Art. 9 und 26 BV (Baueinsprache), hat sich ergeben:
A.- In der Gemeinde Vaz/Obervaz galt in den 70er Jahren das kommunale Baugesetz vom 8. Mai 1972. Dieses enthielt keine Bestimmungen über die Ausnützungsziffer. Am 11. Dezember 1978 stellte die Regierung des Kantons Graubünden fest, dass die Gemeinde Vaz/Obervaz noch nicht über eine Ortsplanung verfüge und hielt die Gemeinde an, bis am 30. April 1979 eine ihren Verhältnissen entsprechende Ortsplanung zu erstellen.
Am 9. Februar/18. April 1979 erteilte die Gemeinde Vaz/Obervaz der Z._ Touristik AG eine Baubewilligung für die Überbauung Y._ (vier Mehrfamilienhäuser und Tiefgarage) auf dem Grundstück Nr. 3187. Die Grundstücksfläche betrug 13'193 m2, bzw. nach Abzug von Waldfläche und einem bestehenden Haus 10'911 m2. Die Überbauung umfasste insgesamt eine Bruttogeschossfläche von 2'724 m2, was einer Ausnützung von rund 0,25 entsprach. Sie wurde in der Folge plangemäss realisiert.
Im Anschluss an den Regierungsbeschluss vom 11. Dezember 1978 unterbreitete der Gemeinderat Vaz/Obervaz den Stimmberechtigten ein neues Baugesetz und eine Zonenplanung.
Beide Vorlagen wurden in der Abstimmung vom 29. April 1979 abgelehnt.
Am 10. Mai 1979 wurde das Grundstück Nr. 3187 parzelliert.
Der Bereich, auf welchem sich die Überbauung Y._ befindet, wurde zur neuen Parzelle Nr. 4648 im Halte von 5'157 m2. Der südlich davon gelegene Teil wurde zur neuen Parzelle Nr. 4647, umfassend 2'916 m2. Später wurde davon noch die Parzelle Nr. 4980 abparzelliert.
Am 25. Juni 1979 setzte die Kantonsregierung der Gemeinde Vaz/Obervaz eine neue Frist bis Ende 1979, um den Stimmberechtigten eine neue Vorlage für die Ortsplanung zu unterbreiten. Zugleich erliess sie für das ganze Gemeindegebiet eine Bausperre. Am 2. Dezember 1979 nahmen die Stimmberechtigten das neue Baugesetz an, lehnten aber den Zonenplan erneut ab. Mit Beschluss vom 30. Juni 1980 erliess die Regierung des Kantons Graubünden einen Ersatzzonenplan für die Gemeinde Vaz/Obervaz. Der Bereich des gesamten ursprünglichen Grundstücks Nr. 3187 (ohne Wald) befand sich nach diesem Plan in der Wohnzone W2.
Am 28. November 1982 nahmen die Stimmberechtigten von Vaz/Obervaz einen neuen Zonenplan an, der von der Regierung des Kantons Graubünden am 19. September 1983 genehmigt wurde. Nach diesem Zonenplan beträgt die Ausnützungsziffer für den ganzen Bereich der ursprünglichen Stammparzelle Nr. 3187 (ohne Wald) 0,2.
B.- Am 13. März 2000 reichte X._ bei der Gemeinde Vaz/Obervaz ein Baugesuch ein für den Bau eines Mehrfamilienhauses auf dem Grundstück Nr. 4647. Gegen das Baugesuch erhoben die Stockwerkeigentümergemeinschaft Y._, D._ und E._ Einsprache, hauptsächlich mit der Begründung, die zulässige Ausnützung von 0,2 sei durch die bestehende Überbauung Y._ bereits ausgenützt. Mit Beschluss vom 3. August 2000 wies die Gemeinde die Einsprachen ab und erteilte die Baubewilligung.
Sie erwog, durch eine nachträgliche Parzellierung dürften die Vorschriften über die Ausnützung nicht umgangen werden.
Die Gemeinde gehe aber nur dann von einer nachträglichen Parzellierung aus, wenn diese nach dem Inkrafttreten der geltenden Ortsplanung (19. September 1983) erfolgt sei.
C.- Dagegen erhoben die Stockwerkeigentümergemeinschaft Y._ und die einzelnen Stockwerkeigentümer Rekurs an das Verwaltungsgericht des Kantons Graubünden. Dieses hiess mit Urteil vom 27. Februar/16. März 2001 den Rekurs gut und hob den Bau- und Einspracheentscheid der Gemeinde auf. Es erwog, die aufgrund der Bausperre und der nachmaligen Einführung einer Ausnützungsziffer von 0,2 zulässige Ausnützung sei durch die Überbauung Y._ bereits konsumiert worden, weshalb eine weitere Baute auf dem Grundstück Nr. 4647 nicht mehr zulässig sei.
D.- X._ hat staatsrechtliche Beschwerde erhoben mit dem Antrag, das Urteil des Verwaltungsgerichts sei aufzuheben. Die Stockwerkeigentümergemeinschaft Y._ sowie die einzelnen Stockwerkeigentümer beantragen, die Beschwerde sei abzuweisen. Das Verwaltungsgericht beantragt Abweisung, soweit auf die Beschwerde eingetreten werden könne. Der Gemeindevorstand Vaz/Obervaz teilt mit, dass er den Entscheid des Verwaltungsgerichts akzeptiere und auf eine Vernehmlassung verzichte.

Das Bundesgericht zieht in Erwägung:
1.- a) Die staatsrechtliche Beschwerde gegen den kantonal letztinstanzlichen, auf kantonales Recht gestützten Endentscheid ist zulässig (Art. 84 Abs. 2, Art. 86 Abs. 1 und Art. 87 OG). Der Beschwerdeführer ist als Baugesuchsteller, dessen Gesuch durch den angefochtenen Entscheid abgewiesen wird, zur Beschwerde legitimiert (Art. 88 OG).
b) Auf den vom Beschwerdeführer beantragten Augenschein kann verzichtet werden, da der Sachverhalt unbestritten ist.
2.- Der Beschwerdeführer rügt, die Argumentation des Verwaltungsgerichts führe zu einer Verletzung der Eigentumsgarantie (<ref-law>), ohne dass dafür im Zeitpunkt der Abparzellierung des Grundstücks Nr. 4647 (10. Mai 1979) eine genügende gesetzliche Grundlage vorhanden gewesen sei (vgl.
<ref-law>; <ref-ruling> E. 8 S. 141).
a) Wenn ein Grundstück so weit überbaut ist, dass die zulässige Ausnützung erreicht ist, kann die nachträgliche Abparzellierung eines bisher unüberbauten Teils dieses Grundstücks nicht dazu führen, dass auf dem abparzellierten Teil wiederum eine Überbauung zulässig wäre, weil dies zu einer mehrfachen Ausnützung einer Parzelle führen würde und so die Vorschriften über das Nutzungsmass beliebig umgangen werden könnten. Vielmehr bleibt die isoliert betrachtet unternutzte abparzellierte Liegenschaft von Gesetzes wegen mit der bereits auf der ursprünglichen Parzelle erfolgten Ausnützung belastet (<ref-ruling> E. 2c S. 120 f.; Felix Huber, Die Ausnützungsziffer, Diss. Zürich 1986, S. 259).
Dies ist an sich unbestritten. Ebenso ist nicht bestritten, dass durch die Überbauung Y._ für die ganze ursprüngliche Parzelle Nr. 3187 die nachmals festgelegte Ausnützungsziffer von 0,2 ausgeschöpft bzw. gar überschritten worden ist. Hingegen macht der Beschwerdeführer geltend, im Zeitpunkt der Abparzellierung seines Grundstücks habe keine gesetzliche Grundlage für eine Beschränkung der Ausnützung bestanden, so dass ihm auch heute die Ausnützungsbegrenzung nicht entgegengehalten werden könne.
b) Das Verwaltungsgericht hat ausgeführt, dass sowohl im Zeitpunkt der Bewilligungserteilung für die Überbauung auf Parzelle Nr. 3187 (Februar/April 1979) als auch der Abparzellierung von Grundstück Nr. 4647 (10. Mai 1979) im Hinblick auf den Erlass einer Ortsplanung eine Bausperre gegolten habe, welche ununterbrochen bis zum Inkrafttreten der Ersatzzonenplanung im Jahre 1980 in Kraft gestanden sei und für das fragliche Gebiet eine Ausnützungsziffer von 0,25 vorgesehen habe. Am 10. Mai 1979 wäre wegen dieser Bausperre eine zusätzliche Überbauung nicht zulässig gewesen. Dieses befristete Bauverbot sei durch die schliesslich eingeführte Ausnützungsziffer in eine definitive öffentlichrechtliche Eigentumsbeschränkung umgewandelt worden. Für die abparzellierte Liegenschaft Nr. 4647 stehe daher keine Ausnützung mehr zur Verfügung.
c) Dem Beschwerdeführer ist darin beizustimmen, dass die Bausperre nicht für sich allein, sondern nur zusammen mit einer später in Kraft tretenden definitiven Ortsplanung Grundlage für eine dauernde Eigentumsbeschränkung darstellen kann. Unbestritten wurde jedoch mit dem Ersatzzonenplan der Regierung vom 30. Juni 1980 und nachher mit der kommunalen Zonenplanung vom 28. November 1982 auf dem fraglichen Grundstück eine Ausnützungsbegrenzung eingeführt.
Umstritten ist hingegen, ob im Zeitpunkt der Abparzellierung eine solche bestand.
d) Für den Erlass von Bausperren bzw. Planungszonen besteht eine genügende formellgesetzliche Grundlage (Art. 27 des Bundesgesetzes vom 22. Juni 1979 über die Raumplanung [RPG; SR 700]; Art. 56 des kantonalen Raumplanungsgesetzes vom 20. Mai 1973 [KRG]; ZBl 96/1995 S. 182 E. 3d). Ebenso liegt dafür ein hinreichendes öffentliches Interesse vor, sofern eine einigermassen konkretisierte Absicht auf Planänderung besteht, die in einem Planungsbedürfnis begründet und nicht offensichtlich rechtswidrig oder sinnlos ist (<ref-ruling> E. 2; ZBl 84/1983 S. 542 E. 6c; Alexander Ruch, in Kommentar RPG, Zürich 1999, N 25 ff. zu Art. 27).
e) Der Beschwerdeführer bestreitet nicht, dass im Zeitpunkt der Abparzellierung, am 10. Mai 1979, formal eine Bausperre in Kraft stand. Auch aus dem Entscheid der Regierung vom 30. Juni 1980 geht hervor, dass die ursprünglich verhängte Bausperre durch die Gemeinde bis zum 30. Juni 1979 und anschliessend durch die Regierung bis Ende 1979 verlängert worden war. Es bestand 1979 auch ein offensichtliches Planungsbedürfnis, nachdem die Regierung die Gemeinde angehalten hatte, eine Ortsplanung zu erlassen, weil sie als letzte Kurortsgemeinde des Kantons noch nicht über eine abgeschlossene Ortsplanung verfüge. Der Beschwerdeführer bestreitet sodann nicht, dass die von den Gemeindebehörden vorgesehene Ortsplanung eine Begrenzung der Ausnützung vorgesehen hatte und eine solche Begrenzung grundsätzlich zulässig ist. Er bringt hingegen vor, mit der Ablehnung der Ortsplanung am 29. April 1979 (und später nochmals am 2. Dezember 1979) sei nicht mehr festgestanden, wie die zukünftigen planungsrechtlichen Massnahmen aussehen würden; die Bausperre sei damit hinfällig geworden und habe im Zeitpunkt der Abparzellierung keine Eigentumsbeschränkung mehr bewirken können, da keine Planungsabsicht mehr bestanden habe.
f) Die Bausperre setzt indessen nicht voraus, dass die geplanten Vorschriften im Detail bereits bekannt sind.
Ihr Sinn besteht gerade darin, die Entscheidungsfreiheit des Planungsorgans zu wahren und zu diesem Zweck negative Präjudizierungen und Erschwerungen der Nutzungsplanung zu vermeiden (<ref-ruling> E. 3a S. 211, 113 Ia 362 E. 2a/bb S. 365; Ruch, a.a.O., N 21 zu Art. 27). Unbestritten hatte die vom Gemeinderat im Frühling 1979 dem Volk vorgelegte Ortsplanung eine Ausnützungsbegrenzung vorgesehen. Mit der Abstimmung vom 29. April 1979 war zwar diese konkrete Vorlage abgelehnt worden, doch war aufgrund des Regierungsentscheides vom 11. Dezember 1978 klar, dass eine neue Vorlage auszuarbeiten und dem Volk vorzulegen war. Die Planungsabsicht bestand damit weiterhin. Wohl war der Inhalt der zu erlassenden Ordnung noch nicht bekannt. Dies ist aber für die Gültigkeit einer Bausperre auch nicht erforderlich (Ruch, a.a.O., N 27-29 zu Art. 27). Es ist der Sinn von Bausperren, in Situationen, in denen der Inhalt der definitiven Ordnung ungewiss ist, eine Präjudizierung durch vollendete Tatsachen zu vermeiden. Dass die neue Vorlage im Gegensatz zur abgelehnten auf jegliche Bestimmungen über die Ausnützung verzichten würde, konnte nicht leichthin angenommen werden. Die nachmals erlassene Zonenordnung hat denn auch eine Ausnützungsbegrenzung eingeführt. Die im Mai 1979 geltende Bausperre hatte zum Ziel, eine faktische Präjudizierung dieser Ausnützungsvorschriften zu vermeiden. Auf dem ursprünglichen Grundstück Nr. 3187 hätte daher am 10. Mai 1979, dem Zeitpunkt der Abparzellierung, aufgrund der damals geltenden Bausperre keine weitere Überbauung mehr zugelassen werden können. Wäre das Grundstück nicht aufgeteilt worden, wäre heute aufgrund der seither in Kraft getretenen Ausnützungsvorschriften eine weitere Überbauung klarerweise nicht zulässig.
g) Die nach Inkrafttreten der Bausperre erfolgte Abparzellierung kann daran nichts ändern. Wohl wirkt sich die Bausperre auf ein konkretes Bauprojekt aus. Für die Beurteilung der Auswirkungen einer Abparzellierung ist aber darauf abzustellen, ob im Zeitpunkt der Abparzellierung eine weitere Überbauung zulässig gewesen wäre (oben E. 2a). Die Beurteilung eines (hypothetischen) Bauprojekts im Zeitpunkt der Abparzellierung ist daher massgebend dafür, ob heute auf dem abparzellierten Grundstück eine zusätzliche Überbauung möglich ist. War dies - wie ausgeführt - am 10. Mai 1979 unzulässig, so ist es auch heute ausgeschlossen.
Die Rüge einer Verletzung von <ref-law> ist demnach unbegründet.
3.- Der Beschwerdeführer beruft sich darauf, die Gemeinde Vaz/Obervaz habe in ständiger Praxis sämtliche vor dem 19. September 1983 erfolgten Veränderungen für die Beurteilung der baulichen Nutzung nicht beachtet. Selbst wenn diese Praxis gesetzwidrig sein sollte, so könne er sich auf Gleichbehandlung im Unrecht berufen. Das Verwaltungsgericht habe in willkürlicher und aktenwidriger Weise angenommen, eine solche Praxis der Gemeinde sei nicht nachgewiesen.
a) Der Grundsatz der Gesetzmässigkeit der Verwaltung geht dem Rechtsgleichheitsprinzip in der Regel vor. Hat eine Behörde in einem Fall eine vom Gesetz abweichende Entscheidung getroffen, so gibt dies dem Bürger, der sich in der gleichen Lage befindet, grundsätzlich keinen Anspruch darauf, ebenfalls abweichend von der Norm behandelt zu werden.
Bloss wenn die Behörde in ständiger Praxis vom Gesetz abweicht und zudem zu erkennen gibt, dass sie auch in Zukunft nicht gesetzeskonform entscheiden werde, kann der Bürger verlangen, ebenfalls gesetzwidrig begünstigt zu werden.
Die Berufung auf Gleichbehandlung im Unrecht ist namentlich dann nicht zulässig, wenn eine Behörde bisher eine gesetzwidrige Praxis geübt hat, diese durch eine Rechtsmittelinstanz als unzulässig beurteilt worden ist und - was in der Regel zutrifft - anzunehmen ist, die Behörde werde sich in Zukunft an die oberinstanzlich festgelegte Praxis halten (<ref-ruling> E. 3a S. 2 f.; <ref-ruling> E. 4a S. 451 f., mit Hinweisen).
b) Vorliegend hat die Gemeinde in ihrem Einspracheentscheid vom 3. August 2000 zwar in der Tat ausgeführt, sie gehe nur dann von einer nachträglichen Parzellierung aus, wenn diese nach dem 19. September 1983 erfolgt sei. Das Verwaltungsgericht hat erwogen, weder Gemeinde noch Bauherrschaft hätten auch nur ein einziges Beispiel dafür genannt, dass die erwähnte Praxis tatsächlich erfolgt sei; zudem würden einige wenige Fälle noch keinen Anspruch auf Gleichbehandlung im Unrecht begründen. Ob dies - wie der Beschwerdeführer geltend macht - eine aktenwidrige Verneinung der erwähnten Praxis darstellt, kann dahingestellt bleiben: Das Verwaltungsgericht hat nämlich - mit Recht (E. 2) - diese Praxis als unzulässig beurteilt und die Gemeinde hat in ihrer Vernehmlassung an das Bundesgericht erklärt, sie akzeptiere den Entscheid des Verwaltungsgerichts. Es ist somit davon auszugehen, dass sie in Zukunft eine allenfalls früher geübte gesetzwidrige Praxis aufgeben wird (vgl. BGE <ref-ruling> E. 4a S. 452, mit Hinweisen). Unter diesen Umständen ist die Berufung auf Gleichbehandlung im Unrecht nicht zulässig.
4.- Die Beschwerde erweist sich damit als unbegründet.
Bei diesem Ausgang des Verfahrens sind die Gerichtskosten dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (Art. 156 Abs. 1 in Verbindung mit Art. 153 und Art. 153a OG). Dieser hat zudem den obsiegenden Beschwerdegegnern eine Parteientschädigung zu bezahlen (Art. 159 Abs. 2 OG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.- Die staatsrechtliche Beschwerde wird abgewiesen.
2.- Die Gerichtsgebühr von Fr. 3'000.-- wird dem Beschwerdeführer auferlegt.
3.- Der Beschwerdeführer hat die Beschwerdegegner für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 3'000.-- zu entschädigen.
4.- Dieses Urteil wird den Parteien, der Gemeinde Vaz/Obervaz und dem Verwaltungsgericht des Kantons Graubünden,
4. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
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Lausanne, 10. September 2001
Im Namen der I. öffentlichrechtlichen Abteilung
des SCHWEIZERISCHEN BUNDESGERICHTS
Der Präsident:
Der Gerichtsschreiber: