二三维一体化不动产电子证照登记关键技术

张季一，周良辰，闾国年，史志凤，吴成燕，王英利，李冬双

（1.南通大学 地理科学学院，江苏 南通 226007；
2.南京师范大学 地理科学学院，江苏 南京 210046；
3.新沂市自然资源和规划局，江苏 徐州 221400；
4.扬州大学 农学院，江苏 扬州 225009）

不动产的存在形式和使用方式都具有天然的三维空间属性。但很长一段时期内，受限于技术水平，不动产管理部门只能用不动产对象在垂直方向上投影所得到的二维空间范围线来表示不动产的产权边界，这种二维多边形无法全面展现不动产在三维空间的实际形态，极易导致因不动产三维空间产权边界描述不清造成的权属纠纷。近年来，城市区域土地资源有限性和用地需求急剧扩张之间的矛盾促使城区建筑的立体化和复杂化特征日趋明显，不动产权属空间的复杂性和立体性给传统二维不动产管理模式带来了巨大挑战，发展三维不动产登记和管理模式是实现城区立体复杂形态不动产产权有效管理的迫切需要[1-2]。以不动产立体测绘、三维建模、空间数据库为代表的三维地理信息科学（3D GIS）技术的快速发展，为不动产登记管理模式由二维向三维转变提供了技术支撑[3]。三维不动产管理可以准确反映不动产权属单元的空间范围，明晰复杂三维不动产登记实体的权属界限[4]，避免权属纠纷的产生，保障三维地籍空间中复杂土地利用方式下不同权利主体的合法权益。不动产的三维立体化表达和管理是未来不动产登记管理发展的方向。

近年来，国内外学者发展了多种不同类型的三维不动产数据模型[5-16]，代表性成果包括国际标准化组织211 技术委员会提出的土地管理领域模型（land administration domain model，LADM）[5]和基于LADM 演化的各种三维不动产数据模型[6-8]、郭仁忠等提出的基于边界表达模型+四面体的三维不动产混合模型[4，10]、应申等提出的基于拓扑的三维不动产模型[11]、周良辰等提出的房地一体化不动产三维数据模型[13]、Aien 等提出的三维地籍数据模型[16]等。随着三维不动产建模技术的日益成熟，世界上多个国家和地区已经开始实施三维不动产登记管理[17-21]。我国的三维不动产登记管理仍处于探索阶段，国内已有的三维不动产登记相关理论和技术研究成果缺少在不动产登记主管部门的应用实践，缺乏与不动产登记实践业务的结合。

随着房地不动产统一登记管理制度的实施，以及《自然资源三维立体时空数据库建设总体方案》和《关于全面推进实景三维中国建设的通知》等政策文件的发布，我国三维不动产登记管理进入快速发展时期。为更好推动我国三维房地不动产登记管理业务的发展，自然资源部以江苏省新沂市为试点，开展二三维一体化房地不动产电子证照登记研究，探索以“互联网+政务服务”为特色的我国三维房地不动产登记管理新模式。本文以新沂市二三维一体化房地不动产电子证照登记试点为基础，系统研究了三维不动产建模技术在不动产登记业务实践中的应用，发展了适合我国三维房地不动产登记实践的系列关键技术，解决了三维不动产建模技术和不动产登记业务实践之间的融合问题。

1.1 登记系统总体架构

在一系列政策、标准、规范和制度安全保障下，新沂市二三维一体化房地不动产电子证照登记系统包括基础设施层、成果数据层、系统平台层、应用服务层4 个部分，具体如图1 所示。基础设施层主要包括支撑二三维一体化房地不动产登记数据管理和系统平台服务的计算资源、存储资源、网络资源、系统资源及信息安全保障设施等。成果数据层包含三维不动产成果数据库和三维不动产公开数据库两个部分，是支撑不动产登记管理的数据资源池。其中三维不动产成果数据库运行于自然资源专网，同时支撑自然资源系统业务和不动产登记业务运行；
三维不动产公开数据库运行于政务网，同时支撑相关政务服务和互联网查询及相关应用需求。系统平台层中的不动产数据生产、管理、可视化系统是基于统一标准设计研发的、独立运行的松耦合系统，不动产登记电子证照系统则主要负责电子证照的制作、核验、管理、共享等内容，各系统之间通过专门的系统对接平台实现系统集成。应用服务层设计了不动产登记管理服务、政务服务、公众服务3 个模块，同时为3 种不同服务对象提供定制化的不动产登记服务内容。

图1 登记系统架构设计图Fig.1 Architecture design of real estate registration system

1.2 三维房地不动产单元自动化建模

三维不动产建模数据获取方式和信息完整性对三维不动产建模起到至关重要的作用。根据不动产数据获取方式不同，三维不动产建模的主要方法有人工建模、摄影测量建模、房产测绘建模、建筑施工图建模等[22-24]。人工建模方法借助三维建模软件创建三维模型，这种方法存在工作量大、成本高、周期长等问题，难以满足房地不动产大批量建模的需求。摄影测量建模方法可以直接获取真实建筑的三维表面模型数据，但需要以真实存在的建筑物房产为建模对象，无法胜任房产预测阶段的建模任务，而且无法获取墙体厚度等信息。基于房产测绘数据建模一般是根据宗地图或者房产分层分户图中的界址点、线、面对象进行三维建模，缺少门窗、屋顶以及户内的建筑实体，破坏了墙体、凸窗、阳台等实体，无法准确表达不动产的真实结构。基于建筑施工图数据建模以建筑设计、施工、竣工图纸信息提取为代表，通过对提取的信息进行加工分析得到建筑物三维模型，然而这类方法对于要素的定义偏向于建筑结构领域，没有兼顾三维不动产权籍管理，难以有效支持权籍信息的计算分析和房产关系表达。

相对于其他3 种建模方法，基于建筑施工图数据建模虽然未能兼顾三维不动产权籍管理信息，但是具备丰富的建筑信息，因此，若能解决建筑信息到房地不动产权籍信息的转换问题，则对三维不动产权籍管理具有重要意义。在新沂市三维房地不动产登记试点中，我们以建筑施工图数据作为主要数据源，研发了三维房地不动产自动建模方法（图2）。房地不动产几何与权籍信息集成构建多层次产权空间的技术路线见图3。首先，对建筑施工图数据进行标准化处理，从标准化处理后的建筑施工CAD 图中提取包括不动产几何、产权面积及其他不动产属性信息在内的不动产产权信息。然后，利用从建筑施工图中提取的点、线、面等几何信息构建不动产单元几何模型；
结合构建的二三维一体化不动产产权面积计算规则和建筑施工图中提取的不动产面积信息计算不动产产权面积；
利用不动产登记申请中的相关属性信息和建筑施工图中获取的其他不动产信息组建不动产属性信息。最后，将不动产相关的登记单元几何模型、产权面积及其他属性信息通过不动产统一编码关联汇总形成不动产产权空间建模体系中的户单元，而不动产几何模型中的建筑空间直接对应于不动产产权空间建模体系中的室单元。在三维房地不动产登记试点中，我们构建了“室-户-层-逻辑幢-自然幢-宗地”一体化的多层次三维不动产产权空间建模体系，可以按需要整合输出不同层次的三维不动产建模成果。试点过程中研制的三维不动产自动化建模技术与多种主流三维工业标准实现了技术标准对接，具有较好的可扩展性和适用性。

图2 三维不动产数据自动化建模技术路线图Fig.2 Roadmap of automated modeling technology for 3D real estate data

图3 不动产几何与权籍信息集成的多层次产权空间技术路线图Fig.3 Roadmap of multi-level property space technology integrating real estate geometry and registration information

1.3 二三维一体化不动产产权面积计算

产权面积是房地不动产登记管理的重要内容之一。在三维不动产登记试点过程中，我们以《江苏省房屋面积测算技术规程释义》为依据，结合新沂市不动产登记中心的房地不动产产权面积测算业务实践，构建了包含产权面积计算类型、不同产权类型面积计算规则及公摊面积计算规则的房地不动产产权面积计算框架（图4）。房地不动产产权面积计算类型包括计算全部建筑面积、计算一半建筑面积和不计算建筑面积3 种类型，具体采用哪种计算类型需要结合不同的产权类型进行确定。不动产公摊面积是与产权人利益密切相关的指标之一，在三维不动产产权面积计算过程中，我们系统构建了包括共有建筑面积分类、共有建筑面积分摊原则、分摊系数计算方法及特殊共有建筑面积分摊方法等内容的公摊面积计算规则体系。并对不同产权类型的面积计算规则进行了细分，构建了包括阳台、管道井、楼梯间、门廊、凸窗、空调机位等10 种不同产权类型的面积计算规则。

图4 房地不动产产权面积计算规则体系Fig.4 Rules for calculating the property area of real estate property

以单幢同功能建筑分摊系数计算为例，一般采用共有建筑面积的整体分摊计算方法。首先，计算幢分摊系数（K）：K=应分摊共有建筑面积/套内建筑面积总和；
然后，计算分户应分摊共有面积（SP）：SP=户套内建筑面积× K；
最后，计算分户建筑面积（S）：S=户套内建筑面积+SP。

在三维不动产单元建模过程中，我们严格按照不动产产权面积计算规则分别计算不动产登记单元产权面积和涉及到的所有公摊面积，并按照公摊类型、公摊比例及公摊区域在三维宗地中的位置，在三维空间中准确展示该不动产单元的公摊面积及公摊位置，实现了公摊面积的可视化查询。以某小区某幢2 单元302 室为例，其层内的公摊区域包括前室和过道两个部分（图5 层内公摊示意），而其幢内的公摊区域则包括楼梯间、电梯间、管道井等，同时还包括由302 室所在的2 单元所有不动产单元构成的逻辑幢的外墙和屋顶，即图5 幢内公摊示意中的公摊实体部分。

图5 房产公摊区域三维示意图Fig.5 3D schematic diagram of shared area of real estate

1.4 二三维一体化房地不动产登记电子证照系统设计

房地不动产登记电子证照系统由综合管理子系统、目录管理子系统、共享服务子系统和电子认证子系统组成（如图6 所示），实现了不动产登记电子证照的生成、颁发、管理、验证及共享应用等。综合管理子系统主要包括制作和生成不动产登记电子证书和证明的证照生成模块、支撑不动产登记电子证照签发功能的证照颁发模块、根据不动产登记业务系统提供的证照唯一标识对被注销的不动产登记电子证照进行状态更新的证照注销模块、对各级不动产登记机构的制证记录进行统一管理的证照管理模块、提供多维度的不动产登记信息统计分析功能的统计分析模块、记录用户操作各项功能的记录以及资源访问记录的系统日志模块等6 个部分。目录管理子系统主要包括按照目录库标准结构将已经签发的不动产登记电子证照信息进行注册入库的目录生成模块、根据上级规定的数据汇交机制进行本地目录库汇交的目录汇交模块、提供不动产登记电子证照目录库关键字段检索功能的目录检索模块、保障用户不动产登记电子证照信息和应用系统资源安全的访问控制模块等4 个部分。共享服务子系统通过身份鉴别模块阻止非法用户通过系统获取不动产登记电子证照信息或进行其他非法操作；
支持根据指定请求条件对不动产登记电子证照库进行检索的服务，返回符合条件的证照信息；
支持对不动产登记电子证照信息提供共享服务，根据请求返回证照的属性信息；
可以根据持证主体代码、证照类型代码以及其他指定的证照信息内容，查验不动产登记电子证照信息有效性；
提供验证不动产登记电子证照文件真实性、完整性和有效性的接口服务；
可以对共享服务接口的查询、下载和验证等重点使用行为进行审计。电子认证子系统针对各级不动产登记机构签发的不动产登记电子证照提供有效性核验和防篡改的保障机制，包括支持水印技术、电子印章、数字证书等，确保不动产登记电子证照在使用、共享和公众服务过程中的完整性、权威性和安全性。

图6 不动产登记电子证照系统功能架构Fig.6 Functional architecture of real estate registration electronic certificate system

基于建筑施工图的三维房地不动产自动化建模、不动产面积计算、不动产电子证照系统的研制等为新沂市三维房地不动产电子证照登记试点建设提供了关键技术支撑。结合新沂市不动产登记业务实践，以新沂市宏基天城小区房地不动产登记业务办理为试点，对研发的三维房地不动产电子证照登记关键技术进行了应用和验证。应用结果表明，本文设计的二三维一体化房地不动产电子证照登记系统架构，可以支撑不动产登记管理部门开展三维房地不动产登记和电子证照发放工作。研发的基于建筑施工图CAD 数据的三维房地不动产自动化建模方法可以快速、准确地构建宏基天城小区的地上和地下产权三维模型（图7），实现不动产登记单元的三维附图和不动产登记信息的动态查询。研发的二三维一体化房地不动产登记电子证照系统实现了三维不动产空间数据、不动产权籍数据在电子证照中的无缝集成，为二三维一体化的房地不动产电子证照登记和管理提供了基础支撑平台，同时实现了具备与纸质不动产权证书同等法律效力的电子证照的动态查询查验功能。图8～图11 为新沂市二三维一体化房地不动产电子证照登记管理页面示意图，图12 为二三维一体化房地不动产电子证照移动端查询结果示意图，图13 为二三维一体化房地不动产电子证照文件防篡改验证示意图。

图7 宏基天城小区房地一体化地上地下三维宗地示意图Fig.7 Schematic diagram of 3D parcel of land above and below the ground of Hongji Tiancheng community

图8 电子证照-照面Fig.8 Electronic license -front of license

图9 电子证照-附图页1Fig.9 Electronic license -attached page 1

图10 电子证照-附图页2Fig.10 Electronic license -attached page 2

图11 三维不动产分层分户图Fig.11 3D real estate hierarchical household map

图12 二三维一体化房地不动产电子证照移动端查询结果示意图Fig.12 Query results of mobile terminal of 2D and 3D integrated real estate electronic certificates

图13 二三维一体化房地不动产电子证照文件防篡改验证示意图Fig.13 Tamper-resistant verification of 2D and 3D integrated real estate electronic license documents

以自然资源部在江苏省新沂市的二三维一体化不动产电子证照登记试点为基础，研究了二三维一体化不动产电子证照登记关键技术，设计了登记系统总体架构，为实现试点目标提供了总体解决方案；
结合不动产登记数据和登记业务现状，研发了基于建筑施工图的二三维一体化不动产登记数据标准化处理和自动化建模技术，支撑了不动产登记管理部门对三维不动产登记数据的建模和管理需求；
提出了三维不动产产权面积计算方法，实现了不动产公摊面积的三维可视化查询；
研发了二三维一体化房地不动产登记电子证照系统，实现了不动产登记电子证照的生成、颁发、管理、验证及共享应用。本文研究成果直接支撑了新沂市不动产登记部门发放江苏省首本二三维一体化不动产登记电子证照。

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