描述
开 本: 16开纸 张: 铜版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030406798丛书名: 地理信息系统理论与应用丛书
第1章 绪论
1.1 地籍基本概念
1.2 土地房产权属关系
1.3 三维地籍问题
1.4 三维地籍权属表达
1.5 本书基本任务
参考文献
第2章 基本数据结构
2.1 二维数据结构
2.1.1 一般二维数据结构
2.1.2 翼边数据结构
2.1.3 半边数据结构
2.1.4 四边数据结构
2.1.5 基于边数据结构的比较
2.2 半空间结构
2.2.1 背景
2.2.2 半空间基础
2.2.3 Nef多面体的结构
2.2.4 Nef的构体与访问
2.2.5 组合图
2.3 三维数据结构
2.3.1 三维形体的分析
2.3.2 三维地籍数据结构
2.4 本章小结
参考文献
第3章 三维地籍空间数据模型
3.1 基本概念
3.1.1 模型与数据模型
3.1.2 空间数据模型基本问题
3.1.3 地籍对象数据模型
3.2 三维空间数据模型
3.2.1 几何数据模型
3.2.2 三维拓扑数据模型
3.2.3 国际标准和工业界的三维空间数据模型
3.3 地籍空间数据模型
3.3.1 三维地籍系统中实体的划分与表达
3.3.2 地籍产权体的几何描述
3.3.3 三维地籍空间数据模型的需求
3.3.4 三维地籍空间数据模型
3.3.5 三维地籍空间的表达
3.4 地籍时空数据模型
3.4.1 典型的时空数据模型
3.4.2 基于事件的时空数据模型
3.5 本章小结
参考文献
第4章 地籍产权体的构建
4.1 土地立体化利用和三维地籍的需求
4.2 三维地籍的编码、数据采集与生成
4.2.1 三维地籍的编码
4.2.2 三维地籍的数据获取
4.3 规则三维产权体的自动重建
4.3.1 现有数据情况
4.3.2 二维数据的预处理
4.3.3 基于“拔高”的三维产权体重建
4.3.4 基于ArcGIS和SketchUp的三维产权体构建
4.4 三维地籍空间数据的拓扑构建
4.4.1 三维产权体拓扑构建的流程
4.4.2 拓扑模型
4.4.3 数学基础
4.4.4 几何数据的精度与拓扑一致性
4.4.5 三维面片的分割和给定性
4.4.6 基于离散面片的自动寻体
4.4.7 三维体间拓扑的重建
4.4.8 讨论与实现
4.5 本章小结
参考文献
第5章 地籍产权体的计算和空间操作
5.1 产权体的Delaunay三角剖分
5.1.1 三角剖分的定义
5.1.2 Delaunay三角剖分定义
5.1.3 Delaunay三角剖分特性
5.1.4 经典Delaunay三角剖分算法
5.1.5 约束要素的输入模型
5.1.6 约束要素的恢复
5.1.7 约束Delaunay三角剖分的算法
5.1.8 产权体的Delaunay三角剖分
5.2 产权体的计算和分析
5.2.1 体积计算
5.2.2 表面积计算
5.2.3 质心计算
5.2.4 叠加分析
5.3 基于半空间的体操作
5.3.1 Nef体结构修改
5.3.2 Nef体的(凸)分解
5.3.3 简单凸体的缓冲分析
5.3.4 Nef体的布尔运算
5.4 合并与分割算法中的拓扑维护
5.4.1 三维产权体的数据结构
5.4.2 访问函数
5.4.3 体合并算法
5.4.4 体分割算法
5.5 产权体的操作
5.5.1 产权体的合并
5.5.2 产权体的分割
5.6 本章小结
参考文献
第6章 三维地籍的可视化
6.1 可视化概述
6.1.1 科学可视化
6.1.2 信息可视化
6.1.3 空间信息可视化
6.2 地籍信息的可视化
6.2.1 地籍信息的内容
6.2.2 地籍信息的可视化及其特点
6.2.3 可视化手段
6.3 三维地籍系统框架
6.4 地籍产权体的可视化表达
6.4.1 三维产权体与建筑三维和虚拟城市的区别
6.4.2 实体空间与产权空间的统一
6.4.3 三维产权体可视化
6.4.4 土地空间与建筑产权体空间的一体化可视化
6.4.5 属性与空间结合可视化
6.5 多视图与剖面
6.5.1 多视图
6.5.2 剖面图和剖视图
6.6 三维地籍的产权证书
6.6.1 三维产权证设计需求
6.6.2 三维产权证的设计内容
6.6.3 三维纸质产权证的具体设计
6.6.4 三维电子产权证的设计
6.6.5 新型三维产权体可视化方法
6.7 可视化查询
6.7.1 点击查询
6.7.2 属性查询
6.7.3 拓扑查询
6.8 时间关系可视化
6.9 三维地籍环境仿真
6.10 本章小结
参考文献
土地权属是地籍的核心，地籍需要回答的首要问题是：这块地是谁的，即土地的归属。在土地管理中，权属一致的地块通常称为“宗地”，是基本的土地单元，地籍是以宗地地块为基础建立的。无论法律制度如何变化，机构和程序如何不同，地籍的基本任务是描述每一块宗地的权属状况。一般地讲，要描述土地与权利人的关系，地籍必须包含基本的三类信息：权利人信息、土地的基本信息和权利信息。权利人信息基本的内容是权利人身份信息(对自然人而言如姓名和身份证号，对法人而言如名称和登记号)，土地的基本信息是宗地号、宗地的位置和范围、用途等，权利信息说明权利人对该块宗地所拥有的权利特征，如权利性质(所有权、使用权等)、份额和期限。这三类信息是地籍的基本信息或核心信息。
地籍是一门不断发展和完善的技术科学，历史悠久。公元前3000年以前古埃及人就已进行土地的登记(Ting and Williamson，1999)，我国的地籍概念应起始于秦朝(杜海平等，1999)，在西周中期已有土地买卖(赵云旗，1999)，意味着土地权属即地籍概念的存在，樊志全(2007)的“中华地籍五千年”则将我国的地籍起源追溯得更久远。早期的地籍由于技术手段的限制，仅是对土地隶属关系的文字描述记载。通常认为现代地籍起始于测量技术的应用(NCR，1980)，1720～1723年实施的米兰地籍测图计划是早的具有现代意义的初始地籍测量，而1807年拿破仑发起的法国全国性地籍测量在地籍史上具有里程碑的意义。通过测量实现了对土地的精确定位和定界，保证了地籍的准确性。因此现代地籍的文件包括地籍图和地籍册两部分(即地图和文字登记资料)。地籍图以地图形式描述土地的位置和范围，地籍册以文本形式记载土地的隶属关系以及相关权益和属性(图1 1)。随着计算机技术尤其是地理信息系统技术的发展，以纸介质为载体的传统地籍图和地籍册被数字化的地籍数据库和信息系统所取代，产生了以地籍管理为主要任务的土地信息系统技术也可以认为是土地信息系统的发展促进了GIS技术的发展成熟，而不是GIS技术引入地籍管理领域催生了土地信息系统技术。因为追踪土地信息系统技术的产生与发展，早可以追溯到20世纪50年代计算机在地籍管理中的早期应用，而GIS的产生通常认为是20世纪60年代末的事情。，以地籍册和地籍图为基础的地籍称为传统地籍，而以土地信息系统技术为基础的地籍称为数字地籍。由于数字技术在地籍中的发展应用，地籍的定义也在发展变化，国际测量师联合会(FIG)1995年给出的关于地籍的定义为：地籍是以宗地为基础，记载诸如权利、限制和责任等现势性内容的土地信息系统[A cadastre is a parcel based and up to date land information system containing a record of interests in land(e g rights，restrictions and responsibilities)]。
图1 1地籍概念示意图
将地籍一般区分为三种类型：税收地籍、产权地籍和多用途地籍。税收地籍是指专门为土地课税服务的地籍，税收地籍的主要内容是纳税人的姓名、地址和纳税人的土地面积以及土地等级等。建立税收地籍所需要的工作主要是测量地块面积和按土壤质量、土地的产出及收益等因素来评定土地等级。从数据内容看，税收地籍的重点是土地的价值，因为土地价值是课税的主要依据，同时，税收地籍关心的主要是税收而不是土地权属，所以税收地籍在数据组织上可以以纳税人为主体而不必以宗地为主体。产权地籍亦称法律地籍，除了税收用途外，主要用于产权保护，是国家为维护土地所有制度、保护土地所有者、使用者的合法权益而建立的地籍。因为产权地籍重要的任务是产权保护，所以产权地籍必须精确并准确反映宗地的面积、界线和界址点，很多情况下在地籍图上直接标注界址点坐标。与税收地籍不同，产权地籍主要关注土地权属关系，即谁拥有这块土地而不是某人拥有多少土地，因此产权地籍必须以宗地为主体组织数据。多用途地籍，亦称多功能地籍、现代地籍，其目的不仅是为课税或保护产权服务，更重要的是为土地利用、保护和科学管理土地提供基础资料(詹长根，2005)。
从地籍发展的历史来看，地籍的三个类型实际上是地籍发展中的三个阶段，是与社会发展水平及土地管理水平相适应的。早期的地籍主要为课税服务，产权地籍是在税收地籍基础上的进一步发展，多用途地籍则是地籍科学与技术的现代发展，所以又称现代地籍。Ting和Williamson(1999)将地籍发展划分为四个阶段：①从农业革命到封建社会，土地是财富的主要来源和象征，地籍的主要作用是记录土地权属，为税收服务；②工业革命打破了土地对人的限制，导致土地市场的产生，地籍进而成为土地交易的工具；③第二次世界大战以后重建和人口快速增长使得城市和区域规划变得十分重要，地籍在其中发挥了重要作用；④20世纪80年代开始，环境保护、可持续发展、社会公平成为社会的关注点，土地及其利用的信息越来越重要，这一方面拓展了地籍信息的用途，另一方面对土地信息的综合集成提出更高要求，这迫使人们发展多用途地籍以适应日益多样的土地信息需求。因此可以认为，经济的快速发展和社会结构复杂化的加剧为地籍应用领域的扩张提供了动力，而科学技术的发展则为地籍内容的深化和扩张提供了强有力的技术支撑，从而使地籍突破税收地籍和产权地籍的局限，具有多用途的功能(詹长根，2005)。
从信息集成的角度看，多用途地籍实际上是基本产权产籍信息与其他相关土地信息的集成整合。如前所述，若仅从描述和表达宗地的权利信息来讲，地籍信息可以概括分解为权利人信息、宗地信息和权利信息三类。显然仅有以上信息是不够的，因为地籍存在于地理空间，必须以基础地理信息为背景，否则就无法被判读和理解。在传统地籍中，地籍图仅包含较少的地理背景信息(图1 1)，因为过多的地理背景信息会加大图面载负量，淹没宗地信息，影响地籍图的可读性。可想而知，通过传统地籍方法是无法实现信息集成整合，也就无法建立多用途地籍。在数字地籍环境下，基于GIS技术，信息集成整合变得十分容易，我们可以方便地用分层表达的方法将各类地理信息集成到地籍信息数据库中，同时通过动态交互可视化技术彻底解决图面载负量的问题。多用途地籍必然是也必须是数字地籍，因此数字地籍不仅是技术发展的结果，也是地籍发展的要求。
在不同的法律框架和制度设计下，土地的内涵外延不尽相同，所以地籍信息亦有差异。图1 2是Dale和John(1999)给出的关于土地权利的综合示意图，此图被广泛引用于说明土地权利的多样性。图1 2表明土地权属可以涵盖地、水、林、农、矿等多个方面，但在我国大陆地区，矿产资源、水资源、林业资源、农业资源分别由不同部门管理，土地管理不包括其他资源的管理，所以土地权属与其他权属是分离的。例如，获得了某宗地的土地使用权或所有权，但并不代表获得了此宗地范围内的矿产资源开采权，反之亦然，因而地籍信息一般也不包括此类信息。此外，我国法律规定城镇土地归国家所有，农村土地归农民集体所有，进入土地和金融信贷市场的主体是城镇国有建设用地的土地使用权，因此我国地籍管理的重点是国有建设用地管理，常称为城镇地籍。这是我国地籍管理的一个重要特点。
图1 2土地权利的多样性
1 2土地房产权属关系
从土地管理的角度讲，地籍的核心是权属，基本权属单元是宗地。但作为建设用地，土地状态是随着开发和销售不断变化的，建设用地的产权管理是一个动态的过程，其管理的重要问题是如何处理土地与其上附着物的关系。
以住宅开发为例，一块宗地在未开发建设前是一个权属单一的不动产，土地开发建设后，权利人信息没有发生根本变化，但土地利用状况发生了重要变化。建筑物(住宅)以独立住宅单元(套)为单位分割销售给若干业主，一个宗地范围内产生多个相对独立的产权体，原来作为独立产权的宗地现在仅具有概念和逻辑上的意义，不再作为独立产权来对待。从权属管理的角度出发，房地产销售过程是一个权属流转变化的过程。在开发销售前，权属关系仅存在于权利人和土地之间；销售后，权属关系存在于土地、房产和权利人三者之间。这里，土地与房产的关系和房产与权利人的关系是开发销售过程引入的，土地和权利人之间的关系虽然是原有的，但权利人实际上发生了变化。建设销售改变了土地的产权关系，原来的地籍信息应该做相应更新。更新有两种方式：一种是在地籍中仅对宗地的权利人信息予以更新：房屋销售后全体业主按份额成为宗地的共有权利人，房产的权属关系信息独立于地籍信息予以记载；另一种是在地籍中加载房产权属信息。种处理方式将地籍信息仍限制在土地信息的范畴之内，虽然保证了信息的现势性和准确性，但由于没有反映事实上已经存在的房产信息，实际利用价值受到很大限制。为了管理房产权属，我们还必须建立一个独立的房产信息管理体系。第二种处理方式拓展了地籍信息的内容，将房产权属信息集成到地籍中来，克服了前一种方式的缺陷，但似乎又背离了地籍的原始宗旨。土地和房产都属于不动产的范畴，以上两种处理方式实际上是我国目前处理土地房产关系的两个不同模式，前者称为“房地分离”模式，后者称为“房地合一”模式(图1 3)。在实行“房地合一”模式的城市，房地产权利证书是的不动产权利证明；在实行“房地分离”模式的城市，则必须同时拥有土地权利证书和房产权利证书。产生这两个不同模式的重要原因是我国土地和房产在国家层面分属不同部门管理。《中华人民共和国物权法》(以下简称《物权法》)规定不动产实行统一登记制度，但没有明确统一登记的概念。
图1 3房地建设销售过程中不同的“房地分离”与“房地合一”登记模式
土地权属信息与房产权属信息是紧密联系的，《物权法》虽然没有明确统一登记的概念，但对土地和建筑物之间的关系作了规定。《物权法》第146条规定，建设用地使用权转让、互换、出资或者赠与的，附着于该土地上的建筑物、构筑物及其附属设施一并处分。第147条规定，建筑物、构筑物及其附属设施转让、互换、出资或者赠与的，该建筑物、构筑物及其附属设施占用范围内的建设用地使用权一并处分。这些法律条文没有明确土地和房产如何统一登记，但明确了必须一并处分。从技术上讲，土地房产分别登记并不妨碍“一并处分”，但土地房产统一登记(此处意指合并登记)一定可以提高“一并处分”的效率，并减少出错的概率，因此“房地合一”模式应是更为优化合理的模式。
在“房地合一”模式下，不动产可能是一块土地(宗地)，也可能是一套房产，地籍超出了基于宗地的土地信息系统的概念，而成为土地房产信息的集成处理。1 3三维地籍问题
在传统地籍在通常意义上，传统地籍是指现代测量技术出现前以地面标志物进行土地边界标记的地籍，而基于现代测量技术进行土地划界的地籍称作现代地籍。本书为便于表述，用传统地籍表示目前广泛使用的二维地籍，以突出三维地籍的前沿特征。管理中，土地通过二维图形描述，一块宗地由若干个界址点围合的区域确定，界址点坐标通过地籍测量获取，因此，在地籍图中，一块宗地就表示为以界址点坐标为顶点的多边形。显然这是一个不完整的表达，因为土地的权利(所有权或其他权利)事实上是一个空间的概念，一般情况下开发使用一块土地必然使用多边形范围内地上一定高度内
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