吴大江：以构建智慧城市为目标的CIM应用技术研究

我国把建设数字中国作为发展战略，新基建是落实建设数字中国战略的重要举措，从智慧城市、数字政府、数字经济、数字文化、数字生态等多个维度，构建五位一体的数字中国有机体。在后疫情时代，也有打造高韧性城市的需求。从政府城市运营、管理的要求来说，在快速预警、高效战疫、有力减灾灭灾方面还不够协调和灵活，城市无法实现健康互联互通下的快速反应防御和治愈，这就需要在智慧新城的建设里面实现决策的动态优化，实现资源效益的最大化配置。

目前问题非常明显，顶层整体华而不实，需求脱离公众的现实要求。功能上，应急指挥功能比较薄弱；层级建设上，社区的基层建设还不够完善；在数据应用方面，平台载体现在还很欠缺，数据价值难以释放。以此为导向，建设更加韧性健康智慧的城市。首先是转变理念，以人为本价值为导向进行生态运作。第二，内容不断进行深化，强调基层使用、服务和数据为导向。三、建设模式不断优化，系统集成集约高效，全省管控是应用重点。

从新基建和新城建的角度来看，新基建以新的发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量的发展需求，提供数字转型、智能升级和融合创新为服务的基础设施体系。新城建以城市提质增效为引领，以应用创新为驱动，充分利用新基建的发展成果，面向城市高质量转型发展的需要，构建提升城市品质和人居环境质量，提高城市和社会治理能力的信息数字化城市基础设施体系。

新基建是新城建的本底和基础。它为了推进基于信息化、数字化、智能化的新型城市基础设施建设提供了基础性的支撑。新城建为大数据、人工智能、互联网、5g等前沿技术提供了广阔应用场景和创新空间。

BIM技术和CIM技术将是最主要的技术支撑，BIM技术是覆盖建筑全生命周期应用，为新基建的数据信息建立和流转提供了可视化的工具。CIM技术为新城建提供立体大数据，是城市数字孪生的重要载体。从国家对于新城建的重点任务上来看，CIM平台的建设将是重点目标，这也是打造智慧形成的基础操作平台。通过不断完善平台体系架构，加快形成省三级的CIM平台体系。

夯实平台数据基础，构建包括基础地理信息建筑和基础设施在内的三维模型，标准化的地址库CIM平台数据库，形成城市三维空间数据的底板。对于CIM定义，目前较为统一和权威的，是以建筑信息模型BIM技术、地理信息系统、GIS技术、物联网技术、lot等技术为基础，整个城市的地上地下室内室外历史现状，未来多维的信息模型数据和城市感知数据，构建起三维数字空间的城市信息有机体，以此进行规划、建造管理城市的过程和结果的总称。

智慧新城是基于国家城镇化的加速发展。在现有的城市里面，新城和园区往往作为城市发展的建设重点。它的形态多数量大，是最重要的人口和产业集聚区，已成为城市经济发展的主要载体平台和增长动力。在信息化社会发展过程中，传统的新城和园区也在向着智慧新城园区不断引进。所以目前在中国智慧新城和园区建设是有目标和导向的，它是运用数字化的技术，以全面感知和泛在连接为基础的人、机、物深度融合，具备自主动服务、智能净化等能力特征的有机生命体和持续发展空间。

智慧新城园区建设目标，首先是基于传统新城园区面临的挑战。传统新城里边基础设施往往是需要完善的，顶层规划维度还非常有限不够健全，管理运营能力比较薄弱，智慧服务应用还不够满足社会公众需求。

城市的发展也缺少基本的数字底板，存在信息孤岛、信息数据的割裂和片段化。希望建设的新城和园区，在目标上首先是全面感知。基于互联网技术构成感知神经网络，采集数据，感知变化，了解需求，泛在连接，通过多种连接方式连接管理系统、数据系统和生产系统。

智慧服务是借助于人工智能大数据决策判断，实现物是环境的自动控制调节和处置。智能净化实现是新城园区的自学习自适应和自净化，以人为本也实现智能运营和精益运营，实现绿色高效的发展目标。产业联动希望通过平台数据的共享，打破信息孤岛，实现信息的互通互联，促进产业链的转型升级，创新经济发展模式。

要在智慧新城进行顶层的规划，首先是明确发展战略目标。了解新城的本体环境和产业发展导向，据此进行总体规划和顶层设计。要做好智慧新城数字底板的建设，打造CIM技术平台，明确智慧系统应用的专项维度，以CIM平台为载体，打造数字完善城市。在这个目标和基础上，有步骤分阶段开始试点工作，选择有代表性的片区项目进行试点，不断进行总结评估，持续推进智慧新城CIM技术的平台及技术应用建设。智慧新城的项目建设首先要构建城市数字软件空间，必须以城市信息模型为驱动。

以CIM平台和智慧城市为基础，打造城市现代化的治理体系。在现代城市治理体系的推动下，完善城市现代化的转型发展，打造智美新城的标准模板。基于这个目标，CIM基础平台包含的内容和明确的定义：是以工程建设项目业务协同平台等为基础，融合二三维空间信息，建筑信息模型，物联网感知信息，提供三维可视化的表达和服务引擎，工程建设项目各阶段的信息模型汇聚、管理分析等核心功能，提供从建筑单体社区到城市级别的模拟仿真能力，支持智慧城市应用的信息平台，这将是总体目标。

这个目标也融合到智慧新城的总体架构里面。从基础的支撑开始，包括通信基础设施、物联传感器、数据存储中心、云计算中心等等，构建政务服务的数据服务，形成数据中台业务中台城市信息模型基础平台。构建基于CIM技术的政府治理和综合管理的服务平台、展开专项管理应用，面对城市社区建筑以及所有的市民构建智慧新城的智慧生命综合体。

建设CIM平台的总体架构，从基层到顶层，逐级打造。在城市数据的采集层面，物联网传感器、城市基础设施的物联网网络，即时数据、BIM信息模型数据等等构成物联网的中台，形成多维度的数据管理系统（包括数据汇集、数据处理、数据存储、数据管理、数据治理和数据开发）。

有了数据管理系统后，放入CIM图形引擎，通过各种通用模块，基础工具模块，然后 UI模块、高渲染模块等等，实现CIM时空大数据平台的基础应用。这些应用的场景将面对行业、面对社会、面对工作，形成智慧工程、智慧水务、智慧停车、智慧园区、智慧管廊等的智慧应用系统。面对服务对象是政府，政府管理部门及社会公众。

标准体系支持

平台实施路径非常清晰。首先要有标准体系支撑，标准体系将构建数字城市底板的一套规范和标准。其次形成全面智能智慧平台，就是面对城市运营管理的CIM基础平台。再次形成高效管理智慧大脑，就是基于智慧新城建设的智慧运维决策和管理中心。最后的N项维度应用，是面对社会公众，面对城市运营管理的多个智慧服务应用场景。

城市信息模型平台的标准体系覆盖面比较全面，包括CIM平台建设服务和运维标准、CIM基础平台数据规范、基础平台数据建库方案、CIM技术平台模型数据汇聚标准、设计方案BIM模型报建标准、BIM施工图审查标准、竣工验收备案BIM模型数据标准以及CIM+智慧应用标准规范等等。这些标准体系对于数字底板的建设起到规范化引领化作用。

数据库建立

通过BIM技术、无人机倾斜摄影技术、点云扫描技术的融合应用，打造城市级的三维模型，为智慧新城提供三维可视化的模型库。城市感知技术平台的建设，城市环境感知（大气、水质、土壤等等），城市运行感知（交通、治安、政务）和城市资源感知（城市建筑感知，公共资源感知），共同构成以物联感知为基础的城市感知基础平台，这为城市基础数据库建立和城市治理现代化管理应用提供基础平台和应用场景。这些数据汇聚到CIM平台，CIM平台进行融合集成贯通，形成三位一体的城市闭环治理体系技术平台。BIM全生命周期应用，从设计、招投标、施工结算和运维多个维度来实现BIM全生命周期应用，这将是构成城市数据底板的基础细胞。它将是构成城市运行管理的基础应用场景。

CIM平台的功能首先包括综合展示中心，微观层面的市政维护，中观层面的城市监控，宏观层面的城市总体运行态势分析和处理。基于CIM三维可视化管理平台，将实现城市全方位的感知到万物互联，最终实现城市智能化的管控和运维。

一、政务管理智慧化应用。规划建设阶段，多规合一将实现在社会发展规划、城乡规划、土地利用规划、环境保护等多项规划的衔接，保证在多规确定的保护性、空间、开发边界、城市规模等重要空间参数的一致性，在统一的空间信息平台上建立控制线体系，以实现优化空间布局，有效配置土地资源，提高政府空间管理水平和治理能力的目标。从被动审批转为主动推送，从一对N转变为一对一。智能审查和竣工验收系统。

目前国家也进行试点推广BIM施工图智能审查系统，实际上是从BIM报规开始，然后到智能审查管理系统。基于BIM实现装配式智能审查、绿色建筑智能审查等专项审查，实现多投连审。在此基础上，通过施工许可竣工验收管理，形成竣工验收备案管理的BIM系统，构成城市建设的数字技术底板，再有BIM运维管理系统，基于BIM技术lot技术的智慧建筑运维管理平台是以工作流为基础的，集成了智慧系统的功能模块，以三维模型为载体，关联人员、车辆、资产、设备、设施、空间等信息，采用物联网大数据人工智能等技术，实现建筑物的三维智慧运维管理。

二、重点是城市治理现代化。智慧管廊通过BIM模型的导入将地下工程的管廊直观呈现到三维的虚拟平台上，满足智慧化的运维管理需求，特别是对于给水、排水、电力、燃气各类专项管线，对安全运行管理进行实时可靠的监测，保证城市安全运营的需要。智慧社区对已有社区管理系统，包括APP统一进入集成到的CIM平台，对原有的智慧系统进行升级和赋能，实现统一管理。新建业务利用平台集约化建设，打造人文化智慧社区管理典范。

智慧环保主要通过智慧环保综合感知平台，打造优美生态环境，构建蓝绿交织，清晰明亮，水城共荣的生态城市。智慧交通领域，从顶层规划设计上进行态势分析，异常车辆分析，公众服务的应用研究，产品综合提供业务支撑管理平台，包括技术系统，项目管理上提供数据的共享交换，数据采集、存储管理等，将交通管理系统更加智能智慧融入项目平台里面。

智慧水利应用场景，包括水质监测，水土保持监测，闸泵站的监管系统，水源监测系统，水面安全监管系统，阀门的监控系统，海绵城市建设运营管理系统等，推进城市水环境的健康环保，城市的可持续发展。智慧物流主要是智慧物流的业务管理系统（包括自动化的立体仓库，仓储管理系统、运输管理系统等）和物流信息服务系统（包括电子商务应用数据中心、增值服务中心），实现城市物流管理的信息化科学化。智慧校园的建设也是目前新城建设的重点，希望通过建筑信息模型和BIM技术Iot技术的融合，实现可视化智慧化的场景应用，为师生、家长、物业管理人员提供直观高效的应用平台，实现数据信息的可视化交互，构建校园数字孪生空间。那么这张图里面显示的就是智慧校园应用的各种场景，和CIM平台结合以后，这种应用场景的深度和广度将得到极大的提升和扩展。

智慧新城CIM将是数字城市建设的基础底板。规范城市的基础数据，构建智慧新城的数字底板，从规划、设计、建设、运营管理多个维度，全生命周期实现对城市基础数据流的有效管控和运用。

从CIM技术应用的建议上来说，一是充分协调完善管理，因为智慧城市的CIM平台建设是一项系统工程，涉及的政府部门，涉及的管控环节，涉及的应用维度都非常广泛。建设管理只有充分协调，才能实现数据的交互和融通。

二是长效管理开放共享，要不断优化和完善CIM平台的功能体系，持续拓展深化智慧城市的相关应用，更好的发挥私营平台在智慧城市技术作用。

三是示范应用，以点带面。因为这套体系的建设目前在国内还是新兴的。希望是以新城为重点突破，研究新城建设管理运营管理，基于使用要求、功能需求，以点带面，快速推进。让CIM技术的应用能够能起到示范和标杆。最后就是财政支出经费保障了CIM平台的建设。

展望未来，构建的智慧新城将是安全宜人的城市空间，将是智慧高效的公共服务，将是绿色环保的宜居环境，将是丰富多彩的物联应用。希望这将成为以CIM为驱动的城市治理标杆，成为智慧新城管理的典范，成为未来城市数字生命体的模板。