基于CIM 的規(guī)劃智能報(bào)批管控研究與實(shí)踐

杜玲玲，肖 昶，孫玉昕，時(shí)新華

（1. 廣州市規(guī)劃和自然資源自動(dòng)化中心，廣東 廣州 510030；2. 湖北省空間規(guī)劃研究院，湖北 武漢 430070；3. 武漢工程大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430073）

當(dāng)前，世界已進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)期，在網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)、智慧社會(huì)等國(guó)家發(fā)展導(dǎo)向的引領(lǐng)下，全國(guó)各地都在探索新型智慧城市建設(shè)。建筑工程行業(yè)作為現(xiàn)階段我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，產(chǎn)業(yè)的智能化，是推進(jìn)工程建設(shè)項(xiàng)目審批制度改革的有力抓手。基于此，本文以城市建設(shè)和智能管理為導(dǎo)向，以工程建設(shè)許可階段為切入點(diǎn)，開(kāi)展智能化報(bào)批管控研究與實(shí)踐。通過(guò)數(shù)據(jù)治理，健全數(shù)據(jù)要素基礎(chǔ)，打造可信的數(shù)字信任基礎(chǔ)平臺(tái)支撐業(yè)務(wù)的聯(lián)動(dòng)與協(xié)同，并通過(guò)地理信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的碰撞與分析，實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)方案審查智能化審查與管控，達(dá)到了減流程、優(yōu)服務(wù)的改革目標(biāo)。

1 存在問(wèn)題

建筑設(shè)計(jì)方案審查是工程建設(shè)項(xiàng)目行政審批管理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是建設(shè)項(xiàng)目高質(zhì)量高水平落地實(shí)施的重要保障手段，行政許可人員依據(jù)核發(fā)的設(shè)計(jì)條件及規(guī)劃要求，對(duì)方案中設(shè)計(jì)目標(biāo)與設(shè)計(jì)環(huán)境之間的基本關(guān)系進(jìn)行審查，針對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案中的空間建構(gòu)、表達(dá)形式及結(jié)構(gòu)方式提出合規(guī)性審查意見(jiàn)和建議，建筑設(shè)計(jì)方案審查結(jié)果作為建筑后續(xù)設(shè)計(jì)階段的依據(jù)及指導(dǎo)性文件[1]。

目前建筑設(shè)計(jì)方案審查智能化管控的瓶頸主要有以下幾個(gè)方面：

1）規(guī)劃設(shè)計(jì)語(yǔ)言轉(zhuǎn)變到規(guī)劃管理語(yǔ)言，從現(xiàn)實(shí)的三維空間被簡(jiǎn)化為二維設(shè)計(jì)表達(dá)，信息缺失。

2）從宏觀到微觀的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)意圖，彈性的規(guī)劃設(shè)計(jì)意圖很難有效傳遞，難管理、難落實(shí)。

3）建筑設(shè)計(jì)方案審查涉及建筑申報(bào)單位、設(shè)計(jì)單位、技術(shù)審查單位、行政許可審批部門，涉及多個(gè)部門協(xié)作，工作流程復(fù)雜，效率低下。

4）審批的要素多，審批依據(jù)設(shè)計(jì)條件、規(guī)劃要求等上下文數(shù)據(jù)可信度存疑，歷史數(shù)據(jù)無(wú)法有效利用，數(shù)據(jù)共享與利用率不高。

2 規(guī)劃智能報(bào)批所需的關(guān)鍵技術(shù)與基礎(chǔ)

2.1 城市信息模型CIM概念

CIM 平臺(tái)建設(shè)是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的重大舉措，在最新的《城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺(tái)技術(shù)導(dǎo)則》中，城市信息模型（city information modeling，CIM）被定義為以建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等技術(shù)為基礎(chǔ)，整合城市地上地下、室內(nèi)與室外、歷史現(xiàn)狀未來(lái)多維多尺度信息模型數(shù)據(jù)和城市感知數(shù)據(jù)，構(gòu)建起二維、三維數(shù)字空間的城市信息有機(jī)綜合體[2]。城市信息模型CIM 平臺(tái)是基于對(duì)現(xiàn)狀物理城市的數(shù)字化描述，在二三維空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過(guò)規(guī)劃成果數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)社交數(shù)據(jù)等信息資源與人工智能、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)的結(jié)合，打造覆蓋城市多領(lǐng)域、多維度、全生命周期的信息服務(wù)和智慧應(yīng)用的數(shù)字載體，支撐城市規(guī)劃、城市建設(shè)、城市管理、城市運(yùn)行領(lǐng)域的智慧信息應(yīng)用以及推動(dòng)各部門業(yè)務(wù)協(xié)同[3]。

2.2 工程建設(shè)規(guī)劃電子報(bào)批

電子報(bào)批系統(tǒng)是指將傳統(tǒng)規(guī)劃審批的紙質(zhì)圖件轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訑?shù)據(jù)介質(zhì)，包括圖形要素、圖形要素屬性、指標(biāo)數(shù)據(jù)等內(nèi)容，通過(guò)貫徹一套計(jì)算機(jī)技術(shù)規(guī)程和管理規(guī)程，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助審理報(bào)批圖件的一套規(guī)劃審批程序[4]。電子報(bào)批為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的現(xiàn)代規(guī)劃行業(yè)帶來(lái)全新的工作方式以及規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的數(shù)據(jù)要素化電子報(bào)送，并實(shí)現(xiàn)了圖形數(shù)據(jù)從CAD 格式向GIS 格式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換[5]。廣州從1996 年起開(kāi)始電子報(bào)批的探索工作，目前已經(jīng)在全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用[6]。

2.3 區(qū)塊鏈電子證照安全共享

依托區(qū)塊鏈與云計(jì)算深度結(jié)合的統(tǒng)一的政務(wù)區(qū)塊鏈平臺(tái)，為深化區(qū)塊鏈+電子證照的共享應(yīng)用提供了可信認(rèn)證服務(wù)平臺(tái)[7]，從機(jī)制、技術(shù)方面保障數(shù)據(jù)共享功能的實(shí)現(xiàn)。辦事人或者企業(yè)實(shí)名認(rèn)證授權(quán)后，結(jié)合人臉識(shí)別技術(shù)，刷臉認(rèn)證后經(jīng)申請(qǐng)人授權(quán)即可調(diào)取電子證照相關(guān)信息，推進(jìn)電子證明上鏈，實(shí)現(xiàn)電子證明數(shù)據(jù)加密共享，各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)認(rèn)證調(diào)用。利用區(qū)塊鏈技術(shù)不可篡改，上鏈信息和資料真實(shí)可信等特性，實(shí)現(xiàn)政務(wù)數(shù)據(jù)跨部門、跨區(qū)域共享和利用，促進(jìn)業(yè)務(wù)協(xié)同辦理。

以上幾個(gè)方面技術(shù)的發(fā)展，相互疊加與融合，為建筑設(shè)計(jì)方案審查智能化管控奠定了基礎(chǔ)，使得智能化管控成為可能。

3 建筑設(shè)計(jì)方案審查智能報(bào)管控思路

1）建立完備指標(biāo)數(shù)據(jù)要素，提供智能審批比對(duì)依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)。首先，國(guó)土空間規(guī)劃在編制的過(guò)程中越來(lái)越注重指標(biāo)的逐級(jí)分解、空間格局逐級(jí)豐富、要素配置逐級(jí)落實(shí)，實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間規(guī)劃管控要素從國(guó)家到市縣的逐級(jí)分解，通過(guò)指標(biāo)監(jiān)測(cè)，底線管控，要素傳導(dǎo)等監(jiān)測(cè)評(píng)估方式，建立全要素?cái)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與準(zhǔn)則，對(duì)國(guó)土空間資源、規(guī)劃、利用開(kāi)發(fā)、保護(hù)修復(fù)全過(guò)程的目標(biāo)指標(biāo)建立比對(duì)與預(yù)警規(guī)則，打造監(jiān)督監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)一把標(biāo)準(zhǔn)“尺”，作為審批依據(jù)的底板。

其次開(kāi)展數(shù)據(jù)治理工作，通過(guò)對(duì)歷史審批數(shù)據(jù)的整理，理清現(xiàn)狀，完善不同環(huán)節(jié)審批事項(xiàng)結(jié)果的數(shù)據(jù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，健全數(shù)據(jù)要素，結(jié)合國(guó)土空間規(guī)劃、規(guī)劃法律法規(guī)、政策要求與工作制度，構(gòu)建數(shù)據(jù)要素逐層傳導(dǎo)與約束機(jī)制，通過(guò)在工程建設(shè)項(xiàng)目審批，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、規(guī)劃環(huán)節(jié)、實(shí)施環(huán)節(jié)、驗(yàn)收環(huán)節(jié)等階段建立關(guān)聯(lián)紐帶，按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)生成數(shù)據(jù)，根據(jù)上一環(huán)節(jié)對(duì)本環(huán)節(jié)的約束，以及本環(huán)節(jié)對(duì)下一環(huán)節(jié)的擴(kuò)展要求，建立數(shù)據(jù)比對(duì)依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)。

2）加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)治理與匯聚，構(gòu)建二三維CIM基礎(chǔ)底座。重視空間資源數(shù)據(jù)建設(shè)，建立健全的地理空間數(shù)據(jù)接收及管理工作機(jī)制，強(qiáng)化空間資源數(shù)據(jù)的匯聚，重點(diǎn)解決數(shù)據(jù)利用難、加工難、更新難、驗(yàn)證難等問(wèn)題，通過(guò)統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)，確保各類專題空間數(shù)據(jù)精準(zhǔn)疊加。規(guī)范地理空間數(shù)據(jù)匯交管理規(guī)定，確保空間數(shù)據(jù)的更新周期和更新機(jī)制，綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)，統(tǒng)一空間基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，構(gòu)建二三維一體海量數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)軟件平臺(tái)，支撐遙感影像大數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、CIM 平臺(tái)BIM 數(shù)據(jù)等的存儲(chǔ)管理、處理分析、服務(wù)發(fā)布與共享應(yīng)用的CIM基礎(chǔ)底座。

3）打造數(shù)字信任基礎(chǔ)平臺(tái)，支撐業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)和協(xié)同。構(gòu)建數(shù)字信任基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)用戶身份、數(shù)字證書(shū)、電子印章、申請(qǐng)簽章、簽章意愿、簽章時(shí)間、簽章結(jié)果全過(guò)程上鏈，全證據(jù)鏈代表蓋章主體的意愿，簽章的時(shí)間與文件的真實(shí)性，證明了簽約文檔的法律效力，確保審批結(jié)果實(shí)體可信、數(shù)據(jù)可信、業(yè)務(wù)可信，為數(shù)據(jù)資源利用提供流通的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)。在工程建設(shè)項(xiàng)目審批過(guò)程中，通過(guò)區(qū)塊鏈底鏈的支撐，促進(jìn)業(yè)務(wù)的縱向傳導(dǎo)和橫向協(xié)同，徹底改變?nèi)斯ぶ貜?fù)錄入的弊端，建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位通過(guò)電子認(rèn)證后，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)智能提取電子證照數(shù)據(jù)，行政審批部門審批結(jié)果繕證后全部加蓋電子印章，生成電子證照。通過(guò)數(shù)據(jù)的循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值的釋放與利用，為業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)和協(xié)同提供基礎(chǔ)平臺(tái)，基于區(qū)塊鏈的協(xié)同聯(lián)動(dòng)審查流程如圖1所示。

圖1 基于區(qū)塊鏈的協(xié)同聯(lián)動(dòng)審查流程

4）智能空間范圍碰撞分析實(shí)現(xiàn)智能審查與管控。審查與管控方法在技術(shù)上一般分為兩類，定量規(guī)則與定性規(guī)則，定量方法的工作步驟，指標(biāo)確定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和重要閾值的選擇，將管控要求數(shù)字化、規(guī)劃化，以便客觀地闡述其數(shù)值所表征的內(nèi)涵與依據(jù)。定量方法獲取得結(jié)果，都應(yīng)具備合理的定性解釋，結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，利用ArcGIS二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，搭建相對(duì)應(yīng)的空間量化比對(duì)分析模型，實(shí)現(xiàn)空間要素的碰撞，達(dá)到指標(biāo)智能的自動(dòng)機(jī)審的目標(biāo)。定性的方法主要是對(duì)難以定量分析的問(wèn)題，要進(jìn)行深入的定性判斷，可以通過(guò)機(jī)器判斷出復(fù)雜情況，再輔以人工審查，其最終智能審查與管控的流程如圖2所示。通過(guò)技術(shù)審查軟件，打開(kāi)項(xiàng)目進(jìn)行初始化，加載規(guī)劃報(bào)批文件后開(kāi)始智能審查功能，系統(tǒng)自動(dòng)獲取要比對(duì)的圖形與數(shù)據(jù)，與報(bào)批文件中建筑設(shè)計(jì)方案審查指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)；同時(shí)通過(guò)圖形文件進(jìn)行GIS 空間分析，首先根據(jù)壓占位置進(jìn)行地塊穿透獲取需要比對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)圖層，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖層的指標(biāo)類型進(jìn)行時(shí)空比對(duì)、沖突檢測(cè)、指標(biāo)分析計(jì)算等，最后輸出成果報(bào)告。

圖2 智能審查與管控分析模型

4 研究成效

廣州的國(guó)土空間規(guī)劃建立了“城市總體規(guī)劃→實(shí)施手冊(cè)+實(shí)施指引→控制性詳細(xì)規(guī)劃”總規(guī)傳導(dǎo)和實(shí)施體系，在全市基礎(chǔ)上，劃定若干個(gè)片區(qū)，各片區(qū)劃定若干單元，建立市域（總體規(guī)劃）-片區(qū)（片區(qū)規(guī)劃）-單元（詳細(xì)規(guī)劃）的三級(jí)規(guī)劃體系，構(gòu)建戰(zhàn)略-定位-目標(biāo)-指標(biāo)的傳導(dǎo)路徑，實(shí)現(xiàn)從宏觀、中觀、微觀的縱向傳導(dǎo)。在控制性詳細(xì)規(guī)劃單元，進(jìn)一步落實(shí)與分解功能片區(qū)規(guī)劃的內(nèi)容和管控要求，實(shí)現(xiàn)要素?cái)?shù)字化配置，形成量化的底線管控標(biāo)準(zhǔn)，參考有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，2020年5月制定了廣州市城市信息模型（CIM）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（試行），城市信息模型數(shù)據(jù)中包括了時(shí)空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、資源調(diào)查與登記數(shù)據(jù)、規(guī)劃管控?cái)?shù)據(jù)、工程建設(shè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)、公共專題數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)等門類構(gòu)成，為工程規(guī)劃許可階段智能管控提供了便利的條件與比對(duì)依據(jù)。

廣州在CIM試點(diǎn)的工作中，建設(shè)了廣州城市信息模型CIM基礎(chǔ)平臺(tái)（簡(jiǎn)稱：廣州CIM平臺(tái)），廣州CIM平臺(tái)是廣州市開(kāi)展工程建設(shè)項(xiàng)目智能審查的支撐系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與廣州市“穗智管”城市運(yùn)行管理中樞、國(guó)家城市信息模型平臺(tái)、各地工程建設(shè)項(xiàng)目聯(lián)合審批系統(tǒng)、相關(guān)政府部門的業(yè)務(wù)審批系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，是城市各信息系統(tǒng)之間的信息共享通道，是推進(jìn)智慧城市應(yīng)用的基礎(chǔ)。平臺(tái)整合了已有國(guó)土規(guī)劃一體化平臺(tái)、“多規(guī)合一”管理平臺(tái)、智慧廣州時(shí)空信息云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，在此基礎(chǔ)上將城市三維、BIM模型等數(shù)據(jù)的融合，加深業(yè)務(wù)的拓展，以期實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化的城市建設(shè)、管理、服務(wù)，各系統(tǒng)之間的關(guān)系可見(jiàn)圖3。

圖3 廣州城市信息模型CIM基礎(chǔ)平臺(tái)與其他系統(tǒng)的關(guān)系

在廣州CIM平臺(tái)中，以規(guī)劃專題的建筑設(shè)計(jì)方案審查作為例，建立了空間沖突檢測(cè)模型（圖4），開(kāi)發(fā)了規(guī)劃智能審查工具（見(jiàn)圖5）。

圖4 空間碰撞分析流程模型

圖5 規(guī)劃智能審查界面

通過(guò)規(guī)劃智能審查工具，可以實(shí)現(xiàn)建設(shè)單位設(shè)計(jì)方案自檢、審批窗口格式審查、行政審批經(jīng)辦人員智能審查等工作。首先設(shè)計(jì)單位自檢后，通過(guò)廣州CIM平臺(tái)，提供加密軟件處理后的CAD設(shè)計(jì)圖，行政審批經(jīng)辦人員通過(guò)一體化平臺(tái)打開(kāi)智能審查工具，開(kāi)展智能審查工作，審查主要包括兩種類別。

其中一類是機(jī)器輔助審查，智能審查工具自動(dòng)提取用地覆蓋范圍，通過(guò)數(shù)字信任基礎(chǔ)平臺(tái)，獲取控規(guī)、設(shè)計(jì)條件等環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化指標(biāo)數(shù)據(jù)，作為比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，報(bào)批軟件根據(jù)《建筑工程建筑面積計(jì)算規(guī)則》等計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)CAD 設(shè)計(jì)圖進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與報(bào)批數(shù)據(jù)的二三維比對(duì)，完成地塊穿透、時(shí)空對(duì)比、沖突發(fā)現(xiàn)等處理，系統(tǒng)自動(dòng)生成審查報(bào)告和智能審查結(jié)果表，根據(jù)比對(duì)結(jié)果將比對(duì)不符合要求的指標(biāo)數(shù)據(jù)用顏色區(qū)別顯示，見(jiàn)圖6。

圖6 規(guī)劃智能審查報(bào)告

另一類是機(jī)器輔助人審，對(duì)于公共服務(wù)及市政設(shè)施配套要求，自動(dòng)生成項(xiàng)目名稱、數(shù)量、用地面積、建筑面積、規(guī)劃設(shè)置要求。對(duì)于城市設(shè)計(jì)要求、規(guī)劃專項(xiàng)要求以及其他條款，難以定量分析的問(wèn)題，要進(jìn)行深入的定性判斷，采用機(jī)審輔助人審與人工審查兩類，具體要素指標(biāo)審查分類情況見(jiàn)圖7。

目前在建筑設(shè)計(jì)方案審查環(huán)節(jié)規(guī)范了建筑工程項(xiàng)目審查指標(biāo)共22類、117項(xiàng)，通過(guò)二維、三維電子報(bào)一類是機(jī)器輔助人審，對(duì)于公共服務(wù)及市政設(shè)施批工具，形成設(shè)計(jì)端、窗口端、審批端智能化報(bào)建工具集，建立差異化分類審批管理制度，實(shí)現(xiàn)了30%指標(biāo)完全為“機(jī)審”，約60%的指標(biāo)由機(jī)審輔助完成（見(jiàn)圖7），大大減少了人工審核的數(shù)據(jù)要素?cái)?shù)量，同時(shí)通過(guò)可信數(shù)據(jù)的共享與利用，優(yōu)化了審批流程，最終建設(shè)工程審批全流程用時(shí)可從9 個(gè)工作日進(jìn)一步縮減到4個(gè)工作日，實(shí)現(xiàn)了審批質(zhì)量和審批效率雙提升。

圖7 要素指標(biāo)審查分類情況

5 結(jié) 語(yǔ)

新一代信息技術(shù)賦能智慧城市建設(shè)，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)城市治理方式的徹底革新已成為當(dāng)前城市發(fā)展和管理的新趨勢(shì)，建筑設(shè)計(jì)方案審查是建設(shè)工程階段的一個(gè)環(huán)節(jié)，該規(guī)劃智能報(bào)批方法可以為更多業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)、更多場(chǎng)景、更多項(xiàng)目提供實(shí)踐方案，未來(lái)將繼續(xù)在數(shù)據(jù)全周期治理、全方位賦能和全鏈條共享方面加強(qiáng)要素市場(chǎng)化配置，在云計(jì)算、人工智能、5G、區(qū)塊鏈、元宇宙等方面深度研究和應(yīng)用新技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化和提升城市信息模型（CIM）平臺(tái)建設(shè)水平，為構(gòu)建數(shù)字城市、智慧社會(huì)提供基礎(chǔ)支撐。