传统不动产的管理对象主要是针对二维宗地,并以宗地的地表权利实体作为基本单元进行权属登记和管理。随着社会经济的发展,城市的扩张,土地的利用由地表向地上地下延伸,地上、地表和地下出现各种建筑物、构筑物和基础设施,不动产对象的种类在横向上不断增多,权利在纵向上不断向立体化延伸。随着现行不动产统一登记制度的实施,传统的二维、单一的不动产管理模式已无法满足现势条件下不动产管理的需要。当前,三维空间信息技术与不动产管理的结合,产生了一种崭新的不动产管理模型——三维不动产管理。本文围绕三维不动产的空间数据模型和空间关系模型展开研究,主要研究内容包括以下几个方面:(1)本文以《不动产登记暂行条例》中所称不动产权利实体作为研究对象来开展三维不动产相关的工作,并将这些研究对象统称为产权体。以不动产权利实体为基础,权利空间为参考,分析各个不动产的特征,探讨产权体的表达方式。(2)在给出了产权体的表达后,进一步研究如何将现实中的不动产及不动产相关实体进行抽象,用几何实体来建模和表达。由于三维不动产管理应该支持多用途,它不仅要表达不动产的空间形态,还应支持三维不动产相关的空间分析和计算。通过对比分析各类三维空间数据模型在不动产表达和管理上的优劣,统筹考虑权利实体建模、表达、可视化、空间分析以及计算的需要,本文需要建立一种集成面元模型和体元模型优点的混合模型。(3)本文所建立的不动产三维空间数据模型是采用边界表达模型来表达产权体形体,用单纯复形模型来实现不动产之间的空间分析和技术。为了实现两种模型以及它们之间的转换,本文研究了单纯形与单纯复形理论,提出了表达模型和计算模型的构建方法以及实现算法,并实现两个模型之间的相互转换。(4)为描述不动产之间存在的多维度复杂空间关系,本文基于维度模型提出一种适合不动产对象的三维空间拓扑关系模型,用来描述不动产之间的三维拓扑关系。最后基于不动产三维空间数据模型中的体元模型,设计空间拓扑关系模型实现的算法思路。(5)为验证所提出的产权体建模方法和相关算法的可行性和有效性,建立一个原型系统。该系统设计了针对不规则产权体的模型构建功能、基于空间拓扑关系模型的空间查询和空间分析功能等。最后根据实验结果,对相关模型及算法的可行性进行分析。