基于CIM平臺的地下市政基礎設施開發研究

張春梅

（沈陽城市建設學院，遼寧 沈陽 110167）

0 引言

近年來，信息化技術發展速度日益加快，基于這一技術而產生的各項信息化平臺，在種類以及數量上明顯增多，CIM平臺便屬于其中的一種。地下市政基礎設施，屬于城市基礎設施的一種，包括給排水設施、燃氣設施以及地下交通設施等多種。在上述基礎設施的開發過程中，傳統方法均面臨著效率低、質量差、難度高等問題。即使運用BIM平臺進行地下市政基礎設施開發，取得一定的效果，但依然具有較大的發展空間。CIM平臺的出現，為地下市政基礎設施開發效率以及質量的提升奠定了基礎。因此，為了達到促進城市發展的目的，有必要對CIM平臺在基礎設施開發過程中的應用方法進行研究。

1 CIM平臺及其構成

城市信息模型（英文City Information Modeling)，是以城市信息數據為基數，建立起三維城市空間模型和城市信息的有機綜合體。從范圍上講是大場景的GIS數據+小場景的BIM數據+物聯網的有機結合。與傳統基于GIS的數字城市相比，CIM將數據顆粒度細化到城市單體建筑物內部的一個機電配件、一扇門，將傳統靜態的數字城市升級為可感知、動態在線、虛實交互的數字孿生城市，為城市敏捷管理和精細化治理提供了數據基礎。

2 CIM平臺建設

2.1 CIM平臺的構成

CIM平臺的構成情況見圖1。

圖1 CIM平臺的構成情況

通過圖1可以看出，在CIM平臺中，包含多種組成部分，不僅能夠用于進行用地規劃，同樣可應用到城市的綜合管理、安全建設，以及智慧管網與環境保護等多項工作中。上述功能的集成，促使CIM平臺相對于BIM平臺而言具有了明顯的優勢。將其應用到地下市政基礎設施的建設過程中，成為城市發展的主要方向[1]。

2.2 功能建設

2.2.1 構架方面

CIM平臺在構建上具有開放式的特征，所謂開放性，指的是平臺構架能夠隨時進行優化以及更新，不具有固定性。基于上述特征，CIM平臺的功能同樣具有可擴展的優勢。將其應用到地下市政基礎設施建設中，可取得良好的效果，有利于長期應用，避免被現代技術淘汰。

2.2.2 多源數據存儲以及管理

在地下市政基礎設施建設過程中，會涉及到大量數據，且數據來源不統一。在CIM平臺中，工作人員可以借助多源數據存儲以及管理功能，實現對數據的存儲，并在需要時，對數據進行利用。

2.2.3 海量數據承載功能

在CIM平臺中，工作人員可以借助上述功能對海量數據進行調度以及應用，此平臺可承載海量數據，無需擔心數據量過大導致系統無法承載的問題發生[2]。

2.2.4 三維渲染

CIM平臺具有較強的三維渲染功能，將其應用到地下市政基礎設施的建設過程中，能夠幫助建立基礎設施三維模型，根據三維模型，工作人員則可掌握大量的信息，并借助模型完成基礎設施開發工作，評價開發效果。

2.2.5 可視化

CIM平臺可視化功能良好，工作人員在利用上述平臺建立地下市政基礎設施模型后，模型可在平臺上呈現，從而幫助工作人員從整體上了解開發完成后的基礎設施分布情況。

3 CIM平臺開發要點

在地下市政基礎設施開發的過程中，需要經歷四大環節，分別為規劃環節、設計環節、建造環節，以及運維環節。而CIM平臺的利用，則可幫助上述開發過程更加順利地實現。地下市政基礎設施具有多種類型，本部分僅以給排水管線為例，闡述CIM平臺的開發要點。

3.1 規劃方案

地下市政基礎設施規劃的環節，包括方案設計、三維展示、工程勘察、線路規劃以及可視化模擬幾項流程[3]。在上述流程中，CIM平臺的應用方法體現在以下方面：

3.1.1 方案設計

工作人員可利用CIM平臺對給排水管線的建造方案進行設計，例如：管線如何分布、如何避免與其他管線出現碰撞、管線的各項參數如何設置等。

3.1.2 三維展示

方案設計完成后，可通過三維展示的方式，將管線的CIM三維模型展現在平臺中。給排水管線CIM側視圖與俯視圖見圖2：

圖2 給排水管線CIM側視圖（左）與俯視圖（右）

3.1.3 工程勘察

在三維展示完成后，應通過工程勘察的方式，對當地的基本情況進行掌握。給排水管線建設過程中，極有可能受到地下原有基礎設施的影響，需要更改方向，導致以往的開發方案無法使用。因此，在工程勘察過程中，應了解當地的地上建筑物、地下基礎設施分布情況，從而保證開發方案具有合理性以及可行性。

3.1.4 線路規劃

工程勘察完成后，便可對給排水管線的線路進行規劃，保證線路開發不受到其他基礎設施的影響，為未來的建設奠定基礎[4]。3.1.5可視化模擬

規劃方案確定后，可通過CIM平臺建立可視化模型，并對其進行展示。

3.2 設計方案

地下市政基礎設施設計的環節，屬于開發過程中的重要組成部分，具體包括三維協同設計、碰撞檢查、虛擬漫游、工程量計算以及可視化模擬幾項內容。

3.2.1 三維協同設計地下市政基礎設施開發工程中，可對設施進行三維協同設計，借助CIM平臺的功能，保證設計結果具有準確性。

3.2.2 碰撞檢查地下基礎設施建設情況復雜，如發生碰撞，將導致工程無法進行。因此，需要借助CIM平臺進行碰撞檢查。將規劃方案中的管線參數輸入到CIM平臺之中后，工作人員需要立即對其進行運行，并利用平臺的碰撞檢查功能，觀察有無碰撞現象[5]。

3.2.3 虛擬漫游

可通過虛擬漫游的功能，對數據進行分享。

3.2.4 工程量計算CIM平臺具有工程量計算的功能，可利用這一功能，對整個工程量進行評估，從而保證最終的開發結果具有合理性。

3.2.5 可視化模擬

設計方案最終完成后，需要選出最優的方案，并對其進行可視化模擬。

3.3 建造方案

地下市政基礎設施建造的環節，包括場地開發、施工模擬、進度管控、質量以及成本控制等內容。以上開發環節，均可借助CIM平臺而實現。

3.3.1 場地開發

地下市政基礎設施建設的過程中，以往的場地開發過程效率低下。對此，可以將CIM平臺應用到開發過程中，通過平臺當中所存儲的城市開發數據，保證所選場地具有準確性，同時提高開發效率。

3.3.2 施工模擬與進度管控

可利用CIM平臺對施工的過程進行模擬，從而了解每一個步驟所需要的時間，保證地下市政基礎設施的開發建設工期。

3.3.3 質量與成本控制

地下市政基礎設施開發，質量以及成本控制較為重要。借助CIM模型，可在施工模擬的基礎上，了解最終的工程質量，從而判斷是否需要對方案進行修改。另外，也可以通過CIM模型對成本進行控制，保證能夠利用較小的成本獲得較高的效益。

由此可見，利用CIM平臺，可有效改善地下市政基礎設施的建設效果，降低建設成本，提高經濟效益。

3.4 運維方案

運維過程，通常屬于地下市政管線開發的主要流程之一。而通過CIM平臺，則可以保證運維效果良好。具體而言，基于CIM平臺的地下市政基礎設施運維開發，包括四大步驟，分別為資產管理、設備維護、災害模擬以及綜合管理。在上述步驟中，設備維護以及災害模擬更加重要。在上述兩項開發流程中，CIM平臺的應用方法如下。

3.4.1 設備維護

地下基礎設施中含有多種設備，正是上述設備維持了基礎設施的運行，一旦設備出現故障，則會導致基礎設施系統陷入癱瘓。基于CIM平臺可對設備進行維護，設備附近所設置的傳感器可將設備的實時運行數據傳輸到平臺當中，平臺則可發揮其對海量數據的承載能力，對數據進行分析、處理及評估。如數據出現異常，則表明設備可能存在故障，平臺可立即預警，幫助工作人員實現對設備的及時維護。

3.4.2 災害模擬

借助CIM平臺可實現對災害的模擬，了解在地震、洪水等多種災害下，地下市政基礎設施的運行情況，了解其所受到的影響，并且采取相關應急方案，提高基礎設施開發的安全性。CIM平臺之所以具有上述功能，與其海量數據承載功能有關。在上述功能的支持下，平臺便可以掌握災害的相關數據，從而將其利用到地下市政基礎設施開發的過程中，提高開發的安全性。

4 CIM平臺應用中的問題及解決措施

4.1 開發問題

4.1.1 開發標準未統一

當前，基于CIM平臺的開發尚未統一開發標準。由于標準的統一需要一定時間，同樣需要一定的經驗，方可總結出一套具有可行性的開發標準。目前，我國各個地區對基礎設施開發的要求不一致，對CIM平臺開發的要求也各不相同，因此，極易對平臺功能的拓展以及其推廣應用造成阻礙。

4.1.2 數據標準化有待實現

數據標準化，指的是在對地下市政基礎設施進行歸類的基礎上，將同一項目中的數據進行整理，并使其呈現出標準化態勢的過程。數據的標準化，有利于提高基礎設施開發效率，保證數據能夠被充分應用。但目前以CIM平臺為基礎的地下市政基礎設施開發，并未實現數據標準化，究其原因，在于經驗數據的總結不夠。

4.1.3 資源需要共享

CIM平臺具有資源存儲與整合的能力，并且具有對海量數據進行承載的能力。如果資源無法進行共享，則會出現信息孤島現象，導致信息無法被充分應用，從而對地下市政基礎設施開發過程造成不良影響。

4.2 解決措施

4.2.1 統一開發標準

對開發標準進行統一，是未來CIM平臺發展的主要方向，也是以這一平臺為基礎進行地下市政基礎設施開發的關鍵。開發標準的統一，得益于對大量經驗的總結。對此，建議有關領域的工作人員不斷對數據進行存儲、統計以及分析，并且在此過程中，聯合各個工程以及各個區域的工作人員，盡可能制定一套統一的標準。

4.2.2 實現數據標準化

實現數據的標準化，能夠幫助提高數據的應用水平，促使各個基礎設施開發工程都能夠在數據的支持下，更高效地完成開發工作。為了實現數據的標準化，首先，應當對市政地下基礎設施進行分類，分類完成后，整理出一套相對具有可推廣性的數據。在確保數據全面后，則可以之作為標準，對地下市政基礎設施進行開發。開發期間，同樣需要對經驗進行總結，并不斷對數據進行優化以及調整，最終為數據標準化的達成奠定基礎。

4.2.3 積極共享資源

積極共享資源，有利于促使基于CIM平臺的地下市政基礎設施使開發過程更加順利，提高開發效率，降低開發難度。為了實現資源共享，需要將互聯網與CIM平臺相互結合，保證CIM平臺中所存儲的數據，都能夠通過互聯網進行傳輸，才能夠被廣泛應用，從而為地下市政基礎設施的開發過程提供保證。

5 結束語

本文針對基于CIM平臺的地下市政基礎設施開發的研究，有利于提高基礎設施開發的質量，并能夠促進智慧城市的開發。城市在地下基礎設施開發過程中，借助CIM平臺的功能，制定規劃方案，并對設計方案進行調整以及優化。在此基礎上，保證地下市政基礎設施建造的合理性，降低基礎設施運維的難度。另外，還需要統一開發標準，實現數據標準化，網上傳輸，資源共享，全面促進地下市政基礎設施開發效率的提升，改善開發效果。