立体化利用已成为当前城市土地利用的重要趋势,经济发展、人口增长与土地资源短缺的矛盾促使土地利用向空间扩展,这种立体化利用的重要特征是垂直方向上产权主体的多元化,即地表、地上、地下空间可以分层开发并分属不同权利人。这一特征对传统地籍管理理论和方法提出挑战。传统的地籍系统仍然采用以宗地为基础的二维平面地籍,通常采用投影的方式将三维权利实体(如建筑物)投影到二维平面上,以投影后的二维图形来代表其范围进行注册,因此二维地籍无法反映土地空间立体利用状况。在二维地籍不能满足土地管理的现实需求情况下,迫切需要系统研究三维地籍的理论与方法,在应用的层面上解决立体化土地开发利用中的地籍管理问题。三维地籍是在地籍概念中引入三维产权的地籍,它不仅可以登记和洞悉二维宗地的权属状况,而且还可以明晰和界定三维产权单元的空间范围。在三维空间研究土地权属问题,可以在一个统一的技术框架下处理土地和房产的登记问题。因为任何不动产,都占有一定的空间域,可以用确定的空间来表达。三维地籍的研究可以极大地促进和完善土地立体化利用的相关管理制度和体制机制,规范土地房产登记制度,减少不动产登记确权纠纷,提升政府公共服务效率和形象,具有显著的社会意义。目前国内外关于三维地籍的研究尚处于探索阶段,多侧重于问题的提出和法律关系讨论,缺乏具体的三维不动产对象建模和关键算法的系统研究。本文拟以三维产权体为核心,系统研究三维地籍技术问题,主要内容包三维地籍的空间数据模型与拓扑构建关键算法。首先对三维地籍管理涉及的对象进行分类,并分析其几何特征,以此为基础,参考点集拓扑学与组合拓扑学中的相关概念,给出了基于流形拓扑的三维产权体形式化描述方法,在此基础上提出顾及拓扑的三维地籍空间数据模型。在给出三维地籍的空间数据模型后,同时研究了基于该模型的拓扑数据生成算法以及地籍管理过程中涉及到空间数据的分割与合并两大操作,给出了在产权体分割合并的几何算法的基础上,同时给出了拓扑维护的步骤与方法,使得各项操作中产权体的拓扑一致性得到保持。最后结合我国深圳市地籍管理的实际需求,建立了三维地籍试验系统,通过对深圳市乃至我国最典型的三维地籍案例进行建模与管理,并进行示范应用,证明了本文提出的模型与算法的可行性与有效性。