基于CIM探析城市更新背景下新型智慧城市建設(shè)

陳 超

深圳市綠景房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 廣東 深圳 518000

一直以來，城鎮(zhèn)建設(shè)是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、擴(kuò)大內(nèi)需的重要因素，自2019年起我國(guó)的城鎮(zhèn)化率就已經(jīng)突破了60.6%，城鎮(zhèn)建設(shè)由此進(jìn)入關(guān)鍵期。在城市規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，和其相關(guān)的要素隨之增加，以往的城市管理模式已不再適合當(dāng)下的發(fā)展趨勢(shì)。在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)上創(chuàng)建新型智慧城市，為社會(huì)治理、城市管理等提供技術(shù)支撐，也為城市工作的開展、各產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來新的契機(jī)。而新型智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)是推進(jìn)CIM平臺(tái)建設(shè)，并將其作為智慧城市的操作平臺(tái)，以解決數(shù)據(jù)孤島困境，促進(jìn)各類數(shù)據(jù)與管理系統(tǒng)的融合，從而提升城市和社會(huì)的治理能力。

1 CIM和新型智慧城市概述

1.1 CIM概述

CIM（City Information Modeling）城市信息模型，其產(chǎn)生于BIM基礎(chǔ)上，BIM用于管理建筑物的設(shè)計(jì)、施工等信息，而CIM則用來管理城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維中的信息，解決新型智慧城市建設(shè)中的數(shù)據(jù)傳遞、共享不及時(shí)的問題。廣大學(xué)者認(rèn)為，CIM的本質(zhì)是基于云計(jì)算促進(jìn)GIS、BIM、IOT技術(shù)結(jié)合，也有學(xué)者認(rèn)為，CIM是“數(shù)字孿生城市”的基礎(chǔ)。值得一提的是，“數(shù)字孿生”可能會(huì)使CIM的內(nèi)涵縮小，CIM涉及城市海量信息的凝聚、管理、融合，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)、技術(shù)和信息聯(lián)動(dòng)；而“數(shù)字孿生”強(qiáng)調(diào)信息可視和匯集，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)城市再現(xiàn)，但其并未強(qiáng)調(diào)信息的融合、應(yīng)用，難以發(fā)揮出數(shù)據(jù)賦能的價(jià)值[1]。

在2020年9月，城鄉(xiāng)和住房建設(shè)部門頒布了《城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺(tái)技術(shù)導(dǎo)則》，提出城市信息基礎(chǔ)模型平臺(tái)、城市信息模型的定義。從內(nèi)涵上看，CIM基礎(chǔ)平臺(tái)是城市信息模型的基本設(shè)施，具有數(shù)據(jù)融合、信息模型管理等功能，能，能夠支撐其他信息的應(yīng)用，CIM是城市各要素模型有機(jī)融合的信息綜合體。因此，本文所述的CIM，更傾向于強(qiáng)調(diào)其在數(shù)字建設(shè)時(shí)代所發(fā)揮出來的信息融合、系統(tǒng)互通、多維呈現(xiàn)的綜合功能價(jià)值。

1.2 新型智慧城市概述

新型智慧城市，是指以數(shù)據(jù)開放共享、城市治理高效、經(jīng)濟(jì)發(fā)展持續(xù)等為目標(biāo)，通過改革創(chuàng)新、體系規(guī)劃等一系列舉措，推進(jìn)信息技術(shù)和現(xiàn)代化城市融合，實(shí)現(xiàn)城市、國(guó)家協(xié)調(diào)發(fā)展的新生態(tài)。隨著國(guó)家治理能力和體系的推進(jìn)，共享、綠色、創(chuàng)新等理念的進(jìn)一步深入，同時(shí)伴隨“互聯(lián)網(wǎng)+”、強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略等計(jì)劃的實(shí)施，城市被賦予新的要求與內(nèi)涵，推動(dòng)新型智慧城市的建設(shè)發(fā)展逐步上升成為國(guó)家重要戰(zhàn)略。

1.3 存量時(shí)代城市更新工作的新要求

城市更新工作是一個(gè)項(xiàng)系統(tǒng)、漫長(zhǎng)且復(fù)雜的工作。在經(jīng)濟(jì)層面，城市更新需要在政府、公眾、利益主體、市場(chǎng)主體中取得高度共識(shí)；在運(yùn)作層面，城市更新需要比一般項(xiàng)目更長(zhǎng)的周期，用于完成利益主體的合作談判、規(guī)劃設(shè)計(jì)編制及審批工作；在技術(shù)層面，城市更新工作更需要系統(tǒng)、全面、實(shí)時(shí)地跟蹤項(xiàng)目的現(xiàn)狀信息數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)等，以便更高效地推進(jìn)項(xiàng)目決策。因此，存量時(shí)代背景下，城市更新工作更需要新型智慧城市的理念和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市更新工作的突破與發(fā)展。

2 城市更新背景下新型智慧城市的升級(jí)

2.1 城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)入新的發(fā)展階段

城市更新背景下，我國(guó)的新型智慧城市建設(shè)取得了顯著成就，主要體現(xiàn)在城市化建設(shè)進(jìn)入全新的發(fā)展階段。其一，隨著社會(huì)的進(jìn)步、國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，由此走上增量擴(kuò)張向存量?jī)?yōu)化轉(zhuǎn)型的方向。在空間生產(chǎn)層面上，生產(chǎn)主體也從國(guó)家、團(tuán)體向社會(huì)組織或個(gè)人轉(zhuǎn)變。其二，新型智慧城市的建設(shè)要求相關(guān)部門遵循人本理念，鼓勵(lì)人民群眾積極參與城鎮(zhèn)化建設(shè)過程，提高城市治理水平，推動(dòng)城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)展。其三，在智慧城市建設(shè)期間，要制定全面共享、共建的治理模式，并在治理中合理運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，這從某種程度上推動(dòng)了城鎮(zhèn)化的演進(jìn)。

2.2 實(shí)現(xiàn)城市治理的轉(zhuǎn)型

自我國(guó)建設(shè)智慧城市以來，建設(shè)模式均以IT公司主導(dǎo)。在實(shí)際建設(shè)中，以信息基礎(chǔ)設(shè)施為支撐，具有顯著的工具理性。智慧城市的構(gòu)建要提高城市科技化水平，在信息建設(shè)中引入理性價(jià)值、工具，充分發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)的作用，推動(dòng)城市建設(shè)發(fā)展。另外，貫徹落實(shí)城鎮(zhèn)化政策，制定和優(yōu)化管理機(jī)制。對(duì)此，倡導(dǎo)人民群眾運(yùn)用信息技術(shù)參與城市治理，也體現(xiàn)了國(guó)家城市治理的轉(zhuǎn)型。

3 基于CIM的新型智慧城市建設(shè)方案及應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 基于CIM的新型智慧城市建設(shè)方案

3.1.1 構(gòu)建新型智慧城市建設(shè)框架

在新型智慧城市建設(shè)中，CIM基礎(chǔ)平臺(tái)是基本設(shè)施，其目的是為智慧城市的建設(shè)提供可視化、全局聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)技術(shù)、數(shù)據(jù)融合，及業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)自治，為各行業(yè)的發(fā)展提供有效的解決措施。基于該目標(biāo)，建立CIM新型智慧城市服務(wù)框架，具體步驟如下。

（1）健全城市感知基礎(chǔ)系統(tǒng)。城市感知和數(shù)據(jù)匯集。在城市與技術(shù)的不斷發(fā)展中，各種新型信息技術(shù)問世并得以應(yīng)用，包括新媒體、傳感器終端等，為新型智慧城市的建設(shè)提供了足夠多的感知手段與設(shè)備。與此同時(shí)，信息的采集頻率、精度也隨之提升，為城市海量信息的采集提供了技術(shù)保障，更有助于實(shí)時(shí)、有效的監(jiān)測(cè)城市空間[2]。CIM平臺(tái)創(chuàng)建后，地理信息數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)等依托地理空間地址，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集融合，確保信息、要素、空間位置相統(tǒng)一，從而形成完整的城市空間資產(chǎn)。

（2）建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由于城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)從多渠道獲得，因此數(shù)據(jù)格式比較多元，更新頻率也不盡相同，需要在了解數(shù)據(jù)、安全、接口等標(biāo)準(zhǔn)后，統(tǒng)一CIM的分類與編碼，構(gòu)建坐標(biāo)體系，提高各項(xiàng)數(shù)據(jù)、交付結(jié)果的規(guī)范性，確保相關(guān)信息有效整合、安全使用。

（3）創(chuàng)建CIM基礎(chǔ)平臺(tái)。統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建后，將城市海量數(shù)據(jù)匯集至CIM平臺(tái)，在此基礎(chǔ)平臺(tái)上開展數(shù)據(jù)的管理、分析和應(yīng)用的整個(gè)過程，并進(jìn)行空間和可視化的呈現(xiàn)。需要注意的是，CIM平臺(tái)的創(chuàng)建并不需完全的創(chuàng)新與創(chuàng)造，而是可基于在原有的城市數(shù)字平臺(tái)基礎(chǔ)上的優(yōu)化、整合，打通系統(tǒng)壁壘、促進(jìn)數(shù)據(jù)融合，并使其具備二維、三維空間要素屬性，為各城市系統(tǒng)的運(yùn)維提供基礎(chǔ)支撐服務(wù)。

（4）推動(dòng)CIM+服務(wù)應(yīng)用。不同行業(yè)的業(yè)務(wù)模型、決策等有所差異，CIM平臺(tái)的構(gòu)建、業(yè)務(wù)的使用等也會(huì)因地制宜、因人而異地為不同的應(yīng)用目標(biāo)、應(yīng)用場(chǎng)景提供服務(wù)。城市CIM以城市基礎(chǔ)設(shè)施、行業(yè)、政府、群眾為主要服務(wù)對(duì)象，提供實(shí)時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)及綜合解決方案，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)城市業(yè)務(wù)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，從而為社會(huì)和城市治理、行業(yè)高效協(xié)同、政府精準(zhǔn)決策、群眾便利生活提供更為廣闊的應(yīng)用服務(wù)。

3.1.2 夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)與細(xì)節(jié)

（1）構(gòu)建靈活的技術(shù)架構(gòu)。在城市基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)過程中，必須確保技術(shù)架構(gòu)具有一定的拓展性，即智慧生態(tài)系統(tǒng)既要滿足群眾的生活需求，還要全面考慮城市建設(shè)的拓展性要求，以免阻礙城市的更新速度。因此，應(yīng)對(duì)不斷提速發(fā)展的城市和社會(huì)，對(duì)技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行不斷地提升優(yōu)化、靈活更新顯得尤為重要[3]。

（2）構(gòu)建完善的開放機(jī)制。新型智慧城市的建設(shè)離不開平臺(tái)的支持，以大眾為對(duì)象構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組件，獲得規(guī)范、統(tǒng)一的接口。同時(shí)，圍繞開放對(duì)象精準(zhǔn)劃分類別，分為內(nèi)部、對(duì)外開放兩種，以此作為能力組件；結(jié)合功能模塊進(jìn)行分類，獲得位置搜索、語言、視頻等能力。上述組件封裝處理后，以能力接口的用途運(yùn)用，構(gòu)建開放平臺(tái)。

（3）夯實(shí)GIS平臺(tái)基礎(chǔ)。構(gòu)建主要包含四層系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)的GIS共享平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)新型智慧服務(wù)的：①應(yīng)用層。面向所有用戶，即使用端，用戶可通過智能終端和系統(tǒng)，享有智慧信息平臺(tái)的各項(xiàng)服務(wù)。②平臺(tái)層。面對(duì)平臺(tái)開發(fā)者，作用是為開發(fā)者提供接口服務(wù)，為平臺(tái)的開發(fā)和持續(xù)運(yùn)維提供技術(shù)保障。③數(shù)據(jù)層。結(jié)合公共地理框架創(chuàng)建的地名地址、監(jiān)控信息等采集矢量數(shù)據(jù)是整個(gè)智慧系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)安全是數(shù)據(jù)層管理的重中之重[4]。④制成層。是GIS共享平臺(tái)得以穩(wěn)定運(yùn)行的基本保障，由安全中心、云計(jì)算中心等提供安全保障、軟硬件平臺(tái)等服務(wù)。

3.2 新型智慧城市CIM+應(yīng)用

3.2.1 在不同空間尺度下的應(yīng)用

在CIM平臺(tái)中，由于空間尺度多元，因此可用于各種場(chǎng)景。結(jié)合各尺度CIM+應(yīng)用，項(xiàng)目級(jí)管理主要依托GIS信息、BIM模型，覆蓋從宏觀到微觀等多維的場(chǎng)景應(yīng)用。依托GIS信息，可實(shí)現(xiàn)城市級(jí)的管理應(yīng)用，依托三維空間數(shù)據(jù)底板，通過大數(shù)據(jù)挖掘、空間分析等方法，為城市決策提供安全、有效的治理計(jì)劃，常見場(chǎng)景包括地籍管理信息系統(tǒng)、城市基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控、城市建設(shè)管理、城市安全、城市設(shè)計(jì)等，依托BIM模型，可更聚焦于微觀環(huán)境，包括一定空間范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、資產(chǎn)管理等，如城市重點(diǎn)單體建筑包括醫(yī)院、學(xué)校，更可用于疫情防控、社區(qū)物管等的小范圍管理。

3.2.2 在不同運(yùn)營(yíng)階段下的應(yīng)用

CIM平臺(tái)匯集了城市以前、現(xiàn)在、未來的各種數(shù)據(jù)，若按城市生命周期劃分，可基于CIM平臺(tái)在城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等環(huán)節(jié)構(gòu)建CIM應(yīng)用體系。而且各階段成果也可沉淀于該平臺(tái)，由此共享數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理目標(biāo)。在城市規(guī)劃階段，基于三維空間地圖模擬、比選設(shè)計(jì)方案，審查規(guī)劃方案；在城市建設(shè)階段，基于BIM模型進(jìn)行設(shè)計(jì)與工程管理，可有效把控開發(fā)建設(shè)的精度和過程。同時(shí)，整合城市住宅、人口等數(shù)據(jù)，通過實(shí)體數(shù)據(jù)的銜接，為城市更新建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。比如，在城市更新建設(shè)中，依托CIM平臺(tái)定量估算拆遷量、經(jīng)濟(jì)投入等，為決策部門的方案制定提供參考依據(jù)；在城市運(yùn)營(yíng)管理階段，CIM平臺(tái)更能整合多維度數(shù)據(jù)，借助IOT技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市的智慧化管理和運(yùn)營(yíng)，為城市安全、效率提供有力保障[5]。一方面，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、BIM模型監(jiān)測(cè)管理對(duì)象的人員流動(dòng)、能源消耗；另一方面，在大尺度場(chǎng)景下，評(píng)估城市治理水平、服務(wù)效率。比如，在城市交通中基于CIM平臺(tái)構(gòu)建數(shù)據(jù)專網(wǎng)，整合公共交通、地鐵運(yùn)營(yíng)、環(huán)保等數(shù)據(jù)，在有效協(xié)調(diào)各類數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，共享各單位數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)交通情況。

3.2.3 在城市更新工作中的典型應(yīng)用

應(yīng)對(duì)城市更新工作的特點(diǎn)，依托CIM平臺(tái)的技術(shù)及新型智慧城市的理念，可更有效地解決更新工作中的各類難點(diǎn)。依托CIM平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)整合管理和系統(tǒng)分析的能力，結(jié)合對(duì)更新片區(qū)的測(cè)繪查賬、規(guī)劃設(shè)計(jì)研究、運(yùn)營(yíng)管理等工作，可有效建立現(xiàn)狀基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)、規(guī)劃設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)、動(dòng)遷工作組織管理系統(tǒng)、更新項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)等，發(fā)揮對(duì)更新項(xiàng)目高效系統(tǒng)推動(dòng)的基礎(chǔ)支撐。在更新項(xiàng)目建成后，更應(yīng)以新型智慧城市的建設(shè)理念，構(gòu)建項(xiàng)目CIM的管理平臺(tái)，為更新后的項(xiàng)目成果提供更為長(zhǎng)遠(yuǎn)、持續(xù)的數(shù)據(jù)化、智慧化支持，從而為項(xiàng)目的全生命周期提供安全、便捷的智慧化保障。

4 基于CIM的新型智慧城市建設(shè)路徑

4.1 構(gòu)建多元大數(shù)據(jù)交叉處理系統(tǒng)

《“多規(guī)合一”業(yè)務(wù)協(xié)同平臺(tái)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》指出，如果條件允許，可在BIM基礎(chǔ)上構(gòu)建CIM，逐步建立管理、建設(shè)精細(xì)化的應(yīng)用模型。而且，我國(guó)的北斗系統(tǒng)也為智慧城市的建設(shè)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。受該系統(tǒng)影響，我國(guó)部分城市逐漸進(jìn)入建設(shè)智慧城市的前列。近年來研究火熱的韌性城市、海綿城市等，均在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫語境下采集數(shù)據(jù)信息。5G網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)收集的未來方向，可實(shí)時(shí)收集、分享數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)的處理也能得到相應(yīng)響應(yīng)。智慧城市的構(gòu)建要遵循以人為本的原則，但最終都會(huì)經(jīng)過人工智能的過渡，因此5G在智慧城市的建設(shè)中具有重要作用。

4.2 拓寬投融資渠道

在新型智慧城市建設(shè)過程中，要不斷拓寬投融資渠道，具體措施為：其一，加強(qiáng)智慧城市建設(shè)資金的統(tǒng)籌管理，科學(xué)安排、合理使用建設(shè)資金。其二，加強(qiáng)引導(dǎo)，利用社會(huì)資金建設(shè)智慧城市，減輕債務(wù)負(fù)擔(dān)。其三，建立完善投融資渠道，采用產(chǎn)權(quán)激勵(lì)、特許經(jīng)營(yíng)等方式，對(duì)投融資渠道進(jìn)行拓寬。其四，建立完善的投資回報(bào)機(jī)制，吸引更多力量入駐，提高智慧城市的建設(shè)水平與質(zhì)量。

此外，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全保障，保護(hù)城市的重點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)的突破；科學(xué)制定網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)，將網(wǎng)絡(luò)安全貫穿智慧城市建設(shè)全過程，實(shí)現(xiàn)智慧城市、網(wǎng)絡(luò)安全的同步構(gòu)建；強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全審查，制定有效的網(wǎng)絡(luò)安全保障體系，提升智慧城市的網(wǎng)絡(luò)安全水平。

5 結(jié)語

綜上所述，建設(shè)新型智慧城市是城市更新背景下的主要任務(wù)，需合理運(yùn)用人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)。基于CIM模型設(shè)計(jì)智慧城市建設(shè)方案，全面采集全周期的城市信息數(shù)據(jù)，并加以深入分析、挖掘，為新型智慧城市的建設(shè)、存量時(shí)代下的城市更新工作提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)與技術(shù)支持，加快促進(jìn)城市健康、良性、可持續(xù)的發(fā)展，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的全面發(fā)展。