關于省級CIM基礎平臺建設的思考

文｜奧格科技股份有限公司 許浩 張明婕 李珊珊

自2007年Khemlani 提出City Information Modeling(CIM)，即城市信息模型，直到2018年11月住房和城鄉建設部將北京城市副中心、廣州、南京、廈門、雄安五個城市列入運用建筑信息模型(BIM)進行工程項目審查審批和城市信息模型(CIM)平臺建設試點城市[1]，標志著CIM 正式進入建設階段。2020年，住房和城鄉建設部、工信部等部門接連出臺了《關于加快推進新型城市基礎設施建設的指導意見》《城市信息模型（CIM）基礎平臺技術導則》等關于CIM 的一系列政策文件，各級政府高度重視并相繼開展CIM 平臺建設工作。而CIM 基礎平臺作為CIM 平臺的基礎支撐，是CIM 平臺建設不可或缺的必要組成部分，住房和城鄉建設部提出：構建國家、省、市三級CIM 基礎平臺體系，逐步實現城市級CIM基礎平臺與國家級、省級CIM 基礎平臺的互聯互通[2]，由此可以看出，省級CIM 基礎平臺在三級體系中處于承上啟下的作用，本文重點介紹省級CIM 基礎平臺建設的研究成果，為省級CIM 基礎平臺建設提供思路與建議。

1.省級CIM 基礎平臺建設目標與內容

1.1 建設目標

省級CIM 基礎平臺建設核心目標旨在為所轄城市實現智慧規劃、建設、管理、運行提供一個基礎架構和操作平臺，提高統籌管理水平。

1.2 建設內容

CIM 基礎平臺建設目前以城市建設為主，省級CIM 基礎平臺建設仍處于起步階段，筆者通過大量研究，認為省級CIM 基礎平臺主要內容包括：制定一套標準體系、建立一個數據庫、搭建一個平臺、突出在工改四個階段的共性支撐應用。

1.2.1 一套標準體系

省級CIM 基礎平臺標準體系要結合國家和行業發展需求研究制定，包括基礎標準、通用標準和專用標準。通過研究，筆者認為省級CIM 基礎平臺標準體系應包含《城市信息模型(CIM)基礎平臺數據共享交換標準》《城市信息模型數據治理與建庫技術規程》《省級CIM 基礎平臺與國家級、市級CIM 基礎平臺的互聯互通規范》《省級城市信息模型（CIM）基礎平臺運行維護管理辦法》等標準規范，保障省級CIM 平臺統一性、系統性與可持續性。

1.2.2 一個數據庫

省級CIM 平臺是統籌管理城市的操作平臺，涉及經濟、民生、社會等方方面面，而CIM 基礎平臺作為CIM 平臺的底座，需搭建可以融合海量多源異構數據的CIM 基礎平臺數據庫，支撐省級CIM 平臺正常運行。

1.2.3 一個平臺

省級CIM 基礎平臺是CIM 基礎平臺的核心，是融合各類CIM 數據，進行數據導入導出、數據轉換、數據清洗及更新、模型處理及查詢管理、數據共享和應用的系統[3]。經過研究大量CIM 基礎平臺，本系統需具備統一、規范管理海量多元異構數據，尤其是各類BIM 數據的能力；具備全生命周期BIM 模型歸集，實現各類數據在項目、地塊和模型之間互相關聯的能力；具備模擬仿真展示城市地上地表地下、白天黑夜、陰晴雨雪、四季交替的能力；具備二次開發支撐的能力，足以支撐基于省級CIM 平臺的各類應用場景。

表1 省級CIM 基礎平臺數據庫數據類型

1.2.4 工改四個階段的共性支撐功能

通過借鑒城市CIM 基礎平臺建設經驗以及研究省級CIM 平臺，認為省級CIM 基礎平臺可以拓展到工改四個階段的共性支撐功能，既可以通過CIM 基礎平臺承載城市的存量空間，也能為城市增量空間高效率、低成本地接入CIM 基礎平臺提供助力。各階段共性支撐功能見圖1。

圖1 省級CIM 基礎平臺工改四個階段的共性支撐功能

1.3 總體架構

在住房和城鄉建設部《城市信息模型（CIM）基礎平臺技術導則》中CIM 基礎平臺總體架構的基礎上，筆者根據省級情況對其基礎功能進行了延伸，認為省級CIM基礎平臺總體架構由部分設施層、數據層、服務層以及部分應用層組成。見圖2。

圖2 省級CIM 基礎平臺總體架構（虛線框區域）

2.省級CIM 基礎平臺建設關鍵環節

2.1 快速部署平臺

省級CIM 基礎平臺部署分兩種情況：一是政務外網部署。省級CIM 平臺承載的不含敏感信息的數據，可直接部署在政務外網云平臺上應用。二是政務內網、政務外網分別部署。對省級CIM 平臺承載的各類涉密數據，政務內網部署包含敏感信息在內的全量數據CIM 平臺，通過“數據交換前置機+單向光閘+數據交換前置機（出）”的方式將脫敏后的數據傳輸給政務外網CIM 基礎平臺，政務外網以同樣的方式將物聯感知數據、政務數據傳輸給政務內網CIM 基礎平臺，保證政務內外網兩套基礎平臺除敏感信息以外的數據一致性。

2.2 獲取底圖數據

省級CIM 平臺主要通過測繪采集（房屋建筑和市政設施普查）和數據利用兩種渠道獲取底圖數據，包括衛星影像、DOM（數字正攝影像圖）、電子地圖、房屋建筑白模、房屋建筑規則批量化模型、道路、橋梁、綜合管線、供水廠站符號化模型等基礎時空數據、房屋建筑和市政設施在內的工程建設項目數據以及人口、經濟等公共專題數據。

2.3 治理融合數據

省級CIM 平臺獲取的數據主要包括衛星影像數據、現狀三維模型數據和BIM 模型數據，入庫前必須進行數據治理。衛星影像數據通過大氣校正、正射校正、影像融合、影像裁切等技術處理；現狀三維模型數據中的傾斜攝影模型通過傾斜攝影技術，進行多視影像區域聯合平差、多視影像密集匹配、數據表面模型生成，得到具有豐富地物側面紋理及位置信息的傾斜模型數據；現狀三維模型數據中的手工建模數據從模型面數優化、建筑外觀細節的取舍、模型個數優化和貼圖優化四個方面進行優化處理；BIM 模型數據通過輕量化處理、LOD 技術以及生成三維緩存等方式對其進行優化，提高省級場景下的加載速度，滿足快速傳輸、高效顯示、敏捷分析的性能需求。

數據治理后，通過統一時空基準、統一格式標準、匹配關聯實體屬性后方可接入數據庫。

2.4 搭建數據庫

省級CIM 基礎平臺建設需要融合海量大數據，因此，平臺建設必須構建豐富的存儲機制與多類型存儲引擎，以此滿足數據的高效存儲、更新、計算需求。筆者通過實踐及大量研究，針對省級CIM 基礎平臺數據庫選型提出表2建議。

表2 省級CIM 基礎平臺數據庫選型建議

2.5 管理數據資源

2.5.1 資源目錄管理

以業務需求和服務應用為導向，基于數據資源有序匯聚和高效管理的需求，建議形成以金字塔形式大中小類的分層管理的數據資源目錄，提供數據目錄服務。

2.5.2 元數據管理

建議省級CIM 平臺打造一套涵蓋住建、規劃、城市管理、水務等政務行業的關鍵業務元數據的管理體系，實現政府跨部門間數據匯集、清洗、融合等數據治理流程，形成標準統一的城市信息模型元數據資源湖。

2.5.3 專題圖制作

更加形象的展示城市建設、運行、管理全場景，根據不同場景、不同領域的基礎數據制作專題圖，同時，根據設置的登錄權限顯示不同的專題圖層。

2.5.4 資源共享與交換

省級CIM 平臺需要開發接口服務和組件服務，對外提供結構化和非結構化數據，同時對接第三方機構。通過在線共享、前置交換和離線共享三種方式實現與各相關數據信息的有效關聯、無縫對接和互相調用，增強數據資源的可用性和共享性。

2.5.5 資源更新與多版本管理

省級CIM 平臺數據庫要定期進行更新,主要有要素更新、專題更新、局部更新和整體更新幾種方式。建議BIM 和GIS 數據通過版本升級進行更新，業務數據通過第三方系統進行更新。

2.6 數據查詢與可視化

通過資源加載與集成展示、圖屬聯動、空間屬性查詢與統計、多維空間計算與分析、多端多體驗展示等技術實現省級CIM基礎平臺可視化與數據查詢。

3.省級CIM 基礎平臺建設建議

3.1 摸清現狀，把脈痛點

省級CIM 基礎平臺建設首要任務是梳理現狀，包括省級相關政府部門的業務現狀、信息化建設現狀以及所轄城市CIM 基礎平臺建設現狀，理清省級CIM 基礎平臺建設核心需求，為省級CIM 基礎平臺總體設計開好篇，打好樁。

3.2 頂層設計，合理建設

省級CIM 基礎平臺建設是一個系統工程，涉及到的政府部門管控環節、應用維度非常廣泛，包括從前期調研、方案設計到平臺建設再到項目交付運行全過程。因此，必須根據省級特色及要求，制定符合省情的《省級CIM 基礎平臺總體建設方案》，指導省級CIM 基礎平臺建設工作。

3.3 安全保障，穩定運行

省級CIM 基礎平臺是智慧城市操作系統的基礎架構，必須確保平臺的安全運行，因此要建立運行、維護、更新與安全保障體系，重點要做好系統運維管理與基礎設施運維管理，保障CIM 基礎平臺網絡、數據、應用及服務的穩定運行。