基于CIM平台的地下市政基础设施开发研究

张春梅

（沈阳城市建设学院，辽宁 沈阳 110167）

0 引言

近年来，信息化技术发展速度日益加快，基于这一技术而产生的各项信息化平台，在种类以及数量上明显增多，CIM平台便属于其中的一种。地下市政基础设施，属于城市基础设施的一种，包括给排水设施、燃气设施以及地下交通设施等多种。在上述基础设施的开发过程中，传统方法均面临着效率低、质量差、难度高等问题。即使运用BIM平台进行地下市政基础设施开发，取得一定的效果，但依然具有较大的发展空间。CIM平台的出现，为地下市政基础设施开发效率以及质量的提升奠定了基础。因此，为了达到促进城市发展的目的，有必要对CIM平台在基础设施开发过程中的应用方法进行研究。

1 CIM平台及其构成

城市信息模型（英文City Information Modeling)，是以城市信息数据为基数，建立起三维城市空间模型和城市信息的有机综合体。从范围上讲是大场景的GIS数据+小场景的BIM数据+物联网的有机结合。与传统基于GIS的数字城市相比，CIM将数据颗粒度细化到城市单体建筑物内部的一个机电配件、一扇门，将传统静态的数字城市升级为可感知、动态在线、虚实交互的数字孪生城市，为城市敏捷管理和精细化治理提供了数据基础。

2 CIM平台建设

2.1 CIM平台的构成

CIM平台的构成情况见图1。

图1 CIM平台的构成情况

通过图1可以看出，在CIM平台中，包含多种组成部分，不仅能够用于进行用地规划，同样可应用到城市的综合管理、安全建设，以及智慧管网与环境保护等多项工作中。上述功能的集成，促使CIM平台相对于BIM平台而言具有了明显的优势。将其应用到地下市政基础设施的建设过程中，成为城市发展的主要方向[1]。

2.2 功能建设

2.2.1 构架方面

CIM平台在构建上具有开放式的特征，所谓开放性，指的是平台构架能够随时进行优化以及更新，不具有固定性。基于上述特征，CIM平台的功能同样具有可扩展的优势。将其应用到地下市政基础设施建设中，可取得良好的效果，有利于长期应用，避免被现代技术淘汰。

2.2.2 多源数据存储以及管理

在地下市政基础设施建设过程中，会涉及到大量数据，且数据来源不统一。在CIM平台中，工作人员可以借助多源数据存储以及管理功能，实现对数据的存储，并在需要时，对数据进行利用。

2.2.3 海量数据承载功能

在CIM平台中，工作人员可以借助上述功能对海量数据进行调度以及应用，此平台可承载海量数据，无需担心数据量过大导致系统无法承载的问题发生[2]。

2.2.4 三维渲染

CIM平台具有较强的三维渲染功能，将其应用到地下市政基础设施的建设过程中，能够帮助建立基础设施三维模型，根据三维模型，工作人员则可掌握大量的信息，并借助模型完成基础设施开发工作，评价开发效果。

2.2.5 可视化

CIM平台可视化功能良好，工作人员在利用上述平台建立地下市政基础设施模型后，模型可在平台上呈现，从而帮助工作人员从整体上了解开发完成后的基础设施分布情况。

3 CIM平台开发要点

在地下市政基础设施开发的过程中，需要经历四大环节，分别为规划环节、设计环节、建造环节，以及运维环节。而CIM平台的利用，则可帮助上述开发过程更加顺利地实现。地下市政基础设施具有多种类型，本部分仅以给排水管线为例，阐述CIM平台的开发要点。

3.1 规划方案

地下市政基础设施规划的环节，包括方案设计、三维展示、工程勘察、线路规划以及可视化模拟几项流程[3]。在上述流程中，CIM平台的应用方法体现在以下方面：

3.1.1 方案设计

工作人员可利用CIM平台对给排水管线的建造方案进行设计，例如：管线如何分布、如何避免与其他管线出现碰撞、管线的各项参数如何设置等。

3.1.2 三维展示

方案设计完成后，可通过三维展示的方式，将管线的CIM三维模型展现在平台中。给排水管线CIM侧视图与俯视图见图2：

图2 给排水管线CIM侧视图（左）与俯视图（右）

3.1.3 工程勘察

在三维展示完成后，应通过工程勘察的方式，对当地的基本情况进行掌握。给排水管线建设过程中，极有可能受到地下原有基础设施的影响，需要更改方向，导致以往的开发方案无法使用。因此，在工程勘察过程中，应了解当地的地上建筑物、地下基础设施分布情况，从而保证开发方案具有合理性以及可行性。

3.1.4 线路规划

工程勘察完成后，便可对给排水管线的线路进行规划，保证线路开发不受到其他基础设施的影响，为未来的建设奠定基础[4]。3.1.5可视化模拟

规划方案确定后，可通过CIM平台建立可视化模型，并对其进行展示。

3.2 设计方案

地下市政基础设施设计的环节，属于开发过程中的重要组成部分，具体包括三维协同设计、碰撞检查、虚拟漫游、工程量计算以及可视化模拟几项内容。

3.2.1 三维协同设计地下市政基础设施开发工程中，可对设施进行三维协同设计，借助CIM平台的功能，保证设计结果具有准确性。

3.2.2 碰撞检查地下基础设施建设情况复杂，如发生碰撞，将导致工程无法进行。因此，需要借助CIM平台进行碰撞检查。将规划方案中的管线参数输入到CIM平台之中后，工作人员需要立即对其进行运行，并利用平台的碰撞检查功能，观察有无碰撞现象[5]。

3.2.3 虚拟漫游

可通过虚拟漫游的功能，对数据进行分享。

3.2.4 工程量计算CIM平台具有工程量计算的功能，可利用这一功能，对整个工程量进行评估，从而保证最终的开发结果具有合理性。

3.2.5 可视化模拟

设计方案最终完成后，需要选出最优的方案，并对其进行可视化模拟。

3.3 建造方案

地下市政基础设施建造的环节，包括场地开发、施工模拟、进度管控、质量以及成本控制等内容。以上开发环节，均可借助CIM平台而实现。

3.3.1 场地开发

地下市政基础设施建设的过程中，以往的场地开发过程效率低下。对此，可以将CIM平台应用到开发过程中，通过平台当中所存储的城市开发数据，保证所选场地具有准确性，同时提高开发效率。

3.3.2 施工模拟与进度管控

可利用CIM平台对施工的过程进行模拟，从而了解每一个步骤所需要的时间，保证地下市政基础设施的开发建设工期。

3.3.3 质量与成本控制

地下市政基础设施开发，质量以及成本控制较为重要。借助CIM模型，可在施工模拟的基础上，了解最终的工程质量，从而判断是否需要对方案进行修改。另外，也可以通过CIM模型对成本进行控制，保证能够利用较小的成本获得较高的效益。

由此可见，利用CIM平台，可有效改善地下市政基础设施的建设效果，降低建设成本，提高经济效益。

3.4 运维方案

运维过程，通常属于地下市政管线开发的主要流程之一。而通过CIM平台，则可以保证运维效果良好。具体而言，基于CIM平台的地下市政基础设施运维开发，包括四大步骤，分别为资产管理、设备维护、灾害模拟以及综合管理。在上述步骤中，设备维护以及灾害模拟更加重要。在上述两项开发流程中，CIM平台的应用方法如下。

3.4.1 设备维护

地下基础设施中含有多种设备，正是上述设备维持了基础设施的运行，一旦设备出现故障，则会导致基础设施系统陷入瘫痪。基于CIM平台可对设备进行维护，设备附近所设置的传感器可将设备的实时运行数据传输到平台当中，平台则可发挥其对海量数据的承载能力，对数据进行分析、处理及评估。如数据出现异常，则表明设备可能存在故障，平台可立即预警，帮助工作人员实现对设备的及时维护。

3.4.2 灾害模拟

借助CIM平台可实现对灾害的模拟，了解在地震、洪水等多种灾害下，地下市政基础设施的运行情况，了解其所受到的影响，并且采取相关应急方案，提高基础设施开发的安全性。CIM平台之所以具有上述功能，与其海量数据承载功能有关。在上述功能的支持下，平台便可以掌握灾害的相关数据，从而将其利用到地下市政基础设施开发的过程中，提高开发的安全性。

4 CIM平台应用中的问题及解决措施

4.1 开发问题

4.1.1 开发标准未统一

当前，基于CIM平台的开发尚未统一开发标准。由于标准的统一需要一定时间，同样需要一定的经验，方可总结出一套具有可行性的开发标准。目前，我国各个地区对基础设施开发的要求不一致，对CIM平台开发的要求也各不相同，因此，极易对平台功能的拓展以及其推广应用造成阻碍。

4.1.2 数据标准化有待实现

数据标准化，指的是在对地下市政基础设施进行归类的基础上，将同一项目中的数据进行整理，并使其呈现出标准化态势的过程。数据的标准化，有利于提高基础设施开发效率，保证数据能够被充分应用。但目前以CIM平台为基础的地下市政基础设施开发，并未实现数据标准化，究其原因，在于经验数据的总结不够。

4.1.3 资源需要共享

CIM平台具有资源存储与整合的能力，并且具有对海量数据进行承载的能力。如果资源无法进行共享，则会出现信息孤岛现象，导致信息无法被充分应用，从而对地下市政基础设施开发过程造成不良影响。

4.2 解决措施

4.2.1 统一开发标准

对开发标准进行统一，是未来CIM平台发展的主要方向，也是以这一平台为基础进行地下市政基础设施开发的关键。开发标准的统一，得益于对大量经验的总结。对此，建议有关领域的工作人员不断对数据进行存储、统计以及分析，并且在此过程中，联合各个工程以及各个区域的工作人员，尽可能制定一套统一的标准。

4.2.2 实现数据标准化

实现数据的标准化，能够帮助提高数据的应用水平，促使各个基础设施开发工程都能够在数据的支持下，更高效地完成开发工作。为了实现数据的标准化，首先，应当对市政地下基础设施进行分类，分类完成后，整理出一套相对具有可推广性的数据。在确保数据全面后，则可以之作为标准，对地下市政基础设施进行开发。开发期间，同样需要对经验进行总结，并不断对数据进行优化以及调整，最终为数据标准化的达成奠定基础。

4.2.3 积极共享资源

积极共享资源，有利于促使基于CIM平台的地下市政基础设施使开发过程更加顺利，提高开发效率，降低开发难度。为了实现资源共享，需要将互联网与CIM平台相互结合，保证CIM平台中所存储的数据，都能够通过互联网进行传输，才能够被广泛应用，从而为地下市政基础设施的开发过程提供保证。

5 结束语

本文针对基于CIM平台的地下市政基础设施开发的研究，有利于提高基础设施开发的质量，并能够促进智慧城市的开发。城市在地下基础设施开发过程中，借助CIM平台的功能，制定规划方案，并对设计方案进行调整以及优化。在此基础上，保证地下市政基础设施建造的合理性，降低基础设施运维的难度。另外，还需要统一开发标准，实现数据标准化，网上传输，资源共享，全面促进地下市政基础设施开发效率的提升，改善开发效果。