1、BIM、GIS、CIM等技術(shù)共同助力數(shù)字李生城市的建設(shè)一、從BIM+GIS到CIM2018年11月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“多規(guī)合一”業(yè)務(wù)協(xié)同平臺技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的征詢意見，激勵“有條件的城市，可在BIM應(yīng)用的基礎(chǔ)上建立CIM那么什么叫CIM?首先我們得從BIM講起。BIM指的是建筑信息模型，簡單地說，BIM便是圍繞從建筑的設(shè)計、施工、運(yùn)作直到終結(jié)的建筑全生命周期，將各類信息一直整合于一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫中。利用BIM這一個高度集成的三維模型，極大地提高了建筑工程的信息化水平，為建筑工程項目涉及到的各方工作人員提供一個工程信息交換和共享的平臺。興起于工程建筑領(lǐng)域的BIM技術(shù)如今已得到普遍的認(rèn)

2、同和應(yīng)用，它讓建筑施工變的更高效、更綠色、更安全，總體成本更低。然而，BIM在提供精準(zhǔn)的地理位置、建筑物周邊環(huán)境總體展現(xiàn)和空間地理信息分析上存在不足，而三維GIS恰好可以對這些不足進(jìn)行補(bǔ)充，實現(xiàn)建筑物的地理位置定位及周邊環(huán)境空間分析，健全大場景的展現(xiàn)，促使信息更完善及全面。通過和GIS技術(shù)進(jìn)行融合，BIM的應(yīng)用范疇從單一化建筑物擴(kuò)展到建筑群及其道路、隧道、鐵路、港口、水電等工程領(lǐng)域。BIM整合的是城市建筑物的總體信息，而GIS則整合及管理建筑物的外部環(huán)境信息，它們的融合建立了一個包含城市海量信息的虛擬城市模型。因此，引出來了CIM的概念。CIM指的是城市信息模型，是以城市信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立起

3、三維城市空間模型和城市信息的有機(jī)綜合體。從狹義上的數(shù)據(jù)類型上講，CIM是由大場景的GIS數(shù)據(jù)+BIM數(shù)據(jù)組成的，是屬于智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?；贐IM和GIS技術(shù)的融合，CIM將數(shù)據(jù)顆粒度精準(zhǔn)到城市建筑物內(nèi)部的單獨(dú)模塊，將靜態(tài)的傳統(tǒng)式數(shù)字城市加強(qiáng)為可感知的、實時動態(tài)的、虛實交互的智慧城市，為城市綜合管理和精細(xì)化治理提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支撐。CIM從開始提出之初，指的是城市信息模型。在2015年的規(guī)劃實務(wù)論壇會上，同濟(jì)大學(xué)吳志強(qiáng)院士對CIM的概念進(jìn)行了更進(jìn)一步的拔高，提出城市智慧模型。吳院士指出，BIM是單體，CIM是群體，BIM是CIM的細(xì)胞。要解決智慧城市的問題，只靠BIM這一個單獨(dú)細(xì)胞還不夠

4、，需要海量細(xì)胞再加上網(wǎng)絡(luò)連接組成的CIM才可以。不論“CIM”中的字母I指信息還是智慧，CIM這一個概念的提出，把民眾的視野從單一化建筑拔高到建筑群甚至城市一級，給予智慧城市更強(qiáng)有力的支撐。在CIM的范疇里，GIS可以提供接下來四個層面的能力：提供二維和三維一體化的基礎(chǔ)底圖和統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)的能力；提供每個BIM單體之間互相連接的能力，例如道路、地下綜合管廊與管線等；提供空間分析和管理的能力；提供規(guī)模性建筑群BIM數(shù)據(jù)的管理能力。前三個是GIS傳統(tǒng)擅長的能力，而且現(xiàn)已得到成熟的發(fā)展；最后一個是GIS在CIM領(lǐng)域遭遇的新挑戰(zhàn)。在CIM層面上，管理對象是一個地區(qū)甚至于一個城市的BIM數(shù)據(jù)。BIM的數(shù)據(jù)

5、量是非常龐大的，單獨(dú)一個建筑物的BIM數(shù)據(jù)就高達(dá)一兩百GB,由幾百萬個三維組件組成。城市級的數(shù)據(jù)量更加是無法想象。歷經(jīng)這幾年的發(fā)展，GIS軟件不但實現(xiàn)了對接訪問BIM相關(guān)軟件的數(shù)據(jù)格式，而且實現(xiàn)了管理規(guī)模性建筑物的BIM數(shù)據(jù)的能力。二、從CIM到數(shù)字?jǐn)伾鷶?shù)字?jǐn)伾辉~最先產(chǎn)生于工業(yè)界，可是其在智慧城市層面的應(yīng)用則來源于2018年通過的雄安規(guī)劃綱要，綱要指出：“堅持?jǐn)?shù)字城市與現(xiàn)實城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)，適當(dāng)超前布局智能化基礎(chǔ)設(shè)施，打造出全世界領(lǐng)先的數(shù)字城市”、“建立健全大數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理體系，打造出擁有深度學(xué)習(xí)能力、全世界領(lǐng)先的數(shù)字城市”等建設(shè)內(nèi)容。近些年來在城市建設(shè)的過程中，CIM通過BIM、三維G

6、IS、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、智能化等先進(jìn)數(shù)字技術(shù)，同步生成與實體城市“攣生”的數(shù)字城市，實現(xiàn)城市從規(guī)劃、建設(shè)到管理的全流程、全要素、全方位的數(shù)字化、在線化和智能化，更改城市面貌，重塑城市基礎(chǔ)設(shè)施?？梢詮慕酉聛砣齻€層面從廣義上去理解CIM的組成：BIM數(shù)據(jù)，便是城市單個實體的數(shù)據(jù)，是城市的細(xì)胞；GIS做為所有數(shù)據(jù)的承載，把數(shù)據(jù)進(jìn)行整合；與此同時，通過IoT為CIM平臺帶來實時展現(xiàn)，展現(xiàn)客觀世界全部的狀態(tài)，這就是“數(shù)字?jǐn)伾背鞘械母拍睢IM是數(shù)字?jǐn)伾鞘械幕A(chǔ)核心，同時運(yùn)用CIM的可擴(kuò)展性，可以連接人口、房屋、住戶水電燃?xì)庑畔ⅰ卜谰瘎?wù)數(shù)據(jù)、交通信息、旅游資源信息、公共醫(yī)療等眾多城市

7、公共系統(tǒng)的信息資源，實現(xiàn)跨系統(tǒng)應(yīng)用集成、跨部門信息共享，支撐數(shù)字?jǐn)伾鞘械臎Q策分析。通過數(shù)字?jǐn)伾鞘械募夹g(shù)，在虛擬空間塑造城市的一個拷貝，做為現(xiàn)實城市的鏡像、映射、仿真與輔助，為智慧城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行管理提供統(tǒng)一基礎(chǔ)支撐。1、城市規(guī)劃仿真基于多源數(shù)據(jù)和多規(guī)合一實現(xiàn)規(guī)劃管理一張圖。整合所有的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)（城市現(xiàn)狀三維實景、地形地貌、地質(zhì)等卜現(xiàn)狀數(shù)據(jù)（人口、土地、房屋、交通、產(chǎn)業(yè)等卜規(guī)劃成果（總規(guī)、控規(guī)、專項、城市設(shè)計、限建要素等卜地下空間數(shù)據(jù)（地下空間、管廊等）等城市規(guī)劃有關(guān)信息資源，生成數(shù)據(jù)完善、結(jié)構(gòu)合理、規(guī)范高效的數(shù)據(jù)統(tǒng)一化服務(wù)體系，在數(shù)字?jǐn)伾臻g實現(xiàn)合并、疊加，解決其中的規(guī)劃沖突，統(tǒng)一化

8、空間邊界，生成規(guī)劃管理的“一張藍(lán)圖”，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行規(guī)劃評估、多方協(xié)同、動態(tài)優(yōu)化與實施監(jiān)管。在充分保證“一張藍(lán)圖”實時性和有效性的前提條件下，通過對各種規(guī)劃方案及結(jié)果進(jìn)行仿真模擬及可視化展現(xiàn)，實現(xiàn)方案的優(yōu)化和遴選。2、城市建設(shè)管理在城市建設(shè)規(guī)劃的設(shè)計階段，運(yùn)用數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)，搭建復(fù)原設(shè)計方案周邊環(huán)境，一方面能夠在可視化的環(huán)境中進(jìn)行交互設(shè)計，而另一方面能夠充分的考慮到設(shè)計方案和現(xiàn)有環(huán)境的互相影響和制約，讓原先到施工環(huán)節(jié)才能暴露出來的問題事先暴露在虛擬設(shè)計過程中，便于設(shè)計人員及時對這些問題進(jìn)行優(yōu)化。在施工環(huán)節(jié)，運(yùn)用數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)中對象具有的時空特點，將施工方案和計劃進(jìn)行仿真模擬，深入分析工程進(jìn)度和計劃

9、的合理性，對施工流程進(jìn)行全方位管理。3、城市運(yùn)維管理在運(yùn)維管理環(huán)節(jié)，運(yùn)用城市實體中各種物聯(lián)網(wǎng)傳感器和智能終端實時獲得的數(shù)據(jù)，基于CIM模型，對城市基礎(chǔ)設(shè)施、地下空間、道路交通、生態(tài)環(huán)境、能源系統(tǒng)等運(yùn)行情況進(jìn)行實時監(jiān)測和可視化綜合展現(xiàn)，實現(xiàn)對設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)、基于仿真模擬的決策推演及綜合防災(zāi)的快速響應(yīng)和應(yīng)急處理能力，使城市運(yùn)作更平穩(wěn)、安全和高效?，F(xiàn)階段，以CIM技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字?jǐn)伾?guī)建管技術(shù)平臺已從理念邁向成果落地環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段在雄安新區(qū)、北京新機(jī)場臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)、北京城市副中心、福州濱海新城、青島中央商務(wù)區(qū)、北京未來科學(xué)城等進(jìn)行了實踐，形成了較好的創(chuàng)新示范效應(yīng)和社會價值。三、數(shù)字?jǐn)伾诔鞘兄械膽?yīng)用與

10、前景數(shù)字?jǐn)伾鞘袨槌鞘兄卫懋a(chǎn)生新變革。由模型疊加數(shù)據(jù)搭建的數(shù)字?jǐn)伾鞘?，在支撐城市治理這方面有幾個無可比擬的優(yōu)勢:是提供全景視野、城市多維度監(jiān)控和全量數(shù)據(jù)分析,對城市發(fā)展趨勢提前演練預(yù)測，以數(shù)據(jù)驅(qū)動管理決策，以仿真模擬驗證管理決策，線上線下虛實迭代，促進(jìn)資源和能力的最佳配置，促進(jìn)科學(xué)決策；二是促進(jìn)精細(xì)管理，360度無死角監(jiān)控監(jiān)控，陸?？斩喾轿涣Ⅲw感知，城市治理可以運(yùn)籌帷幄之中而決勝千里之外；三是提供協(xié)作方式，突發(fā)狀況應(yīng)急反應(yīng)，全域協(xié)調(diào)聯(lián)動，就近調(diào)用資源。接下來將數(shù)字?jǐn)伾谥腔鄢鞘袠?gòu)建中的一些情景做一些設(shè)想：1、數(shù)字?jǐn)伾鷥?yōu)化交通出行。通過將物理世界中繁雜的交通系統(tǒng)，運(yùn)用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、

11、大數(shù)據(jù)、實景三維、語義化等技術(shù)進(jìn)行模擬，搭建可被機(jī)器理解的數(shù)字?jǐn)伾煌ōh(huán)境，結(jié)合多源異構(gòu)的交通實時數(shù)據(jù)，搭建交通信息知識圖譜，對交通時空大數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)掘、分析及展示，進(jìn)而實現(xiàn)對交通的監(jiān)控預(yù)警、應(yīng)急處理及擁擠治理等功能。2、數(shù)字?jǐn)伾苿又悄荞{駛發(fā)展。通過數(shù)字?jǐn)伾鷮崿F(xiàn)對道路、地形、交通流、交通標(biāo)志、光線、天氣等的高精度仿真模擬。運(yùn)用高度逼真、情景豐富的仿真模擬平臺，基于真實道路數(shù)據(jù)、智能模型數(shù)據(jù)和案例情景數(shù)據(jù)對自動駕駛車輛進(jìn)行檢測和訓(xùn)練，可以提高智能駕駛的決策執(zhí)行力和安全穩(wěn)定性，加快無人駕駛更加安全地落地推廣和普及。3、數(shù)字?jǐn)伾寫?yīng)急演練更仿真。運(yùn)用數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)及虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以給用戶模擬一個真實出現(xiàn)的突發(fā)性災(zāi)難情景，并能迅速復(fù)原事故現(xiàn)場，例如火災(zāi)、暴雪、地震、泥石流等事件，讓用戶宛如親臨其境，更為生動地感受在緊急事件出現(xiàn)時每一個行動所產(chǎn)生的后果。四、結(jié)語做為新型智慧城市構(gòu)建的一種新思想、新模式，以CIM為核心技術(shù)的數(shù)字?jǐn)伾鞘姓苿又嫶蟮漠a(chǎn)業(yè)資源和智力資源參與生成城市級的創(chuàng)新平臺。在愈演愈烈的智慧城市構(gòu)建的浪潮中，占據(jù)CIM這塊技術(shù)高地，不僅僅有益于帶動空間信息服務(wù)與智慧建造服務(wù)的發(fā)展