CIM论文 │ 建设CIM平台:为未来城市提供支撑

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来源丨 中国建设信息化.2022(23)

 

发布丨 CIM小编


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建设CIM平台:为未来城市提供支撑

杨滔
 
 

2021年6月,住房和城乡建设部出台的《城市信息模型CIM基础平台技术导则》(修订版)中将CIM定义为“以建筑信息模型(BIM)、地理信息系统(GIS)、物联网(IoT)等技术为基础,整合城市地上地下、室内室外、历史现状未来多维多尺度信息模型数据和城市感知数据,构件起三维数字空间的 城市信息有机综合体。”随着CIM相关研究的不断推进,人们对CIM的期望已经超出三维信息综合体的概念,不仅可以记录和分析现状并发现问题,也强调基于三维模型分析和模拟未来,并且具备了提高人与人之间,人与机器之间交互的能力。

 
 
搭建共识架构体系,注重更多建设细节
 
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CIM平台分为国家、省和市三级平台,三级平台应执行统一标准规范,实现网络联通、数据共享、业务协同。CIM平台建设应遵循“政府主导、多方参与,因地宜、以用促建,融合共享、安全可靠,产用结合、协同突破”的原则,统一管理城市信息模型数据资源,提供各类数据、服务和应用访问接口,满足业务协同、信息联动的要求。每一级平台有建设的重点和独特的架构,形成具有一定共识的架构体系。

根据住房和城乡建设部发布行业标准《城市信息模型基础平台技术标准》,CIM平台一般包括:(1)设施层,如物联感知设备和基础软硬件设备及网络资源;(2)数据层,如CIM成果管理、规划管控数据、时空基础数据、工程建设项目数据、资源调查数据、公共专题数据和物联感知数据等类别的CIM数据资源体系;(3)服务层,如数据汇聚与管理、场景配置、数据查询与可视化数据共享与交换、分析应用、运行与服务、平台开发接口等功能。同时,为了CIM的建设与运行,需要搭建两套体系:(1)技术规范体系,即统一的标准规范,指导CIM基础平台的建设和管理,应与国家和行业数据标准与技术规范衔接;(2)运维保障体系,如运行、维护、更新与安全保障体系,保障CIM基础平台网络、数据、应用及服务的稳定运行。

目前,CIM平台的建设还需要注意更多建设细节。

首先,CIM平台亟需考虑支撑城市的动态运行。CIM平台是对真实城市动态运行的模拟服务,不可避免地要考虑到城市这个开放复杂巨系统的运行模式。因此,CIM平台的建构需要从复杂巨系统角度,考虑支撑城市动态运行的核心要素,包括深入到城市基层末梢的“分布式网络架构体系”、服务动态事件追踪与处置的多尺度“时空导航体系”、以及保障平台安全且便捷操作的“人机交互与防护系统”。这三个系统将共同构成支撑城市动态运行的核心骨架。

其次,CIM平台亟需考虑城市多尺度效应,不应单纯追求高精度与高逼真。CIM不是追求最精细化数据的汇聚,也不是追求高逼真的渲染效果,而是需要建立动态算法与模型,去挖掘城市动态运行中不同尺度、不同精度的数据关联机制,去模拟多种粒度的空间和时间下的事件和规律,从而才有可能揭示城市运行的复杂性、涌现性、动态性,辅助破解诸如超大城市精细化治理的难题。

最后,CIM平台需要平衡两种驱动原则,一是以数据驱动为主,强调尽可能的全要素和全周期的数据汇由此而生长出各类应用场景二是以业务驱动或场景驱动为主据此而治理数字资源带动数据资产管理的迭代升级这两种CIM平台的驱动原则都有用武之地对应于不同类型的城市建设需求一般经济发达数据条件较好的城市偏向选择第一种驱动原则力图建立全市的时空数据底板如深圳的可视化平台而经济条件欠发达或数据条件不足的城市偏向选择第二种驱动原则力图在某个应用领域进行突破

 
 
发挥基础支撑作用,总结经验全面推广
 
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全面推进城市信息模型(CIM)平台建设是“新城建”提出的七项重点任务之一,要求深入总结试点经验,在全国各级城市全面推进CIM平台建设,打造智慧城市的基础平台。城市信息模型(CIM)基础平台是“新城建”的关键性和基础性的数字化底座,为“新城建”提供底层驱动能力。充分发挥CIM平台的基础支撑作用,对促进“新城建”其他六项重点任务也有协同发展和统筹管理的作用。比如,建立基于CIM平台的市政基础设施管理平台,能促进市政基础设施智能化建设和改造;依托CIM平台,打造智慧出行“车城网”,支撑智能网联汽车应用;以CIM平台为依托,建设智能化城市安全管理平台等。

同时,“新城建”激发城市新动能与新兴市场潜能,为CIM平台建设发展提供了最广阔的应用场景和创新空间,推进CIM平台与其他产业发展互促共进,促进城市级海量数据处理及储存、多源传感信息融合、人机互动等CIM相关核心技术取得创新,带动提升CIM平台基础能力提升与CIM+的广泛应用,推动数字孪生城市与元宇宙的发展。

目前,广州、厦门、南京、北京副中心、雄安新区这些试点城市都基本上完成了CIM的一期建设与验收,取得了不错的成绩以及建设运营经验。广州市城市信息模型(CIM)平台是智慧城市的基础平台,在现有信息化成果的基础上构建以二维地图、三维模型、BIM等数据为底板,汇集城市、土地、建设、交通、市政、教育、公共设施等各种专业规划和建设项目全生命周期信息,并全面接入移动、监控、城市运行、交通出行等实时动态数据。基于平台开发智慧审批应用,实现人工审批向机器辅助审批转变,目前已建立起CIM+智慧工地、CIM+城市更新、CIM+智慧园区、CIM+智慧社区等典型应用,并作为三维底座支撑了“穗智管”城市运行管理中枢的建设,为城市的规划、建设、管理全过程提供了理念支撑。未来可以在平台的基础上开发智慧交通、智慧教育、智慧医疗、智慧公安、智慧社区、智慧排水、智慧市政等智慧城市应用,为城市的规划、建设、管理提供支撑。

对于试点城市的经验推广,不仅仅需要组织相关的会议、讲座以及现场观摩,介绍CIM平台的顶层设计、建设、运行、管理等方面的内容,而且亟需及时总结CIM平台的运行绩效,聚焦CIM平台解决了城市建设与发展的哪些具体痛点,如规建管行政审批效率的提升、城市数字经济的推动、老百姓福利获得感的改善。

因此,试点城市中好用、管用、适用的场景值得推广,比如不动产的管理、历史文化保护、地下隐蔽工程管理、楼宇经济、园区招商引资等。特别亟需总结以市场方式有效推动CIM平台建设的场景,例如CIM平台建设加速新型信息化基础设施发展、推动模型仿真咨询行业发展、带动与时空相关的数字化贸易等具体场景,这样才有利于CIM平台的可持续发展。与之同时,CIM平台试点城市也亟需总结出哪些数据需要保密,而哪些数据在某种精度上可以在不同部门、不同行业、不同专业之间共享,以此确保数据安全又兼顾数据红利。

 
 
助力城市治理体系,展现无限未来前景
 
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CIM平台实现城市治理体系和治理能力现代化的重要手段。城市信息模型(CIM)的初衷是尽可能地揭示城市本身动态运转的机制,并借助此去推演城市下一步的运行情况。从维度、精度、粒度等方面,CIM本意是尽可能地与真实城市一致,且使得人们有能力去参与到“虚拟化”的CIM本身的迭代与演进之中,辅助人们在真实世界之中做出相应的及时决策,实现对真实与虚拟城市治理的优化。

首先,城市治理体系中不同尺度管理单元需要通过CIM平台建设进行数字化整理,并智能化地关联到相关的数据采集、重组以及计算之中,最终被智慧化地融合到城市治理决策之中。真实城市治理的动态性在于:事件出现在不同尺度的空间单元或实体单元之中,如社区、城管单元、综合治理单元、交通单元、防疫单元、微气候影响单元、商圈活动单元等,并非都发生在最精细化的部件之上;且不同尺度上的事件存在一定的限制或刺激关联;不同层级的决策者所考虑空间单元或实体单元也往往差异很大,对应相关的时空管理或治理权限,并需要在不同的尺度上进行来回切换。

其次,CIM平台提供智能化方式让人们参与到城市治理的方方面面。当人们能实时参与到CIM平台本身的运行之中,才能推动真实城市动态运行的有效治理。因此,对于CIM平台数据更新、模型运算、渲染表达、业务处置、推演决策、二次开发等都需要人机交互友好,其界面包括大屏、桌面端、移动端、端口配置屏等。以此,CIM平台转化为城市治理日常工作的一部分,推动敏捷高效的城市治理新模式。

未来的CIM平台不仅仅是简单的GIS+BIM+IoT的技术或数据集成,而是合理精细化的“时空形态数据+属性数据+连接数据”的融通性建模平台,其中不同尺度、维度、粒度的涌现机制通过不同的模拟仿真技术得以揭示,并以不同形式的场景去动态表达出来,去揭示城市运行规律和问题,并预测城市、分区、社区、房屋、家庭等运行趋势、态势以及特定事件,安全而便捷地服务于城市中的人及其生产与生活的方方面面。

2022年《住房和城乡建设行业信息化发展报告(2022)》的出版发行具有重大意义,强调了“新型城市基础设施建设与发展”,契合二十大数字中国战略,有助于“加快发展数字经济,促进数字经济和实体经济深度融合,打造具有国际竞争力的数字产业集群”,加快“优化基础设施布局、结构、功能和系统集成,构建现代化基础设施体系”,推动“数字贸易”“数字文化”等发展。

 
作者简介

作者为清华大学建筑学院《城市设计》副主编、中规院(北京)规划设计公司未来城市事业部首席架构师、副教授

 

2023年7月17日 15:38
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