關于城市信息模型對未來城市基礎數據建設的思考

張澤林，安海娜

（中國市政工程西北設計研究院有限公司，蘭州 7300300）

1 數字孿生與CIM之間的關系

城市信息模型（City Information Modeling，CIM）是數字孿生城市建設的底層數字載體，數字孿生是數字城市發展的高級階段，是新型智慧城市的起點。隨著城市發展的迭代更新，逐漸暴露出系列現實問題，如數據獲取與處理受阻、時空數據建設標準難統籌、CIM 平臺重復建設、多源異構數據兼容性弱、各部門協調組織難度大等。

近年來，在城市建設的過程中，CIM 通過BIM、三維GIS、大數據、云計算、物聯網(IoT)、人工智能等先進數字技術，同步形成與實體城市“孿生”的數字城市，實現城市從規劃、建設到管理的全過程、全要素、全方位的數字化、信息化和智能化，改變城市的表達形式，重塑城市新型基礎設施[1]。數字孿生城市是融合統一數據標準、城市信息模型、城市運行數據、共性支撐平臺、數字孿生應用等多個單元的復雜系統，其中CIM 是最重要的一環，作為龐大數據的信息載體，實現了將物理城市的實體模型構建為虛擬的數字孿生體。CIM 平臺是服務于城市規劃建設管理的數字化模型，可展示城市運行全貌，支撐城市全流程智慧應用與管理，提供切實可行的智能決策，將成為提升城市管理能效、促進城市高質量發展的重要驅動力。

2 CIM平臺建設的重要性

目前，新型城市建設蓄勢待發，我國正處于“新基建”到“新城建”的轉型升級期，依托新技術的CIM 平臺建設應運而生。2020 年，住建部發布的《城市信息模型（CIM）基礎平臺技術導則》，指導各地開展CIM 基礎平臺建設。在“十四五”規劃和2035 年綱要中，“第五篇加快數字化發展，建設數字中國”“第十五章打造數字經濟新優勢”“第十六章加快數字社會建設步伐”“第十七章提高數字政府建設水平”“第十八章營造良好數字生態”均談了數字化問題，指出以數字化助推城鄉發展和治理模式創新，完善城市信息模型平臺，構建城市數據資源體系，推進城市數據大腦建設。目前，廣東、上海、浙江、重慶等省市陸續出臺了相關政策指導CIM 平臺建設工作，并取得階段性成果。CIM 平臺作為數字孿生城市的時空基礎底座，聚焦歷史文化、產業經濟、生態資源的特色優勢與城市建設發展的時代需求，有效解決了跨區域、跨部門的數據融合、技術融合和業務融合難題，為“新城建”高質量發展提供了核心動力。

從頂層設計層面統籌考慮實際情況與業務需求，預留縱向和橫向接口，實現信息的互聯互通和數據共享（見圖1）。搭建CIM 平臺，匯聚城市三維數字底板，充分對接新型基礎測繪建設基礎地理實體和實景三維數據生產成果，全面接入住建、城管、資源規劃等部門城市部件、管廊、管線數據，可推進重點行業領域感知設備建設，實現城市地理環境數據、靜態業務數據和動態監測數據的一體化融合應用，為市級各部門、各區縣（開發區）提供全方位數據服務[2]。

圖1 CIM總體框架和分層結構

3 基礎數據建設

3.1 CIM平臺所需數據類型

CIM 基礎平臺所有數據源可分為空間類和管理類兩大類。空間類包括實景三維模型、BIM 模型、物探數據等，管理類包括人口、規劃、氣象數據等。根據CIM 平臺數據資源情況，以及實際需要，形成可對內共享的數據服務，包括電子地圖、三維模型、地址信息、規劃建設等。

3.2 BIM數據的采集

現階段，BIM 模型并不具備與圖紙同等的法律效應，在BIM 數據的收集與管理上，呈現出數據散落、管理混亂等情況。要將現有的BIM 數據進行收集、審核、利用，形成CIM 基礎數據，避免重復性工作及資源浪費。應積極探索建筑信息模型（BIM）報建審批新模式，重點推進BIM 報建審批、施工圖BIM 審圖與CIM 平臺的聯動，實現BIM 數據同步推送至CIM 平臺，滿足城市“規、建、管、運”智能化需求[3]。

3.3 建設內容

3.3.1 構建三維底板

依托智慧時空大數據平臺，充分整合各類城市異構數據資源，構建城市三維有機綜合體，實現多格式、多維度、時空數據超融合（見圖2），為各部門CIM 平臺應用提供空間地理數據信息服務。

圖2 數據匯聚

3.3.2 智慧住建模塊

基于住建部門的工作職能，智慧住建模塊主要涉及住房建設、管理和服務3 個方面，在住房建設方面，通過BIM 技術應用，提高建筑設計的效率和精度，推進綠色建造、智能建造發展，形成全產業鏈的智能建造體系。在住房管理、服務方面，通過遠程監控、智能樓宇管理、維修保養管理等，為居民提供便捷的社區服務，提高城市管理效率和服務水平。

3.3.3 智慧水務模塊

結合情報收集、綜合研判等手段，接入感知設備數據、資源數據、監管監測數據，實時采集物聯網監測水務數據。經過云計算、數據挖掘等技術進行多層次分析展示，實現水務數據的實時查看及水務預警功能，實現水務數據分時曲線、歷史數據統計等功能，對重點災害點、設備的實時監測預警，加強對安全生產、災害等風險的管控。

3.3.4 智慧規劃模塊

基于市規劃和自然資源局工作職能，將三維空間數據底板與國土空間規劃數據相融合，通過城市全要素、全空間、全時域的數據，依托國土空間規劃“一張圖”，實現對城市空間、資源、環境、人口等方面的分析和評估，優化規劃管理監督職能。

3.3.5 智能交通模塊

該模塊是城市智慧交通的重要組成部分，集成了交通數據感知、交通信號控制、交通仿真與優化、交通信息服務等子系統，利用大數據分析和人工智能技術，通過實時監測和預測交通流量，提升交通運輸指揮研判能力，確保城市交通運行的順暢和安全。

4 平臺建設重點工作

4.1 加強部門協作，穩步協同推進

平臺建設涉及多個領域及部門，如規劃、交通、住建等，需要成熟的組織引導，確定統一目標和路線，統籌CIM 平臺規劃與建設工作。采取“穩步推進”策略，先在具有代表性的項目上設立試點，由點到面，積累經驗后再全面推廣。同時，形成互動溝通的工作機制，注重多方協調聯動，推動CIM 平臺的共建共享，確保按時按質完成。

4.2 統一數據標準，夯實平臺技術基礎

堅持“立足實際，標準先行”原則，依據住建部《城市信息模型平臺應用統一標準》及《城市信息模數據加工技術標準》等標準文件與指導意見，構建平臺建設、城市規劃、數字城管等CIM 應用標準化體系，編制CIM 平臺技術標準、CIM 數據標準、CIM 基礎平臺運維保障規范等技術文件。

4.3 實行動態維護，構建有效更新機制

為保障數據的準確性和權威性，制定更新機制，設立專員檢測、維護數據的動態更新，做到“一數一源、歸口統一”。同時，按照工程各階段（設計、方案審查、施工、竣工驗收）的要求，實現數據全過程、全流程實時更新，以保持數據時效性。

4.4 加強產業生態合作

建立新城建技術產學研用一體化創新機制，加強全產業鏈技術攻關，積極探索“CIM＋”技術在商業、環保、數字政府中的應用，建立多方共贏的合作機制，創造CIM 建設運維新模式，促進CIM 產業化發展。

5 存在的問題與思考

由于數字孿生城市的算法模型成熟度不高，CIM/BIM 技術發展程度不夠，應用場景仍然有限，跨場景聯動少、城市級應用少，無論從政府、企業或市場對數字孿生城市、CIM/BIM等新技術的推進目的和方向都不清晰，脫離實際業務需求和應用場景，盲目跟風建設數字平臺，追求表面的可視化效果，缺乏數據格式的整體架構，對業務邏輯的深層理解，費時費力，效果不明顯。實現數字孿生一張圖，統一的城市級數字底圖和數據資產，是數字孿生城市建設首先要面對的問題。

6 結語

加強項目規劃、立項、設計方案比選、招投標、施工圖審查、工程質量安全監督與驗收備案、工程檔案管理等工作中BIM 技術的研究與應用，并逐步開展施工圖BIM 審查、建設項目數字化檔案管理機制的建設，加強對于數字孿生城市基礎數據的收集與管理工作，并基于統一的數字孿生CIM 平臺，結合物聯網、大數據、人工智能、5G 等新技術融合應用，推動知識集成、技術集成、數據集成、算法集成、應用集成。

同時，開展空間數據匯聚、管理、共享及安全保障等工作，建立新城建技術產學研用一體化創新機制，加強全產業鏈技術攻關，明確CIM 基礎平臺、智慧社區等建設要求，加快建設市級CIM 技術創新中心，開展CIM 關鍵技術研究和應用。積極探索“CIM＋”商業化應用，建立各方共贏的市場運作機制，創造CIM 建設運維新模式，促進CIM 產業化發展。