合处理建筑物的轮廓线以及将处理好的建筑物数据与楼高标注信息进行空间关联等。 5 系统体系结构 三维地籍管理系统采用基于 Arc
9、Engine 技术的集成开发模式，以Windows 系列平台为操作系统，以 Microsoft Visualstudio.NetIDE 为编程开发环境。系统的数据层利用 ArcGIS 的 Geo Database 数据模型进行二维和三维空间数据的统一管理。 系统开发框架如下图 2 所示，数据层采用 PGDB 和 Oracle Database结构。 图 2 系统开发框架 本系统是在获取三维城镇地籍要素的基础上，采用软件的形式满足城镇地籍信息管理的需要，在二维城镇地籍系统的基础上增加三维真实场景展示和三维信息的查询统计分析等功能。下图体现了整个三维系统建设过程中，软件系统所处的位置以及所能提供的
10、功能。 图 3 系统总体架构 6 系统功能 为实现城镇地籍数据空间组织和查询，虚拟现实展现、数据管理与分析的需要，系统提供以下功能：三维展示功能、三维查询分析功能和地籍信息管理基本功能。 6.1 三维场景展示 提供三维真实场景展示功能，提供放大、缩小、漫游、导航、飞行等基本空间浏览功能，主要包括以下几个方面：1)放大和缩小操作；2)全图操作；3)导航模式；4)飞行模式；5)移动操作；6)旋转操作。 6.2 三维信息查询与分析 (1)属性查询功能 属性查询是指在三维可视化场景中动态交互的进行地物属性信息的双向查询，包括显示选中地物名称等属性信息，显示三维场景中各种地物的名称、信息及三维空间坐标，
11、或已知地物的属性信息，对三维场景中的该属性地物进行定位查询等。 属性查询应立足于国家城镇地籍标准，提供对于宗地扩展属性查询、扫描件查询、图形属性的自定义条件查询功能。 (2)分析 可以实现基于 DEM 和 Model 的三维空间距离量算、地表距离量算、面积量算、地表面积量算等分析功能，在满足国土业务需求的同时，也可以用于工程、规划、水利等行业的基本应用。 (3)交互式定位功能 包括以下几个方面，可以缩放到某一具体图层，在查询到某些空间要素后，可以缩放到该要素的具体位置；列出该地区一些标志性建筑或者地址，然后可以快速定位到该处；通过对宗地权利人、坐落或地号的模糊查询，进行快速定位；标签功能，可以
12、创建标签，之后按照标签位置进行快速定位。 (4)二维与三维数据联动 比如在二维视图与三维视图中进行目标(如建筑物)属性信息查询的时候，相对应的三维场景或二维地图中的同一目标高亮显示。 6.3 地籍信息管理 (1)数据统计与计算功能 根据数据成果统计出地类现状汇总表，可以根据宗地进行统计和根据图斑进行统计；根据数据成果统计城镇土地强度表，提供城镇宗地容积率、密度计算，城镇房屋隶属宗地计算，提供宗地椭球面积、平面面积、表面面积计算。 (2)专题图功能 根据数据成果产生各种基于宗地的专题图，包括宗地土地用途专题图、宗地权属性质专题图、宗地土地级别专题图、宗地使用权类型专题图等。 (3)图件输出功能
13、输出宗地图，地籍图，分幅索引图，三维宗地示意图等。 (4)空间分析功能 空间分析包括叠置统计分析，宗地区域分析、缓冲区分析、邻宗地分析，以上分析是基于二维的；三维的空间分析主要包括等值线分析、坡度坡向分析等。 7 结束语 虽然目前地理信息系统技术的应用还存在不少问题，但可以肯定的是，随着地籍测量技术的应用研究不断深入，地理信息系统将会不断完善，在城镇地籍测量中的应用前景和城市测绘工作中发挥更大的作用。 参考文献 1 张桂英;张桂利;张鹏.浅谈地理信息系统及应用J.内蒙古科技与经济,2012 年 08 期 2 王宝书.浅谈地理信息系统(GIS)的组成及主要功能J.信息与电脑(理论版),2010 年 07 期
