作 者 信 息
应 申1,5,孙寒蕊1,李程鹏1,张文婷1,王 猛1,詹 勇2,张 郁3,王 野4,陈学业5
1.武汉大学资源与环境科学学院,湖北 武汉,430079;2.重庆市勘测院,重庆 401121;3.广州市城市规划勘测设计研究院,广东 广州 510060;4.沈阳市勘察测绘研究院有限公司,辽宁 沈阳 110004;5.深圳市数字城市工程研究中心,广东 深圳 518000
【摘要】城市土地的立体化开发利用促使土地管理模式由平面管理走向更精细的空间管理,当前的建造技术支持了各种形体的建筑建设,为三维产权空间管理提供了现实案例。三维地籍的核心是对产权体的描述与管理,本文从现实的多个三维建筑形体出发,从建筑物的三维产权体与地表形态的关系、与地表的方位关系以及与地表宗地的对应关系3个角度讨论建筑产权体的空间关系分类,围绕三维产权体可能的空间形态开展分析研究,以便快速了解各类复杂建筑和产权体的显著特征,有助于准确描述产权体的空间状况及权利划分状况。
【关键词】三维地籍;三维产权体;案例分析;地表形态;空间关系
【中图分类号】F299.23
【文献标识码】A
【文章编号】1672-1586(2021)06-0038-06
引文格式:应 申,孙寒蕊,李程鹏,等.建筑三维产权体空间关系剖析J].地理信息世界,2021,28(6):38-43.
正文
0 引 言
城市人口数量的剧增和城市化进程的加速,导致城市土地资源匮乏的问题日益凸显,迫使土地利用逐渐由平面向地上、地下空间延伸。随着土地立体化利用程度以及建筑技术水平的提升,建筑的复杂度越来越高,城市中出现了许多空中建筑、地铁上盖物业。同一地块的地表、地上、地下空间的分层开发利用造成了垂直方向上产权主体的多元化,投影到二维平面时,权利范围产生重叠,不动产的空间位置难以清晰表达,这给人们的认识以及土地和房产的登记、管理带来了困难。为此,三维地籍应运而生,国务院在国函[2020]96号文中明确,在全国范围内复制推广以三维地籍为核心的土地立体化管理模式。
三维地籍的研究常常在案例分析的基础上开展,以案例为切入点,针对二维地籍管理模式在实际应用中的局限性,提出三维地籍的解决方式。产权体是三维地籍登记与管理的基本单元,目前,国内外学者已经针对产权体的数据模型与结构、拓扑重建与维护、计算与空间操作、可视化表达等方面进行了大量研究,但鲜见对产权体的分类研究。张玲玲等根据三维宗地是否依附于地表将三维宗地分为地表体宗地、非地表体宗地两类;王履华等认为三维地籍中宗地包括地表宗地、地上宗地与地下宗地,且应在地籍系统中分别设置图层;也可以根据不动产单元的形状将产权体分为规则产权体和不规则产权体两类。可见,现有研究中对产权体的分类大多从产权体自身形态入手,分类维度较少、划分方式不够细致,对现实中多样化的产权体类型刻画不够详尽。
本文从现实中的多个案例出发,提取了建筑产权体与地表的3个分类关键特征:与地表形态的关系、与地表的方位关系以及与地表宗地的对应关系,并基于这3个角度,研究建筑产权体的空间关系分类。对现实中的建筑产权体进行类型划分,有利于快速、准确了解各类复杂建筑和产权体的突出特征,尤其是其空间位置状态,便于针对不同类型的产权体采取相应的建模和管理方式,更好地服务于三维产权登记,推动土地立体化管理模式的建立;同时,有助于明确不动产权属、定纷止争,对维护不动产权利人利益、促进社会和谐稳定有着重要意义。
1 建筑产权体与地表形态的关系
人类活动大都发生在地球上,与地表息息相关,人们对地理空间的认知也多以地表为参考。平地建筑是城市建筑的主要形式,建筑周围地面高程基本一致。但是事实并不都是这样,一方面,我国山地区域面积约占陆地面积的三分之二,建设在不同地表形态的建筑物日益增多,尤其是重庆这样的山地城市;另一方面,对自然的保护使得建筑的建设场地高差起伏较大,建筑建造在斜坡上的情形时有发生,甚至出现同一建筑与地表连接部分位于不同水平面上的现象,这凸显了正确地分析建筑产权体与地表的连接关系的必要性。
重庆市是著名的山地城市,地表与建筑三维体的关系最为复杂,也最具有典型性。如图1a,地表的错落使其分别在两个平面上与建筑产生连接,建筑第一层所处地表平面难以辨明。在实际的楼层划分中,位于A平面的楼层被定义为L1(第一层),位于B平面的楼层被定义为LG(Lower Ground, 平街层),这与一般平地建筑的楼层语义有较大的出入。地表与三维建筑的复杂关系不仅体现在同一建筑的垂直方向上,更突出表现在相邻建筑上,如图1b中,建筑1的楼顶上是马路(A平面),同时,A平面也是建筑2的底面。若以A平面为参照,建筑1位于地表之下,以B平面为参照,则位于地表之上,可见三维建筑与地表间的位置关系错综复杂。三维地籍中应当表达地表形态,并且地表形态是三维产权体构建的基础。
图 1 建筑与地表接触部分位于不同水平面
Fig.1 The building ground surfaces in different level
案例表明,为明晰不同地表起伏与建筑产权体的复杂关系,有必要针对地表的情况进行专门分析。根据建筑所处地表形态可抽象为3类(图2):平地、坡地、阶梯状台地,其余形态都可视为这 3 种类型的变形与组合。考虑到建筑的不同部位,首先给出基面与底面两个定义:基面指建筑的出入口所在层面;底面指建筑与地表接触,也就是建筑垂直方向上水平面最低的层面。建筑出入口作为衔接外部空间与内部空间的节点,是建筑的关键组成部分,更容易被选择为人们的知觉对象。同样,建筑底面也是建筑重要组成部分之一。因此,本文选取建筑的基面与底面两个要素,对产权体与地表形态的关系进行分类与描述。
图 2 不同的地表形态
Fig.2 Different surface forms with the building site
大多情况下,建筑都是建设在平地上的,此时建筑只有一个基面,且建筑底面、基面与地表位于同一平面,以地表平地为参考,对于平地上的建筑产权体,产权体的相对位置能够清晰表达。
依据《民用建筑设计统一标准》,地表的地面坡度<5%时,建筑宜采用平坡式场地布置方式,因此坡地上的产权体所处地表高差起伏相对较小,其基面、底面可近似视为与地表位于同一平面,同样不会造成认识问题。
当坡地坡度过大时,通常进行场地平整再进行建筑建设,此时建筑的前后或四周可能不在同一个平面上,构成阶梯状台地,多见山地建筑中。此时,建筑通常具有多个基面,影响人们对建筑楼层、前后方位的识别。鉴于此,从基面数量以及建筑基面与底面的空间关系入手,可将位于阶梯状台地上的建筑产权体细分为4类:
1)仅有一个基面,且底面与该基面重合。此时,阶梯台地的顶高于建筑产权体的顶面(图3a)。
2)仅有一个基面,但底面与基面不重合(图3b)。
3)有多个基面,底面与其中一个基面重合(图3c)。由于阶梯状台地的多顶面与建筑产权体的不同位置关系,存在多种形态:建筑产权体的另一基面位于阶梯状台地顶面与底面之间;另一基面与阶梯状台地顶面位于同一水平面上;产权体跨越多个阶梯(图3c)。如图4中洪崖洞与地表形态的空间关系示意图,建筑所处地表形态可归为阶梯状台地,建筑产权体两个出入口分别位于阶梯的坡底与坡顶,建筑产权体位于坡底的出入口层面(基面)与建筑产权体底面重合。图1b是两个建筑产权体与阶梯状台地的空间关系实例,其中,两个建筑产权体的底面分别与阶梯状台地的两个基面重合。
4)建筑产权体有多个基面,但其底面与任意一个基面都不重合(图3d),这通常是底面在地表以下的原因。
清晰地描述建筑产权体与阶梯状台地的关系,有助于明晰建筑产权体内部的楼层语义,如若只有一个出入面,则以基面所在楼层作为第一层;若存在多个基面,选取一个基面所在楼层为第一层,其他楼层标注时应注意多基面(出入面)的关系。如图1a中,A平面、B 平面为建筑产权体的两个基面,A平面所处楼层被选作第一层,以上楼层依次为二、三、四层,B平面为水平高度较低的出入口层,为与第一层区分,定义为LG。LG指与街道相连的、较低的首层,其下的楼层为负1(B1)、负2(B2)层。
图 3 产权体与阶梯状台地的关系
Fig.3 The relationships between 3D building property and terraced terrain
图 4 洪崖洞与地表关系示意
Fig.4 Spatial relationship between Hongyadong and ground surface
2 建筑产权体与地表的方位关系
受经济发展水平所限,过去的土地利用主要集中在地表,建筑大都依附于地表,占用地表之上一定空间。近年来,城市发展对空间的需求使得建设向垂直方向上延伸,催生了许多地下建筑物和空中建筑物,如图5a中,跨街空中连廊并不依附于地表,而是通过依赖两侧建筑存在,占用部分空中空间;而图5a中的空间建筑则完全独立与其他建筑体单独存在。图5b、图5c中的地下街则是地表之下一定空间的使用。我国《民法典》中明确建设用地可以按地表、地上和地下分层出让,这从法律层面支持了三维地籍的建立,同时这些案例也证明了地上空中、地表和地下的三维产权设立的必要性。
图 5 向地上、下空间延伸的建筑
Fig.5 Buildings extending into overground and underground space
Stoter认为地籍产权体的空间位置和形态应在地籍系统中清楚表示。这种清楚表示不仅依赖于产权体与地表形态的关系描述,还应包括产权体与地表的相对位置表达。在二维地籍中常通过建筑的二维平面投影图,结合高度、深度的备注表示垂直方向上的空间占有,但是这种描述方式对于形态不规则或是不依附于地表的建筑并不适用。在对三维地籍产权体的描述中,要对产权体与地表的上下方位关系进行分类,明确直观地表达产权体的空间位置。
依据产权体与地表的方位关系,可将产权体划分为地表产权体、地上产权体、地下产权体及地上下一体产权体(图6)。
地表产权体指位于地表以上且直接依赖于地表的产权体。城市中的大部分建筑都属于地表产权体。对于规则的地表产权体,可以采用二维地籍的管理模式。
地上产权体指位于地表以上且不直接依赖于地表的产权体,通过依赖其他产权体存在,可以称其为空间产权体。跨街空中连廊就是现实中的典型案例,由于权属空间不直接依赖于地表,难以采用传统二维模式描述其空间占有及权利关系(图5a)。
图 6 产权体与地表的方位关系
Fig.6 Relative locations between 3D building property and the ground surface
地下产权体指位于地表以下的产权体,权利人享有的权力空间仅包含地下部分,对地表、地上部分无使用权限。随着城市地下空间开发,地下产权体也越来越多,如独立建设的地下商场、地下停车场、地下管廊等(图5b、图5c)。
地上下一体产权体是指产权体空间包含地表以上及以下部分,且二者权属一致,如带地下室的房屋、包含地下部分的商场等。该类产权体在垂直方向上权属统一,通过垂直投影面及高度、深度值也可明确其空间占有,简化方式可以通过二维地籍进行管理。
3 建筑产权体与地表宗地的对应关系
传统地籍管理以二维宗地为基本单元,该宗地属于地表宗地。通常,一块宗地为一个权利人所拥有或使用,即权属单元与宗地间是一一对应关系。也存在一块宗地上包含多个权属单元的情形,如城市中常见的建筑类型——住宅楼,其所在宗地的使用权由所有业主共有。
随着城市建设中土地分层开发利用模式的增多,权属单元与宗地之间的对应关系愈发复杂。以深圳丰盛町地下商业街为例,地表为市政道路及绿地,地下一、二层为商铺,地下三层为地铁车辆段(图5c)。二维地籍系统中(图5d),丰盛町宗地与地铁线路投影到二维平面上,一方面在同一地表宗地上出现图形重叠,另一方面地下街投影后跨越了多个地表宗地的边界,不动产权属单元与地表宗地呈现多对多的关系。在这类复杂情况中,以二维宗地为基础的管理方式不能反映权利的垂直组成状况,也难以反映三维产权体与地表的关系。
产权体是对一定立体空间的占有,其设立可以独立于地表宗地,且不受地表宗地的界线限制。考虑到二维地表宗地的地表参考特殊性,有必要对三维产权体与二维地表宗地间的对应关系进行探讨,以反映三维权属单元的空间构成和垂直方向上产权空间的交叠。结合具体情况,本文将三维产权体与二维宗地的对应关系归纳为4类:一对一、一对多、多对一、多对多。
1)产权体与地表宗地的一对一关系,即以一块地表宗地的权属界线为界,向地上、地下延伸,该空间范围内只存在一个产权体(图7a)。
2)产权体与地表宗地的一对多关系,即一个产权体跨越了多块地表宗地的界线(图7b)。通常,该产权体占有的空间是与地表宗地分离或连接的独立空间,常见的情形有地下商业、隧道、地铁、地下管廊等,典型的是地铁车站产权体完全位于地下,因出入口和出风口原因在垂直方向上与多个地表宗地相交。
3)产权体与地表宗地的多对一关系,即在同一块地表宗地的权属界限内,存在多个产权体(图7c)。常见情形为公寓式住宅或居民楼,或是其他空间多用途利用形式,如商住综合楼。
4)产权体与地表宗地的多对多关系,即在几个相邻宗地内,同时存在上述一对多和多对一两种情形(图7d)。例如,地铁上盖物业综合体。在对这类产权体进行描述时,可以淡化地表宗地的概念,只将其作为产权体所处环境或方位的参照。
图 7 产权体与地表宗地的对应关系
Fig.7 Correspondence between 3D building property and 2D surface parcels
4 结束语
三维产权体是三维地籍进行权属登记和管理的基本单元,对产权体的分类研究,能够更清楚地说明各类产权体的特征,便于准确描述产权体的空间状况及权利状况。在经济上,是实现土地立体化管理的基础,有助于提高土地集约利用水平,促进社会经济发展;在法律上,能够保障不动产权利人的利益、减少权属纠纷,维护社会和谐稳定。本文探讨了案例驱动下的三维建筑产权体空间关系的分类,根据现实中的多个案例出发,从中提取产权体的突出特征,从建筑产权体与地表形态的关系、与地表的方位关系以及与地表宗地的对应关系 3 个方面对建筑产权体的空间关系进行分类描述,为产权体的可视化、空间分析等提供基础。本文仅讨论了建筑产权体与地表的空间关系分类,更详尽的三维产权体描述还需考虑产权体物理空间与法律空间的一致性、产权体相互之间的关系等方面,同时本文未涉及三维地籍技术、管理方面的内容;后续可在本文分类的基础上制定分类代码,构建产权体编码体系,方便对产权体进行登记与管理。
作者简介:应申(1979—),男,安徽界首人,教授,博士,主要从事地图与地理信息系统、3D GIS与三维地籍、空间分析、高精地图等的教学与研究工作
E -mail:shy@whu.edu.cn
本期回顾
《地理信息世界》2021年6期速览
大数据时代城市地理空间信息处理关键技术与应用