李 佩,吕志慧

(江苏省测绘研究所,江苏 南京 210013)

0 引言

实景三维中国建设是面向新时期测绘地理信息事业服务经济社会发展和生态文明建设的新定位、新需求,是对传统基础测绘业务的转型升级,是测绘地理信息服务的发展方向和基本模式[1]。目前,全国实景三维建设工作正在如火如荼地进行,相对于传统二维GIS数据抽象、单平面的表达方式,实景三维数据具备真实、立体、直观的表达优势特征,可为经济建设、国防建设、社会发展和生态文明建设提供统一的时空数据基础底板,更好地支撑自然资源管理工作。目前有不少研究人员对实景三维应用进行了研究,杨密[2]提出了基于实景三维数据可在自然资源调查监测、国土空间规划、自然资源和不动产登记、生态修复和应急测绘保障等领域进行应用探索。宋关福等[3]基于新一代三维GIS在自然资源与不动产信息管理中进行应用,实现了自然资源和不动产信息的一体化管理、用途管制及辅助决策能力。黄林周等[4]利用实景三维技术在智慧林业中赋能应用,有效助力了林业资源管理、违建普查、消防应急等工作。张英栋等[5]利用实景三维对输变电工程选线规划进行了研究,提高了选线效率和质量。伴随实景三维的发展,实现自然资源管理从二维向三维转变,以实景三维筑牢自然资源数据基底,是未来发展的大势所趋,因此应当积极探索实景三维应用,发挥实景三维数据的最大效能。

随着城市的发展,目前土地资源的利用已经不仅仅局限于平面,而是立体的,因此国有建设用地立体管理越来越重要。而传统国有建设用地使用权出让仅以二维的简要界址边界轮廓线进行描述,不能满足现阶段国有建设用地使用权出让精细化管理的需求,因此为了促进土地节约集约利用、实现土地要素精准高效配置,本文采用三维技术手段,构建国有建设用地使用权出让管理系统,实现了对国有建设用地地上、地表、地下一体化精准表达,可有效提升国有建设用地使用权出让精细化管理能力。

1 系统架构设计

系统采用B/S架构,自下而上分为支撑层、数据层、表现层,如图1所示。其中,支撑层为系统研发需要的硬件和软件基础设施。数据层包括行政区划界线、数字正射影像图、数字高程模型、倾斜摄影三维模型、规划条件三维模型等数据资源,用来构建三维地理信息场景。表现层主要包含土地资源、信息查询、统计分析、基础功能和地下模式5个模块,为国有建设用地使用权出让管理业务提供支撑。系统通过数据浏览、查询和统计等功能,实现对国有建设用地的立体化、精细化管理。

其中,土地资源主要实现三维地理场景中的数据与数据资源名称的联动展示。信息查询主要支持通过点击国有建设用地数据查询每个地块的属性信息。统计分析主要是查看不同年份的出让宗地地块的数据数量和面积信息。基础功能提供基础的量测功能,方便用户对宗地进行基本的平面距离、面积和高度量测。地下模式主要是支持查看三维宗地地块的三维规划条件,区分地上、地表、地下,实现三维地块的立体展示。

2 系统实现

系统采用前后端分离技术,前端采用VSCode结合Vue框架进行研发,利用三维渲染引擎Cesium,构建三维地理信息场景,利用其提供的二次开发接口支撑基础功能研发。后端采用NodeJS框架,利用其能实时处理大量信息的优势,构建Web应用系统。数据库采用开源的分布式文件存储Mongodb数据库,具有高性能、易部署、易使用等优点。数据传输采用3DTiles格式,它适应于实时渲染调度的glTF作为模型底层存储结构,定义了面向大型地理场景可视化,采用JSON结构的自适应细节层次树数据组织结构,保证了网络环境下三维数据高速渲染的特性。

2.1 三维地理信息场景构建

三维地理信息场景构建的数据资源主要包含空间数据和非空间数据。空间数据主要包含数字正射影像图、数字高程模型、行政区划界线、土地出让数据和倾斜摄影三维数据等。非空间数据主要包含出让土地的基础信息,如地块属性、规划条件等。所有基础数据需要经过统一处理后,才能接入系统。

2.1.1 数字正射影像

数字正式影像数据采用2021年全省0.5 m分辨率tiff格式的数据,采用ArcGIS进行切片处理,利用ArcGIS Server发布为WMTS影像服务供系统调用。

2.1.2 数字高程模型

数字高程模型数据采用全省1个点分辨率/m2的Lidar激光点云生成的高精度地形数据,通过开源Cesium Terrain Builder高程切片生成工具进行切片处理,最终生成.terrain地形文件,利用IIS或者Tomcat发布服务供系统调用。

2.1.3 行政区划界线

基于QGIS设置数据颜色、透明度等样式并导出SLD样式文件,采用GeoServer发布成WMTS服务供系统调用。

2.1.4 土地出让数据

土地出让数据主要是收集了试点地区2002—2023年土地出让宗地数据。对于没有规划条件的二维出让宗地矢量数据,统一转换成GeoJSON格式的数据,不同土地出让阶段的数据采用不同的颜色进行表达,供系统直接调用。对于有规划条件的二维出让宗地矢量数据,具有比如32 m≤建筑高度≤60 m、地下≤2层等规划信息,按照规划条件基于开源三维模型制作软件blender制作三维模型形成三维立体成果,采用三维模型切片工具进行切片处理后发布成服务供系统调用。对于规划设计条件中的车行、人行出入口,采用文字的形式标注在三维场景中。

2.1.5 倾斜摄影三维数据

倾斜摄影三维模型数据主要是收集了试点区域优于0.05分辨率的数据。采用倾斜摄影三维模型切片工具对模型进行纹理压缩、顶层节点合并等轻量化处理操作后发布成服务供系统调用。

2.2 系统功能

系统功能主要包含土地资源、信息查询、统计分析、基础功能和地下模式5个模块,实现了对国有建设用地使用权出让全业务链条支撑。在供地方案环节,基于三维地理信息场景,实现了建设用地地上、地表、地下的不同用途分层关系,直观清晰地体现宗地界址的地理位置和环境状况,管理单位可根据周边配套信息、区位位置,为出让原始价、土地单价、土地总价等地价测算集体决策提供参考。在出让公告环节,用地单位可以在线看地,直观地了解出让地块分布、地块规划指标、地块配套、区位优势等信息。在出让合同环节,采用三维附图表达土地出让空间范围,并可以通过扫描出让合同上的二维码,在移动端浏览、查询出让土地的三维场景、用地范围、出让宗地界址点信息等,使取得土地使用权人更加直观地全面了解宗地空间范围。系统主界面如图2所示,出让土地宗地移动端展示如图3所示。

图2 系统主界面

图3 手机端展示

2.2.1 土地资源

土地资源通过对数据资源进行统一管理,可根据不同年份切换展示数据,实现了土地出让地块目录与三维地理信息场景的双边联动展示。基于倾斜摄影三维数据,方便用户更好地了解土地现状条件。

2.2.2 信息查询

信息查询支持点击查询出让土地的属性信息,并高亮显示出让地块。将二维码与数据在数据库中关联统一管理,支持扫描二维码,手机端浏览三维宗地信息。

2.2.3 统计分析

统计分析功能主要是展示不同年份的出让统计信息,包含出让地块个数、面积等。

2.2.4 基础量测

基础量测功能支持基于三维地理信息场景进行基础距离、面积和高度量测,满足业务工作人员基本使用需求。

2.2.5 地下模式

地下模式支持动态调节地表透明度,直观体现出让地块要求地下≤2层的规划设计条件,实现出让宗地地上、地表、地下一体化浏览。

3 结语

本文基于开源Cesium三维技术,构建了国有建设用地使用权出让管理系统,探索实现了实景三维数据在国有建设用地使用权出让管理领域的应用。根据国有建设用地使用权出让不同环节的数据需求,可灵活组织倾斜摄影三维模型、宗地界址模型等构建三维场景,并融合相关土地出让统计信息,对国有建设用地管理业务进行三维数据服务支撑,实现了立体空间下国有建设用地准确、直观的表达,满足了国有建设用地精细化管理的需求。