基于三維場景的自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記的處理與實現(xiàn)

李曉衛(wèi)，朱 琳，王向?qū)?/p>

（蘭州市勘察測繪研究院，甘肅 蘭州 730030）

1 研究背景

工作底圖是自然資源確權(quán)登記工作的基礎(chǔ)，按照《自然資源確權(quán)登記指南》要求，工作底圖應(yīng)根據(jù)自然資源的類型，在高分辨率遙感影像或正射影像的基礎(chǔ)上，疊加確權(quán)登記區(qū)域全國國土調(diào)查成果、自然資源專項調(diào)查成果、集體土地所有權(quán)確權(quán)登記成果、國有土地使用權(quán)確權(quán)登記成果以及公共管制和特殊保護等數(shù)據(jù)進行制作［1］。

傳統(tǒng)工作底圖制作完成后，各圖層之間相互疊加，圖層之間的邊界線互相交錯，根本無法判讀清各圖斑的邊界范圍，疊加后成果如圖1所示，無法滿足工作底圖應(yīng)具備的識圖要求。

圖1 自然資源確權(quán)二維工作底圖

通過三維場景的建立，工作底圖不僅僅是一張二維的、平面的視圖產(chǎn)品，而且不同成果疊加在與現(xiàn)實世界同樣視角的“三維底圖”中，利用無人機航飛獲取傾斜影像，基于三維模型生產(chǎn)方法建立傾斜三維模型成果［2］，疊加正射影像與數(shù)字高程模型，建立工作區(qū)域高精度三維場景。各類界線及面狀要素邊線采用不同顏色和線型進行配置，并根據(jù)需要標注面要素屬性，各種要素線型及標注樣式按照地籍調(diào)查底圖模板文件進行統(tǒng)一，最終將所有要素根據(jù)三維場景進行表面賦值，將各種要素貼在場景表面，三維場景建立技術(shù)方案，如圖2所示。

圖2 三維場景建設(shè)技術(shù)路線

收集DOM 數(shù)據(jù)并以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進行影像數(shù)據(jù)鑲嵌、坐標轉(zhuǎn)換、地圖瓦片切片等工作，生產(chǎn)DOM影像數(shù)據(jù)服務(wù)，將接收的DOM 數(shù)據(jù)進行自動鑲嵌，獲取分任務(wù)區(qū)的鑲嵌數(shù)據(jù)集，鑲嵌后的分任務(wù)區(qū)的DOM 數(shù)據(jù)，進行坐標轉(zhuǎn)換，經(jīng)過鑲嵌、坐標轉(zhuǎn)換后的DOM 數(shù)據(jù)，利用多任務(wù)地圖切片技術(shù)，進行地圖瓦片切片，并利用合并工具，完成所有任務(wù)區(qū)瓦片的合并。

將接收的DSM 數(shù)據(jù)進行自動鑲嵌，獲取分任務(wù)區(qū)的鑲嵌數(shù)據(jù)集，將鑲嵌后的DSM 數(shù)據(jù)，進行坐標轉(zhuǎn)換，經(jīng)過鑲嵌、坐標轉(zhuǎn)換后的DSM數(shù)據(jù)，保存三維場景數(shù)據(jù)后，利用切地形瓦片功能，獲取DSM地形瓦片數(shù)據(jù)。

項目接收的傾斜數(shù)據(jù)為osgb 數(shù)據(jù)格式，為了更好地顯示和加載傾斜攝影數(shù)據(jù)，將osgb 格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為S3M傾斜數(shù)據(jù)。

接收矢量數(shù)據(jù)格式以shp為主，坐標系統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為CGCS2000 坐標系。將接收到的矢量數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)集的添加到一個地圖窗口中，為了讓數(shù)據(jù)更加友好地展示，按照點、線、面、地形的順序自上而下地對圖層進行順序的調(diào)整，在圖層屬性中對每一個圖層進行單獨設(shè)置。

工作底圖中要全面保留確權(quán)登記區(qū)國土調(diào)查成果中的行政區(qū)劃與界線，地類圖斑［3］。地類圖斑面不填充，只保留圖斑注記。

在工作底圖制作環(huán)節(jié)中根據(jù)確權(quán)登記區(qū)區(qū)域特點有目的性、有針對性地提取收集全民所有和集體所有之間的邊界，全民所有、不同層級政府行使所有權(quán)的邊界，不同集體所有者的邊界，不同類型自然資源的邊界的界線信息，并將這些界線信息展示在工作底圖上，如圖3所示，用于后期的登記單元預(yù)劃分、內(nèi)業(yè)調(diào)查、外業(yè)補充調(diào)查等一系列工作。

圖3 三維場景中的工作底圖

2 應(yīng)用方向

2.1 在路線規(guī)劃中的應(yīng)用

依據(jù)蘭州市自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記工作方案安排，在2021年度對蘭州市市級管理的13條河流、3處自然保護地、市級管理的濕地和市生態(tài)林業(yè)試驗總場開展確權(quán)登記工作。市級河流、自然保護地分布于蘭州市三縣五區(qū)，市級河流跨度大、自然保護區(qū)森林、植被茂密、地形復(fù)雜，傳統(tǒng)二維影像成果無法清楚、直觀地用于確權(quán)工作的總體規(guī)劃與部署。使用現(xiàn)實性最高的遙感衛(wèi)星影像生產(chǎn)的正射影像成果與全市域數(shù)字高程模型，疊加路網(wǎng)信息，通過三維場景的建立，可快速、直觀地將整個市域的自然資源調(diào)查對象展示在計算機上，在內(nèi)業(yè)環(huán)境下對調(diào)查區(qū)域有更加清晰地認識與判斷。

2.2 數(shù)據(jù)疊加分析應(yīng)用

自然資源確權(quán)登記工作涉及部門眾多，資料來源廣泛、形式多樣、成果繁雜。資料主要來源于市自然資源局、市生態(tài)環(huán)境局、市水務(wù)局、市林草局、市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、各保護區(qū)管理局、各區(qū)縣地方政府及各區(qū)縣自然資源局等部門。

收集的資料主要有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、集體土地所有權(quán)調(diào)查成果、各類自然資源調(diào)查成果、各類自然資源所有權(quán)和使用權(quán)等不動產(chǎn)登記成果、各部門的公共管制要求和特殊保護規(guī)定等資料及確權(quán)登記區(qū)域的管理或保護審批資料。

不同部門、不同精度、不同認知的海量參考數(shù)據(jù)疊加到同一底圖上就會出各種問題，不同部門對同一地物的定義不同就會產(chǎn)生重復(fù)統(tǒng)計，不同部門的成果圖層就會疊加到一起產(chǎn)生分歧，林業(yè)部門認定為森林、同一地塊又是草原圖斑。

在與各部門對接中僅靠一張高分辨率正射影像無法將矛盾區(qū)域表達清楚，無法在圖紙上統(tǒng)一思想后只能去實地現(xiàn)場勘察，加大了時間進度與工作難度。通過低空無人機航攝、計算機集群算力、傾斜三維模型等先進的生產(chǎn)技術(shù)，可以將現(xiàn)實場景一比一還原于計算機中，疊加各部門之間的數(shù)據(jù)成果，內(nèi)業(yè)找出疊加區(qū)域，不同部門在會議桌前可將實地情況了然于胸，解決不同數(shù)據(jù)之間的矛盾之處。

2.3 在預(yù)劃單元界線中的應(yīng)用

自然資源統(tǒng)一確權(quán)中基于工作底圖，預(yù)劃自然資源登記單元，確定登記范圍。

已有堤壩段水流范圍界線按照堤壩外圍邊線劃定；有多層防護堤壩時，根據(jù)水流洪水范圍線，在護堤地內(nèi)預(yù)劃水流登記單元界線。無堤壩段水流登記單元界線根據(jù)收集水流登記單元洪水范圍線，在設(shè)計洪水位范圍內(nèi)以地方政府確認的水域岸線作為登記單元范圍界線，或選擇具有明顯特征的地形地貌劃分，如陡坎、斜坡等地物頂部邊線作為登記單元界線。正在修建堤壩的水流登記單元界線收集設(shè)計施工圖紙，依據(jù)堤壩設(shè)計范圍外邊線劃分登記單元界線，等堤壩完工后進行實地核實，若實際與設(shè)計相符，界線不再變更；若實際與設(shè)計界線不相符，按照實際量測界線對登記單元界線進行變更。水流登記單元兩側(cè)或一側(cè)為懸崖峭壁時，水流登記單元界線按照崖底界線劃定，如圖4所示；若為緩坡時，按照最高水位線進行劃定。

圖4 水流在崖底圖

預(yù)劃界線的劃定直接依賴于地形，依靠地形集三維場景，可清楚的判定堤壩的壩頂壩底、陡坎的坎上與坎下、斜坡的坡頂與坡底。

2.4 與水利資料位置關(guān)系的對比應(yīng)用

水利資料主要包括水流、湖泊等統(tǒng)計資料，第一次全國水利普查、水資源調(diào)查評價等歷史資料、河道確權(quán)劃界成果，河流、湖泊堤防、水域岸線和管理范圍資料，取水許可證等。

水利資料主要用于：

（1）水流確權(quán)登記單元邊界的預(yù)劃；

（2）水流確權(quán)登記單元內(nèi)水資源數(shù)量和質(zhì)量的統(tǒng)計，信息提取和關(guān)聯(lián)；

（3）水流確權(quán)登記單元與取水與許可證相關(guān)信息的關(guān)聯(lián)

（4）水流確權(quán)登記單元與水資源管理范圍界線的劃定，管理信息的提取與關(guān)聯(lián)；

水利資料尤其是河洪道劃界成果直接影響著預(yù)劃單元的劃定任務(wù)，然而河洪道劃界成果的精度卻存在一定的問題。劃界成果與三維場景疊加后通過矢量數(shù)據(jù)的高程處理，讓劃界成果緊貼三維場景模型，發(fā)現(xiàn)劃界成果的高程信息與驗收資料中的斷面成果存在很大出入，斷面成果為連續(xù)的高差遞增或者遞降趨勢，而實際情況則是劃界成果一會位于河道中央，一會位于陡坎之上。此情況就應(yīng)與水務(wù)部門溝通解決，修改河洪道劃界成果，而不是直接沿用此成果。

2.5 現(xiàn)場指界中的應(yīng)用

自然資源確權(quán)登記地籍調(diào)查以自然資源登記單元為基本單位，充分利用已有權(quán)屬資料、專項調(diào)查、管理管制等成果資料，采用以內(nèi)業(yè)為主、外業(yè)補充調(diào)查的方式，全面查清登記單元權(quán)屬狀況、自然狀況以及公共管制情況等，為登記單元審核登記提供基礎(chǔ)調(diào)查依據(jù)。

分析收集到的已有權(quán)屬資料，發(fā)現(xiàn)可能登記錯誤的情況，如將河流登記為集體所有的，需要進行權(quán)屬補充調(diào)查，進行現(xiàn)場指界工作，填寫地籍調(diào)查表與權(quán)屬界線協(xié)議書。

現(xiàn)場指界也需要采用內(nèi)業(yè)為主的方法進行，即在室內(nèi)進行指界，盡量少去或者不去現(xiàn)場，依靠正射影像成果多數(shù)土地權(quán)利人無法判斷山脊、山谷、坎上坎下等與高程信息有關(guān)的地物，讓指界工作無法繼續(xù)進行。土地權(quán)利人通過三維場景，可直觀清晰的指出自己所有的權(quán)屬邊界范圍，出錯與返工的情況大大降低，大大提高了指界的效率、降低了指界的錯誤率。

3 問題與解決方案

3.1 預(yù)劃登記單元界線圖

在收集資料與高精度正射影像的基礎(chǔ)上，疊加水務(wù)局河洪道劃界成果，發(fā)現(xiàn)河洪道管護數(shù)據(jù)與實際地形存在一定的偏差，通過無人機航飛生產(chǎn)傾斜三維模型數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)河洪道左岸與右岸界線所在高程明顯不一致，一側(cè)界線在半山腰，另外一側(cè)在河道底部。在正射影像與三維模型基礎(chǔ)上，參照實地現(xiàn)狀與河洪道管護數(shù)據(jù)，重新劃定預(yù)劃登記單元界線，一是細化河道走勢，以明顯的河洪道護堤、陡坎為預(yù)劃登記單元界線的依據(jù)，二是統(tǒng)一左右兩岸預(yù)劃單元界線高程，在預(yù)劃登記單元界線完成后，通過與水務(wù)局交流溝通，優(yōu)化水務(wù)局河洪道劃界成果。

3.2 預(yù)劃單元界線與河道管護界線問題

基于工作底圖，預(yù)劃登記單元界線勾繪完成后，需要確定登記范圍，登記范圍的確定具有一定的困難，原則上按照河洪道管護數(shù)據(jù)可以確定登記范圍，若嚴格按照河洪道管護數(shù)據(jù)做為登記范圍，在工作底圖中明顯可以發(fā)現(xiàn)登記范圍存在不少問題，若按照預(yù)劃登記單元界線確定登記范圍，需對河洪道成果進行補充調(diào)查。

3.3 調(diào)查底圖制作

登記范圍未確定時，為了開展權(quán)屬補充調(diào)查，需同時考慮河洪道數(shù)據(jù)與預(yù)劃登記單元界線，擴大外業(yè)權(quán)屬調(diào)查區(qū)域。在調(diào)查底圖制作中，發(fā)現(xiàn)以河洪道成果作為外業(yè)調(diào)查界線存在很大的問題，一是調(diào)查界線與實地現(xiàn)狀不符，經(jīng)常穿插于耕地、道路、護堤上下，內(nèi)業(yè)預(yù)判集體土地時會分割出大量的碎小圖斑。

3.4 外業(yè)權(quán)屬調(diào)查

權(quán)屬調(diào)查底圖完成后開展外業(yè)權(quán)屬調(diào)查，以河洪道管護數(shù)據(jù)為調(diào)查邊界，在蔡家河第一個村蔡河村調(diào)查時就出現(xiàn)問題，現(xiàn)狀河道已改道而且已做硬化處理，現(xiàn)場臨時修改調(diào)查底圖范圍，影響了作業(yè)效率，在此之后，調(diào)查底圖需同時考慮河洪道數(shù)據(jù)與預(yù)劃登記單元界線，再向外緩沖20 m，保證權(quán)屬調(diào)查范圍覆蓋最終的登記范圍。

外業(yè)調(diào)查中也存在一定的問題，在縣區(qū)自然資源局、所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府人員大力配合下，逐村開展權(quán)屬調(diào)查，指界人員為各村法人或法人委托人，基本屬于單方指界，出現(xiàn)只有趟水區(qū)域為國有，整個河灘都為集體的現(xiàn)象，已硬化的護堤內(nèi)指為集體用地，現(xiàn)狀為挖沙現(xiàn)為水坑指為集體用地，無歷年耕地數(shù)據(jù)、無農(nóng)經(jīng)權(quán)發(fā)證數(shù)據(jù)，實地為河道未利用地指為村上以前耕地。

3.5 初表填寫、內(nèi)業(yè)設(shè)宗、地籍調(diào)查表填寫

自然資源地籍調(diào)查初表由于登記范圍不確定，使得界址點無法表示，無法填表。

外業(yè)權(quán)屬調(diào)查完后，調(diào)查底圖為緩沖后的范圍，內(nèi)業(yè)地籍調(diào)查表填寫遇到了一些問題。

首次填寫地籍調(diào)查表設(shè)宗時，緩沖圖斑外側(cè)沒有地物依據(jù)，已完成了宛川河兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的界址點布設(shè)、地籍調(diào)查表的填寫，界址走向多為“由T2 沿李家岔村界址線向南方向至T3”等描述，且硬化河道內(nèi)勾繪的集體用地無法根據(jù)現(xiàn)狀地物進行描述。

緩沖區(qū)外側(cè)通過明顯地物邊界進行修改，界址走向有了依據(jù)，但內(nèi)業(yè)需逐宗進行邊界修改，工作量大。

“三調(diào)”村界與所有權(quán)權(quán)屬邊界基本不一致，一宗表示為同一權(quán)屬單元，有可能被“三調(diào)”村界分割，產(chǎn)生邊界“飛地”與整宗“飛地”現(xiàn)象，權(quán)屬登記可能出現(xiàn)問題。

4 結(jié)束語

文章通過介紹自然資源確權(quán)登記在傳統(tǒng)二維視圖下的各種問題，引出基于三維場景的建設(shè)技術(shù)方案，并通過三維場景在自然資源確權(quán)中各階段中的具體應(yīng)用與實際效果，極大地提高了作業(yè)效率，優(yōu)化了內(nèi)外業(yè)工作中的各個環(huán)節(jié)。隨著自然資源確權(quán)工作的進一步開展，深入三維場景在成果會審，簽字確認等一系列環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，為自然資源確權(quán)更好的成果質(zhì)量提供技術(shù)支持。