多層次三維地籍產(chǎn)權(quán)體模型的語義表達(dá)研究

湯開文，文小岳

(1．中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長沙410083;2．長沙市國土資源局，湖南長沙410000)

一、引 言

隨著城市建設(shè)速度的加快和人口的增加，城市地表土地利用已趨向飽和，人們對土地的利用擴(kuò)展到對土地縱向空間的利用。登記是不動產(chǎn)物權(quán)公示的技術(shù)手段，科學(xué)合理的登記規(guī)則是土地立體使用趨勢最至關(guān)重要的前提[1?。而基于二維地表的傳統(tǒng)登記將無法清晰地界定不動產(chǎn)的權(quán)利空間，從而無法保護(hù)人們對三維空間的權(quán)利。目前我國面臨登記管理三維地籍物的主要困難是：①我國現(xiàn)行登記制度局限于平面概念，《中華人民共和國物權(quán)法》(以下簡稱《物權(quán)法》)第136條雖確認(rèn)了區(qū)分建設(shè)用地使用權(quán)，但是條款過于簡單，缺乏可操作性;②房屋、土地分別確權(quán)登記，房屋、土地登記機(jī)關(guān)的分離使得房地的產(chǎn)權(quán)主體一致性的原則很難得到執(zhí)行;③房屋所有權(quán)和土地所有權(quán)的分離，使房地一體化登記操作復(fù)雜。

在三維地籍研究方面，國外學(xué)者作了大量的研究，并取得了一些初步成果[2-3]，國內(nèi)學(xué)者則針對我國現(xiàn)行的登記制度，也提出了許多方案。如林亨貴針對房、地分開登記的現(xiàn)狀提出了“房地合一”的三維地籍概念模型[4?;張玲玲以土地和房產(chǎn)等權(quán)利實(shí)體為基礎(chǔ)，給出產(chǎn)權(quán)體定義和“房地合一”的表達(dá)方式[5?。為了適應(yīng)三維地籍的管理，符合2014地籍管理(Cadastre 2014)的設(shè)計(jì)思路，國際標(biāo)準(zhǔn)地理信息技術(shù)委員會(ISO TC211)2009年新修訂了土地管理域模型(LAMD)核心類的定義。但當(dāng)面對日漸增多的地上、地下、室內(nèi)、室外形式多樣的真三維產(chǎn)權(quán)實(shí)體登記與權(quán)利界限確定時(shí)，房地分開登記的方法和管理模式在數(shù)據(jù)信息含量、空間表現(xiàn)、分析能力上的不足越來越明顯，且無法準(zhǔn)確、完整、真實(shí)、直觀地反映權(quán)利人各自用地的空間范圍，無法實(shí)現(xiàn)空間產(chǎn)權(quán)的明晰化管理[5?。如何突破我國不動產(chǎn)管理模式，對產(chǎn)權(quán)體的定義進(jìn)行細(xì)化，逼真表達(dá)各實(shí)體對象之間關(guān)系，從而建立產(chǎn)權(quán)明晰的登記辦法，是問題的關(guān)鍵所在。

二、三維地籍產(chǎn)權(quán)體的定義

三維地籍產(chǎn)權(quán)體是一個與不動產(chǎn)相關(guān)的概念，權(quán)屬獨(dú)立的不動產(chǎn)產(chǎn)權(quán)單元稱為產(chǎn)權(quán)體，它涵蓋了土地和房產(chǎn)空間，是三維登記的客體[5]。其具體定義描述如下：具有固定的地理空間位置或形體，由權(quán)屬界線(面)封閉的、獨(dú)立于主體且權(quán)利獨(dú)立的一塊空間域(不動產(chǎn)產(chǎn)權(quán)單元)，是物質(zhì)實(shí)體和權(quán)利的合成體。通常用抽象后實(shí)體的幾何形體來代表其范圍，但與其相關(guān)的權(quán)利空間則是由相關(guān)法律法規(guī)來確定和解釋。從定義可以看出，產(chǎn)權(quán)體具有以下特征：

1)產(chǎn)權(quán)體是具有固定地理位置的封閉實(shí)體，具有確定的邊界。這些邊界可能是由現(xiàn)實(shí)的自然物圍成，如房屋建筑墻體構(gòu)成的住宅、也可能是由科學(xué)的方法來界定的，如地籍宗地的范圍由界址點(diǎn)、界址線來標(biāo)注。

2)產(chǎn)權(quán)體是不動產(chǎn)產(chǎn)權(quán)單元，是對一定的三維空間或物體的占有(或占用)，或者劃分。但在權(quán)利上，同二維地籍一樣，產(chǎn)權(quán)體可以被轉(zhuǎn)讓、抵押、繼承等，同時(shí)和二維宗地一樣也可能被分割、合并和重組。

3)產(chǎn)權(quán)體并不依賴于地表，可以在地上、地下。

4)產(chǎn)權(quán)體是“房地合一”管理中的最小單元。

綜上所述，三維地籍產(chǎn)權(quán)體可以是一個體宗地、一個套房產(chǎn)，還可以是一個地下車位。具體分為以下幾種類型：①基本管理單元，是一個權(quán)屬單位擁有的產(chǎn)權(quán)單元集合，由一個或多個地理上相鄰或分開的產(chǎn)權(quán)體組成，如一個由多個分布在不同位置的地塊構(gòu)成的農(nóng)場即為一個基本管理單元;②三維宗地，是土地權(quán)屬界線封閉的三維空間，依附于地表的三維宗地稱為地表宗地體，不依附地表、位于地表以上的三維宗地稱為地上體宗地，不依附地表、位于地表以下的三維宗地稱為地上體宗地;③三維地籍物，是指占有一定空間的不動產(chǎn)單元物理實(shí)體，如房屋、地下建筑物、隧道和地鐵、管網(wǎng)等;④分層單元對象，是指地籍物在垂直方向上的產(chǎn)權(quán)劃分，如房屋分層、地下車庫分層;⑤戶單元對象，是指地籍物最小產(chǎn)權(quán)單元層次劃分，如公寓套間、地下車位;⑥ 戶附屬對象，輔以產(chǎn)權(quán)語義等基本屬性信息，在三維空間層面上描述房屋建筑物中每一戶的附屬設(shè)施，如陽臺、挑廊等;⑦公攤對象，產(chǎn)權(quán)單元公攤的基本構(gòu)成單元。產(chǎn)權(quán)體是不動產(chǎn)登記的客體，登記中另外兩個重要內(nèi)容是權(quán)屬對象和權(quán)利人對象。權(quán)屬對象是描述權(quán)利人依法對特定的物享有直接支配和排他的權(quán)利，包括所有權(quán)、用益物權(quán)和擔(dān)保物權(quán)等;權(quán)利人(產(chǎn)權(quán)主)對象是指依法享有房地產(chǎn)權(quán)利的自然人、法人和其他組織。

三、多層次三維地籍產(chǎn)權(quán)體的模型

1．概念模型

為了對外彰顯土地立體空間權(quán)利的存在，本文通過建立一種三維地籍產(chǎn)權(quán)體的管理域模型，統(tǒng)一了土地和房產(chǎn)的登記的技術(shù)框架。模型以基本管理單元作為產(chǎn)權(quán)體、權(quán)限和權(quán)利人3個核心對象類的邏輯關(guān)聯(lián)與紐帶，將產(chǎn)權(quán)體劃分為不同的細(xì)節(jié)層次，詳細(xì)地描述了產(chǎn)權(quán)體的空間關(guān)系、權(quán)屬關(guān)系、幾何關(guān)系，如圖1所示。

圖1 多層次三維地籍產(chǎn)權(quán)體的模型

三維地籍產(chǎn)權(quán)體從管理上、空間上都存在一定的層次關(guān)系，歸納為街坊、三維宗地、三維地籍物、分層單元與戶單元5個空間管理層次。

Level 1：該層次主要考慮地籍管理層次模式的水平層面的劃分，包括行政界線、主要干道、河流等線狀地物封閉的地塊，重點(diǎn)細(xì)化表示界線范圍內(nèi)的詳盡宗地分布信息。

Level 2：該層次是土地管理的基本單元宗地，反映土地利用和權(quán)屬的詳細(xì)情況。

Level 3：該層次的基本元素是單產(chǎn)權(quán)的三維地籍物實(shí)體，沒有內(nèi)部空間的產(chǎn)權(quán)實(shí)體劃分。

Level 4：該層次面向地籍物實(shí)體多產(chǎn)權(quán)的微觀層面，從地籍物的垂直層面入手，對產(chǎn)權(quán)進(jìn)一步明確劃分，并以樓層作為房產(chǎn)建筑的基本對象特征層次，輔以幾何與語義信息。

Level 5：該層次以房產(chǎn)管理中的最小產(chǎn)權(quán)單元劃分層次(戶)為基礎(chǔ)，用于提供詳盡、明晰及直觀的三維產(chǎn)權(quán)表達(dá)。

每個產(chǎn)權(quán)體劃分的層次深度根據(jù)產(chǎn)權(quán)體的權(quán)屬情況而定。若一個三維宗地里面沒有任何地籍物的存在，只需要劃分到第二層次;若有，則需要明細(xì)到下一層，直至權(quán)屬對象是一個單產(chǎn)權(quán)體。以房屋地籍物為例，劃分層次過程如圖2所示。

圖2 產(chǎn)權(quán)體層次劃分過程

三維地籍中的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)種類繁多，因此，在有限的硬件資源條件下，需要盡可能地提高三維模型的顯示速度。多層次三維地籍產(chǎn)權(quán)體的模型不僅是土地和房產(chǎn)管理模式的體現(xiàn)，更是提高三維模型顯示速度的一個重要途徑。

2．空間關(guān)系的語義表達(dá)

空間關(guān)系描述的是空間目標(biāo)間的相對位置關(guān)系，以數(shù)學(xué)或邏輯的方法區(qū)分不同的空間表達(dá)。三維地籍產(chǎn)權(quán)體在空間層次上存在整體與部分之間的組成、相關(guān)等邏輯關(guān)系。為便于空間上的整體管理，面向三維產(chǎn)權(quán)體管理的空間關(guān)系定義為以下幾種語義關(guān)系，見表1。

定義1 位于關(guān)系(locate at)，是指產(chǎn)權(quán)體之間在空間位置上存在的包含關(guān)系，即部分坐落在整體中的空間關(guān)系，在表達(dá)獨(dú)立產(chǎn)權(quán)實(shí)體自身的同時(shí)，可以建立同整體之間的依托關(guān)系。

定義2 聚類關(guān)系(aggregation)，用于描述基本管理單元與單個產(chǎn)權(quán)實(shí)體之間的關(guān)系，用于表達(dá)隸屬于同一權(quán)利人的各產(chǎn)權(quán)實(shí)體之間的空間聯(lián)系，聚類構(gòu)成完整產(chǎn)權(quán)單元主體，進(jìn)而保證權(quán)屬的完整性。

定義3 組成關(guān)系(composed of)，在空間上強(qiáng)調(diào)部分是整體的直接組成單元，整體、部分具有不同的幾何特征。

定義4 方位關(guān)系(direction of)，在空間上強(qiáng)調(diào)三維產(chǎn)權(quán)體與地表的上下方位關(guān)系。

定義5 依附關(guān)系(adhering to)，是指三維產(chǎn)權(quán)體的設(shè)立是否依附地表的關(guān)系表達(dá)。

表1 空間概念的語義表達(dá)

3．權(quán)屬關(guān)系的語義表達(dá)

權(quán)利人對象和權(quán)限對象與產(chǎn)權(quán)體之間有著復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，一個產(chǎn)權(quán)體的權(quán)利人可能是自然人或組織團(tuán)體，可能是一個或多個，擁有的權(quán)限可能是一種或多種。詳盡描述登記實(shí)體與權(quán)利人之間的權(quán)屬關(guān)系，是不動產(chǎn)登記的主要內(nèi)容。為明確三維地籍產(chǎn)權(quán)體管理對象間的這種產(chǎn)權(quán)聯(lián)系，定義如下產(chǎn)權(quán)語義規(guī)則，見表2。

表2 權(quán)屬概念的語義關(guān)系

定義1 關(guān)聯(lián)關(guān)系(attached to)，產(chǎn)權(quán)單元與權(quán)利人之間的直接關(guān)聯(lián)關(guān)系。

定義2 獨(dú)占關(guān)系(owned of)，產(chǎn)權(quán)單元與權(quán)利人之間一一對應(yīng)關(guān)系。

定義3 共享關(guān)系(shared with)，一組權(quán)利人共同享有同一個產(chǎn)權(quán)單元的權(quán)利關(guān)系。

定義4 相鄰關(guān)系(neighbourhood)，不動產(chǎn)的相鄰各方在行使所有權(quán)或其他物權(quán)時(shí)，因相互間應(yīng)當(dāng)給予方便或接受限制而發(fā)生的權(quán)利義務(wù)關(guān)系。

定義5 成員關(guān)系(member of)，權(quán)利人和權(quán)利人組之間的復(fù)合關(guān)系，權(quán)利人作為對權(quán)利人組的一個成員，擁有產(chǎn)權(quán)體的一定份額，稱為權(quán)利份額。

4．幾何實(shí)體拓?fù)潢P(guān)系的語義表達(dá)

地籍?dāng)?shù)據(jù)建模是針對地籍產(chǎn)權(quán)體的實(shí)體建模、產(chǎn)權(quán)單元和空間分析的語義表達(dá)，不但要描述其幾何形態(tài)，更要描述其拓?fù)潢P(guān)系。三維數(shù)據(jù)的幾何形態(tài)包含5種對象要素：點(diǎn)對象、線對象、面對象、實(shí)體對象和組合對象，相應(yīng)的拓?fù)浠ㄍ負(fù)涔?jié)點(diǎn)、弧段、面元或三角形和體。在地籍管理中，為了表達(dá)一些復(fù)雜的產(chǎn)權(quán)體，將基元定義為界址點(diǎn)、界址線、界址面(三角形)、體域、產(chǎn)權(quán)體，形成層次上的拓?fù)溥f進(jìn)和關(guān)聯(lián)關(guān)系(如圖3所示)。通過這種層次樹關(guān)系圖，可以將復(fù)雜的產(chǎn)權(quán)體轉(zhuǎn)換為由簡單體構(gòu)成、體域由界址面構(gòu)成、界址面由界址線構(gòu)成、界址線由界址點(diǎn)構(gòu)成的5組拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)。該方法建立起來的拓?fù)潢P(guān)系明確，層次分明，能大大降低軟件法實(shí)現(xiàn)難度，并具有較高的空間查詢和分析效率。但是，為了建立幾何對象間這些空間拓?fù)潢P(guān)系，需要對模型中的界址點(diǎn)、界址線、界址面和體等作出以下語義規(guī)則進(jìn)行約束：

定義1 共享關(guān)系(shared with)，即相鄰接的界址線、界址面、體都會分別共享界址點(diǎn)、界址線和界址面。同一界址點(diǎn)可以被多個界址線共享，同一界址線也可以被多個界址面共享。

定義2 不相交關(guān)系(non-intersect)，即界址線之間、界址面之間、體域之間不能相交。界址線之間相交時(shí)，在交點(diǎn)處增加一個界址點(diǎn)，形成新的界址線;界址面除了相交于公共界址線外，不能有任何的相交關(guān)系;體與體不能相交，只能相離或相鄰。

定義3 方向性(directivity)，界址線具有方向性，由起點(diǎn)指向終點(diǎn)。

定義4 正負(fù)性(plus-minus)，界址面具有正負(fù)性，以指向所包圍的體域方向?yàn)檎h(yuǎn)離所包圍的體域?yàn)樨?fù)(右手法則)[7?。

圖3 三維幾何實(shí)體層次關(guān)系圖

四、試驗(yàn)分析

本文基于Skyline三維軟件，以某地地籍?dāng)?shù)據(jù)為例，表達(dá)了多層次三維地籍產(chǎn)權(quán)體模型。試驗(yàn)中的產(chǎn)權(quán)實(shí)體類型細(xì)分為3類：住宅小區(qū)、辦公區(qū)、綜合大樓和騎樓，如圖4(a)、(b)所示。其中，宗地1為一個住宅小區(qū)，共有140戶，140戶權(quán)利人組成的權(quán)利人組對宗地1范圍的土地和空間擁有使用權(quán)，每個權(quán)利人對每一戶擁有房產(chǎn)所有權(quán)，登記層次到戶;宗地2為一個開發(fā)公司的辦公區(qū)權(quán)利人，該公司對宗地2范圍的土地和空間擁有使用權(quán)，對范圍內(nèi)的地籍物擁有所有權(quán)，登記層次到棟;宗地3為一個綜合大樓，有兩層車庫、4層商場以及16層住宅，不動產(chǎn)登記時(shí)，車庫登記到每個車位、商場登記到層、住宅登記到戶。

為進(jìn)一步詳細(xì)表達(dá)基于本文模型的三維地籍管理典型應(yīng)用，以綜合大樓為例建立了詳細(xì)的模型，圖4(c)、(d)、(e)、(f)依次表達(dá)三維宗地、三維地籍物、分層單元與戶單元4個空間管理細(xì)節(jié)層次，各層次間建立邏輯關(guān)聯(lián)并集成于三維地籍環(huán)境。若張三在該棟建筑物擁有一層商場、一套房產(chǎn)和一個車位，可以通過如下的語義關(guān)系描述其產(chǎn)權(quán)關(guān)系。

1)圖4(c)所示為三維宗地，宗地3依附地表，占用了地上與地下兩部分空間，宗地3與宗地2有相鄰關(guān)系——建筑采光權(quán)。張三作為權(quán)利人組的成員，共享該宗地的空間使用權(quán)利，擁有5%的權(quán)利份額。

2)圖4(d)所示為實(shí)際產(chǎn)權(quán)中三維地籍物——建筑物，建筑物位于三維宗地范圍內(nèi)，張三與其他權(quán)利人組共享建筑物的電梯井所有權(quán)。

3)圖4(e)所示為分層單元——一層商場，一層商場是整棟建筑物組成部分，張三獨(dú)占一層商場。

4)圖4(f)所示為戶單元——一套房產(chǎn)，一套房產(chǎn)是本層單元的組成部分，張三獨(dú)占該房產(chǎn)單元，與本層的其他權(quán)利人組共享該層的走道。張三的一層商場、一套房產(chǎn)和一個車位聚類為一個基本管理單元，張三擁有獨(dú)占權(quán)利。

五、結(jié)束語

三維不動產(chǎn)的登記是土地利用立體化管理中迫切需要解決的問題，涉及法律和管理問題，更重要的是技術(shù)層面上也存在瓶頸，這雖然已引起各個方面的高度重視，但遺憾的是，到目前為止尚沒有完善的方案和成熟的技術(shù)。本文根據(jù)三維地籍產(chǎn)權(quán)體定義，結(jié)合土地和房產(chǎn)登記管理的需要，對三維地籍產(chǎn)權(quán)體進(jìn)行了詳細(xì)的分類表達(dá)，建立了多細(xì)節(jié)層次的表達(dá)模型，為三維“房地合一”的管理提供了統(tǒng)一的語義表達(dá)，是對現(xiàn)行的不動產(chǎn)管理技術(shù)的升級和超越。針對不動產(chǎn)的動態(tài)特征，建立三維地籍產(chǎn)權(quán)體的動態(tài)模型，并研制實(shí)用三維空間分析與可視化工具，是后續(xù)研究的主要問題。

圖4 模型應(yīng)用圖示

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