三维地籍建模技术：促进城市空间集约节约利用，在国家层面落实三维地籍应用

鉴于三维地籍在深圳的成功应用，2020年7月7日发布的《国务院关于做好自由贸易试验区第六批改革试点经验复制推广工作的通知》中要求在全国范围内复制推广“以三维地籍为核心的土地立体化管理模式”。这进一步体现国家层面落实三维地籍应用的思想。

地籍被认为是土地管理系统的核心。地籍图能够完整和全面地表达地块的空间信息，并登记土地相关的权利、限制和责任（rights，restrictions and responsibilities，RRR）。直到今天，世界上大多数国家都在使用以二维宗地为登记单元的地籍管理模式。工业革命以后，城市集聚了大量的人口和产业。为了节约集约用地，城市土地由平面转为立体利用。土地的利用不仅构筑了城市的物理人居环境，也“织造”出了复杂的虚拟三维财产场景。为了保护财产权，人们期望像管理二维宗地一样来管理三维财产权。由于传统地籍通过向地表投影的方式来呈现不动产，其无法容纳垂直空间中复杂、叠置的分层产权。因此，我们面临这样一个困境，即现代建筑技术足以支撑土地的立体化利用，但现有地籍技术却无法有效地管理分层产权，现代土地管理系统需要提升第三维度管理的能力。

▲ 地籍的概念（FIG，1995）

三维地籍概念出现在2000 年，最初的三维地籍国际研讨会于2001 年在荷兰代尔夫特举办。随后，分别于2011 年（第二届）在荷兰代尔夫特，2012 年（第三届）在中国深圳，2014 年在阿拉伯联合酋长国迪拜（第四届），2016 年在希腊雅典（第五届），2018年（第六届）在荷兰代尔夫特，2021 年（第七届）在美国纽约召开研讨会。经过20 年的研究与探索，学界已经积累了大量三维地籍的理论和实践。

三维地籍的国际研究进展

当前，土地管理面临着前所未有的对地上、地下空间使用的增长需求。三维产权形式日益复杂，基础设施的立体交错等都引起了对现有法律、制度和技术的挑战。而城市人口增长率预计到2050 年将翻一番，现有二维土地权利描述的不足将进一步加剧。在过去的十几年中，全球使用三维登记的数量显著增加。然而，三维地籍包含三维立法、三维测量技术、3D RRR 登记、三维宗地管理及验证和发布、三维宗地与现实对象的对应关系等方面，虽然全球50 多个国家拥有成熟的土地信息系统，但目前还没有一个国家拥有完整的三维地籍信息系统。

虽然没有国家考虑完全的三维地籍模式，但当前有几个国家或地区已经确立了运营解决方案，它们至少部分支持三维地籍。而地籍是一个流程，从使用测量技术的数据采集开始，到传输、管理、存储，再到负责机构登记，最后，数据可视化和向用户发布。除了法律和技术方面，特定国家的三维地籍实施还需要与利益相关者（测量员、公证人、银行、政府机构、公众）进行沟通，并做出决策。因此，三维地籍是空间发展链的一部分，相关研究各个阶段都取得了进展。

三维地籍课题组从2006 年开始以深圳市的土地管理案例为基础启动三维地籍研究。经过多年的努力，取得了一些研究成果。

• 在理论上，拓展地籍“宗地”的内涵，提出三维产权体的概念和兼容二/三维地籍的统一数据模型，实现了三维土地权利的有效表达和管理，为二/三维地籍集成管理提供了理论基础和实施逻辑机制，同时为不动产统一登记提供了理论基础和技术框架。

• 在技术上，提出三维地籍产权体拓扑关系自动构建和检验算法，三维产权体分析计算和可视化方法，支撑了土地开发、建设和交易过程中业务环节对产权对象的分析处理。

• 在应用上，研制了相关技术标准，研发了三维地籍管理信息系统，提出并实际验证了二维地籍向三维地籍升级的工程路径。

▲ 三维产权可视化

（应申等著. 北京：科学出版社，2023.12）是已出版的《三维地籍》（应申,郭仁忠,李霖著. 北京：科学出版社，2014.6）的扩展与深化。全书共八章，按照地籍的发展、三维地籍的需求、三维地籍产权体的形式化与表达、数据模型、空间计算与分析、三维产权体构建和三维地籍系统设计与实现、三维地籍可视化的先后顺序来构建全书框架。

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本书由作者整理加工，还得到众多学者的支持。深圳大学郭仁忠教授是中国三维地籍的发起人和践行者，武汉大学李霖教授是三维地籍研究组最重要的成员之一，他们的部分研究生几乎全程参与了我们的研究，他们贡献良多，提出很多建设性建议，对本书的撰写也给予了具体的指导和帮助。本书的出版得到国家自然科学基金面上项目（42071366）支持。

以《三维地籍建模技术》作者为重要成员的三维地籍研究团队从2006 年开始以深圳市的土地管理案例为基础启动三维地籍研究。经过多年的努力，他们在三维地籍理论、技术、应用等方面均取得进展。2012 年，国际测量师联合会（FIG）在深圳顺利召开了第三次三维地籍国际研讨会，他们开发的应用系统在会议上进行现场演示，并得到肯定。

为将最新的研究成果呈现给读者，该团队出版了《三维地籍建模技术》，综合考虑了三维地籍的国内外研究现状和现代信息技术，描述了如何利用现代信息技术来建设有效的土地管理基础设施。通过该书，我希望更多的读者能够认识三维地籍，了解三维地籍，从而更好地推动三维地籍的研究与应用。

郭仁忠

中国工程院院士

2023 年5 月

本文摘编自《三维地籍建模技术》（应申等著. 北京：科学出版社，2023.12）一书“前言”“序”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-076416-4

责任编辑：杨帅英 张力群

本书是作者多年从事3D GIS 和三维地籍的研究成果。全书系统论述地籍的概念与发展、三维地籍的需求和研究进展、三维地籍产权体的形式化与表达、相关数据模型、空间分析与计算、三维产权体构建、三维地籍系统构建，以及三维地籍可视化等内容。

本书既可以作为地理信息科学、地理科学、土地管理、城市规划等专业本科生教材，也可以供相关专业从业人员参考。

（本文编辑：刘四旦）

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