城市級CIM標準體系建設初探

武文 卞雨凡 吳掠桅

摘 要：技術的標準和規(guī)范是新技術廣泛應用的重要條件和實施基礎，CIM技術的廣泛應用同樣需要統(tǒng)一完整的標準先行。為了更好地引導城市CIM建設，迫切需要建設全面成套、分類合理的CIM標準體系。本文基于國內外相關標準化經(jīng)驗，結合城市發(fā)展需求，探索城市級CIM標準體系的構建，為CIM標準化水平的提升提供參考借鑒。

關鍵詞：城市信息模型，標準體系，城市級，標準

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.09.012

Research on City Level CIM Standards System

WU Wen BIAN Yufan WU Luewei

（Nanjing Land and Resources Information Center）

Abstract： Technical standards and specifications are the important conditions and basis for the application of new technologies. The wide application of the City Information Model （CIM） also requires unifi ed and complete standards fi rst. In order to better guide the construction of CIM， it is urgent to build a complete set of CIM standards system with reasonable classifi cation. Based on relevant standardization experience and combined with the needs of city development， this paper explores the construction of a standards system for the city-level CIM， providing reference for the improvement of the standardization level of CIM.

Keywords： CIM， standards system， city level， standard

0 引 言

城市信息模型（CIM）是以建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等技術為基礎，整合城市地上地下、室內室外、歷史-現(xiàn)狀-未來多維多尺度信息模型數(shù)據(jù)和城市感知數(shù)據(jù)，構建起三維數(shù)字空間的城市信息有機綜合體[1]。城市信息模型（CIM）是支撐新型智慧城市建設的“新基建”，對城市空間進行精細化、智能化管理的重要手段，具有協(xié)同性強、模擬程度更為廣泛、精細化與智慧化水平較高等特點。

CIM作為一項戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，目前國內外無相應標準體系。通過建立CIM標準體系可保障CIM建設工作過程中的各個環(huán)節(jié)都嚴格遵照國際、國家、行業(yè)和地方有關的標準和規(guī)范的要求，厘清國家標準、行業(yè)標準、團體標準與地方特色需求的銜接關系以及標準各自定位和目標，保證數(shù)據(jù)及其應用系統(tǒng)等的兼容性、有效性，確保建設內容規(guī)范統(tǒng)一。CIM標準體系的構建不僅對CIM項目實施具有關鍵指導性意義，而且也能推動地方其他產(chǎn)業(yè)標準化進程，提高跨領域合作化水平，實現(xiàn)信息互通、共建共享，提高投入產(chǎn)出效益，提升城市標準化工作水平。

1 存在問題及需求

1.1 城市信息模型（CIM）工作戰(zhàn)略重要性與標準體系缺失形成反差

技術的標準和規(guī)范是新技術廣泛應用的重要條件和實施基礎，CIM技術的廣泛應用同樣需要統(tǒng)一完整的標準先行。為保障和引領CIM技術的健康發(fā)展，需要參考借鑒國內外相關標準化經(jīng)驗，結合地方發(fā)展需求，探索CIM標準體系的構建，并以此為頂層設計梳理建立城市CIM標準清單，做好標準的頂層規(guī)劃，統(tǒng)一指導、規(guī)范CIM標準的編制。

1.2 BIM標準供給不足與智慧城市建設需求形成反差

我國BIM軟件發(fā)展起步晚，基礎較差，缺乏統(tǒng)一的標準，盡管市場規(guī)模大，但我國建筑制造等領域采用的都是國外基礎軟件。在推動“中國智能建造2035”的過程中，面臨的突出問題和核心障礙是BIM基礎工具平臺、BIM與CIM三維圖形引擎等基礎平臺，數(shù)據(jù)傳輸、存儲、云平臺、數(shù)據(jù)庫等主要關鍵技術掌握在國外企業(yè)手里，使得一些重要的數(shù)據(jù)有可能在我們不知情的情況下被境外獲取，不僅給我國在技術應用領域帶來很多“卡脖子”的問題，而且給建筑數(shù)據(jù)、城市數(shù)據(jù)安全，以及國家空間安全帶來極大挑戰(zhàn)。

1.3 CIM標準建設的迫切性與CIM創(chuàng)新發(fā)展不確定性形成反差

CIM本身是一個融合億量級城市數(shù)據(jù)的綜合體，這些數(shù)據(jù)來源于社會、經(jīng)濟、人文等多個領域，行業(yè)內往往制定了各自的標準規(guī)范，它們在協(xié)同應用服務過程中存在重疊、層次交錯、互相矛盾等問題，其次開展CIM標準體系研究的參考借鑒不多，研究難度大，覆蓋性、實用性都會有不足。

2 CIM標準體系現(xiàn)狀分析

2.1 國際標準化現(xiàn)狀

（1）智慧城市標準體系研究。以ISO、IEC和 ITU-T等國際標準化機構引領全球智慧城市標準體系的發(fā)展方向，積極推動智慧城市標準化工作。世界各國相繼成立智慧城市標準化工作組織，出臺了一系列智慧城市相關的管理體系要求、指南和相關標準。2006年，新加坡推出“智慧國2015計劃”，并開始研究智慧城市標準化工作；2007年，韓國成立U-Eco City研究機構，將智慧城市標準化列為重點工作內容；2011年，日本向ISO TMB（ISO技術管理局）提出衡量城市基礎設施智能程度的評估方法，對城市智能基礎設施的定義、范圍、計量方法等內容提出了具體要求，并圍繞該議題相關標準的范圍、術語、定義及通則制定了建議草案；2012年，BSI（英國標準協(xié)會）提出智慧城市標準化戰(zhàn)略，已發(fā)行《智慧城市框架：智慧城市和社區(qū)決策者的良好做法指南》《智慧城市術語》等標準化文件；2013年，ITU-T批準成立面向智慧城市可持續(xù)發(fā)展問題評估的專題小組，用以評估智慧城市標準化工作。同年6月，IEC SMB（IEC 標準化管理局）經(jīng)會議討論批準設立智慧城市系統(tǒng)評價小組，其工作內容主要集中于智慧城市標準化的戰(zhàn)略定位、體系框架和參考模型等內容。國際上致力于智慧城市相關領域的標準化工作組織機構達數(shù)百個，在智能交通、智能電網(wǎng)、智慧醫(yī)療等領域取得了豐碩成果。

（2）CIM 標準化研究。國際上已有將CIM技術應用到智慧城市的建設中的案例，典型的有芬蘭和新加披。芬蘭赫爾辛基的中心城市自1985起就開始建設三維城市，2015年又投資10億歐元開展“Helsinki 3D”項目，目的是在全球智慧城市標準化工作背景下建立集成式實景建模且具有信息管理功能的三維城市信息模型。“虛擬新加坡”（Virtual Singapore）項目在智慧新加坡標準體系的引領下進行實施，通過先進的信息建模技術為城市注入靜態(tài)、動態(tài)數(shù)據(jù)信息。南京市國土資源信息中心作為牽頭發(fā)起單位之一，發(fā)起了IEC/TS 63273《用例收集和分析：智慧城市 城市信息模型》的立項，并在全球范圍內征集城市信息模型的用例。該標準通過征集CIM應用場景、用戶故事，得出CIM應用的需求和利益相關方等，再到用例收集，形成CIM用例庫，深度分析，使用通用要求來確定CIM標準的范圍[2]。雖然CIM技術已有相應的典型應用，但在CIM標準體系的研究方面未有相關資料。

2.2 國內標準化現(xiàn)狀

我國標準化相關機構緊跟時代發(fā)展需要，積極開展智慧城市標準體系研究和關鍵標準的研制。2012年12月12日，智慧城市應用工作組成立，旨在廣泛整合匯聚我國“政產(chǎn)學研用”資源，大力推進我國智慧城市標準體系研究、關鍵標準研制和國際標準化工作。2013年，全國信息技術標準化技術委員會SOA分技術委員會發(fā)布了《我國智慧城市標準體系研究報告》，定義智慧城市標準體系由5個類別組成：智慧城市總體標準、智慧城市技術支撐與軟件標準、智慧城市運營及管理標準、智慧城市安全標準、智慧城市應用標準，共116項標準，其中已發(fā)布31項，制定中33項，待制定52項。住建部提出要加快智慧城市標準體系研究，并承擔了國家科技支撐計劃“智慧城市管理公共信息平臺關鍵技術研究與應用示范”課題，開展了中國智慧城市標準體系研究工作，提出智慧城市標準體系包括總體標準、基礎設施、建設與宜居、管理與服務、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟、安全與運維等6個標準子體系，涵蓋18個技術領域的專業(yè)標準[3]。

2014年，國家科技部參與支持成立國家智慧城市標準化總體組圍繞智慧城市技術創(chuàng)新、標準建設、產(chǎn)品應用等方向開展了一系列重要研究活動，發(fā)布《中國智慧城市標準化白皮書》，確立了智慧城市標準化體系框架和重點編制的標準，總結了標準化體系基礎性的參考模型，在梳理、分析的工作基礎上從智慧城市規(guī)劃、建設、運營、管理的需求角度研究提取急需制定的標準[4]。此后，我國智慧城市標準化建設蓬勃發(fā)展，各部門、地區(qū)、單位以及企業(yè)編制發(fā)布了一系列智慧城市相關的標準體系及標準。2018年臧維明總結目前國內外智慧城市標準化工作的現(xiàn)狀，提出了新型智慧城市的標準體系框架（見圖1），框架包括總體標準、基礎設施標準、建設與宜居標準、管理與服務標準、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟標準、運維與保障標準等6大類[5]。

3 CIM標準體系構建思考

3.1 構建原則

（1）目標明確、科學建模：從CIM在智慧城市國土空間數(shù)字化管理全生命周期應用的角度出發(fā)，明確CIM核心概念和外延邊界，從頂層設計的高度建立理論科學、實踐可行的標準體系，指導CIM相關標準的制定、修訂與管理等工作。

（2）面向實施、覆蓋全面：覆蓋智慧城市國土空間數(shù)字化管理全生命周期涉及的所有CIM標準，以工程建設項目改革為切入點，建立一套涵蓋CIM數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)、數(shù)據(jù)建庫及更新、應用服務及運維的標準體系。

（3）系統(tǒng)協(xié)調、層次清晰：綜合考慮與GIS行業(yè)標準、BIM行業(yè)標準、IoT技術標準以及智慧城市相關標準的銜接與互補，減少復雜性，標準體系分類科學、層次清晰、結構合理，并具有一定的可分解性。

（4）開放兼容、動態(tài)優(yōu)化：隨著CIM應用領域的擴大，標準體系需要不斷地進行自我更新與迭代升級。劃定標準體系內的標準條目時，應充分考慮未來時期內的發(fā)展需要，保持標準體系的可預見性和前瞻性，為新生的CIM標準體系的制、修訂及宣貫實施預留一定空間。

3.2 體系框架設想

從頂層設計的角度出發(fā)，梳理標準體系涉及CIM概念及其相關關系，兼顧CIM標準化現(xiàn)狀及相關領域發(fā)展對CIM的需求，充分考慮標準間的內在聯(lián)系特征，將標準體系分為基礎層、通用層和應用層3個層次（見圖2）。

第一層基礎層，位于整套標準體系的最頂層，統(tǒng)一下層標準的定義、語義基礎和表達等內容，是整套標準體系的底板支撐。該層主要形成以相互理解為編制目的的具有廣泛適用范圍的基礎標準，包括CIM系列標準更通用的部分，如框架、術語以及分類與代碼等。

第二層通用層，該層在CIM概念摘出到實際場景應用過程中起到承上啟下的作用，設置通用類、數(shù)據(jù)資源類、獲取處理類、基礎平臺類以及管理類。其中，通用類規(guī)定不同時間、空間尺度下，CIM數(shù)據(jù)的內容、結構、分級、符號及語義等表達，具有一定通用性；數(shù)據(jù)資源類規(guī)定CIM各類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)內容與結構；獲取處理類規(guī)定CIM各類數(shù)據(jù)的獲取、處理、加工與建庫的過程、方法及技術要求；基礎平臺類規(guī)范CIM基礎平臺建設、服務、交換與共享及運維，并對CIM基礎平臺的推廣應用進行指引；管理類包含為實現(xiàn)CIM相關管理工作的順利實施，以成果管理、網(wǎng)絡與設備管理、安全管理為對象制定的一系列標準。

第三層應用層，該層主要是為指導和規(guī)范具體領域專業(yè)類和項目類CIM技術應用編寫相關標準，設置工建專題類和CIM+應用類。其中，工建專題類規(guī)范工程建設項目各階段電子數(shù)據(jù)的交付要求、審查范圍、審查流程，促進工建項目審查審批提質增效；CIM+應用類包含為保障基于CIM基礎平臺設計、開發(fā)各行業(yè)應用而編寫的標準，涵蓋規(guī)劃、自然資源、住房、建設、交通、水務、醫(yī)療衛(wèi)生、應急指揮以及城市管理等領域。

4 結 語

本文在分析當前CIM建設需求的基礎上，結合國內外智慧城市和CIM的標準化工作，思考提出了涵蓋基礎層、通用層和應用層的城市級CIM標準體系框架的構建設想，為城市CIM標準體系建設提供了參考思路。后續(xù)將繼續(xù)深化研究，進一步構建城市級CIM標準體系，推動城市CIM標準策劃、標準編制、標準實施和標準完善的完整閉環(huán)，推動形成城市信息模型（CIM）全鏈條產(chǎn)業(yè)化生態(tài)圈，以高標準有效推動CIM行業(yè)高質量發(fā)展。

參考文獻

[1]住房和城鄉(xiāng)建設部.城市信息模型（CIM）基礎平臺技術導則（修訂版）[Z].2021.5.

[2]王芙蓉，武文.立足智慧城市國際標準領域 引領創(chuàng)新發(fā)展——南京市國土資源信息中心國際標準工作回顧[J].中國標準化，2021（9）：28-31.

[3]張永剛，岳高峰.我國智慧城市標準體系研究初探[J].標準科學，2013（11）：14-18.

[4]中國智慧城市標準化白皮書.[EB/OL].（2014-9-28）[2023-01-05].http：//www.cac.gov.cn/2014-09/28/c_1112661626. htm？from=groupmessage.

[5]臧維明，李月芳，魏光明.新型智慧城市標準體系框架及評估指標初探[J].中國電子科學研究院學報，2018，13（1）： 1-7.

作者簡介

武文，碩士，工程師，主要研究方向為標準體系、智慧城市、測繪地理信息化。

卞雨凡，碩士，工程師，主要研究方向為智慧城市系統(tǒng)建設。

吳掠桅，碩士，正高級工程師，主要研究方向為規(guī)劃資源標準化。

（責任編輯：張佩玉）