基于房屋普查的CIM平台未来发展设想

文｜于静 杨滔

一、CIM 的发展与挑战

自从2020年7月住房和城乡建设部联合工业和信息化部与中央网信办出台了《关于开展城市信息模型（CIM）基础平台建设的指导意见》，关于CIM的技术导则、标准体系、试点应用、以及推广创新逐步形成。特别是2021年3月，CIM 写入了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，成为国家发展的重要任务之一。为了指导各地开展城市信息模型（CIM）基础平台建设，推进智慧城市建设，住房和城乡建设部总结试点工作经验做法，印发了《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》，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空间数据和物联感知数据，构建起三维数字空间的城市信息有机综合体。”基于此，全国各省以及很多市县都出台了关于CIM 的政策意见或标准规范，推动其快速发展，并取得不错的成绩。

自2018年住房和城乡建设部开展CIM 基础平台建设试点以来，CIM 平台建设逐步在各地兴起。广州、南京、厦门、雄安新区、北京副中心的CIM试点均已完成第一期验收工作，进入运营状态。根据城市信息模型CIM 网的统计，从项目数量与金额统计上看，CIM 相关的招投标信息自2019年出现开始，呈逐年快速增长的趋势。自2019年1月到2022年7月，与CIM直接相关的项目共计222 项，与CIM间接相关的项目共计87 项；与CIM 直接相关的项目金额为12.9 亿，与CIM间接相关的项目金额为26.5 亿。从招标信息来看，新启动或正在筹建省级城市信息模型平台的地区有黑龙江省、山东省、西藏自治区、四川省、海南省、安徽省、重庆市、上海市等。在众多CIM 建设过程之中，可发现CIM标准、CIM 数据库、以及CIM+的场景应用逐步成为CIM 平台建设的重点内容，并构成了CIM 建设的良好成效。基于CIM 平台，打造数字孪生城市或推动元宇宙产业发展，也成为某些城市数字化发展的一条路径。

然而，CIM 平台建设同时也面临一系列的挑战，亟需在“十四五”期间探索新的发展路径。一是CIM 平台属于新兴的城市信息基础设施，基本上是政府投资建设，需要持续的高投入，而CIM 平台如何能够带动数据经济建设，从而吸引社会投资，促进其本身的可持续发展。二是CIM 平台建设如何以低成本的方式在全国推广开来，有效推动城乡建设与运营的信息化服务。三是CIM 平台运营如何汇聚并促进政府、行业、企业与个人的多方共识，推动城市治理能力的现代化。这三方面的挑战彼此联动，将会带动下一轮的CIM 平台建设与运营工作。

实际上，在CIM 平台建设实践之中，以应用场景带动CIM 平台建设已成为某种共识，因为只有场景的真实实现，才能让各方了解并体会这个新事物的功效及其创新。不过，目前应用场景的有效性众说纷纭，仍然在探索之中，并未形成良好的场景体系去应对城市的复杂性。因此，CIM 平台的系统性挑战仍然值得高度关注。在很大程度上，这涉及到三大系统工程：数据系统工程、预测系统工程、以及保障系统工程。场景体系的打造来自数据支撑、预测实现、以及保障供给。

二、CIM 提供的获得感：权威公开的建设数据

CIM 平台的实践表明，权威公开的数据集建设是亟需的。这在于：多源异构数据的治理过程就较为复杂，CIM 平台的基础性数据是否权威准确，决定了后续各项应用的合法性与合理性；CIM 数据在不同部门、不同行业、不同主体之间流通，才能打破“数据壁垒”，在一定范围内、或乃至在全社会内的公开性才能带动数据的广泛应用，推动数据资产的形成，实现CIM平台的全民共享价值。因此，公开的普查统计数据是CIM 平台基础数据的合适选择。在一定程度上，这也确保了CIM 平台数据的权威有效更新。

目前，住房和城乡建设部联合全国自然灾害综合风险普查领导小组办公室完成了第一次全国房屋建筑和市政设施普查，这是建国以来第一次全面获取房屋建筑和市政设施信息普查工作，也是一项重大的国情国力调查。该普查的目的是查清我国各地区房屋建筑和市政设施的现状和空间分布情况，为开展常态化房屋建筑和市政设施调查奠定基础，满足经济社会发展和生态文明建设的需要，提高房屋建筑和市政设施信息对政府、企业和公众的服务能力。开展全国房屋建筑和市政设施普查，系统掌握权威、客观、准确的房屋建筑和市政设施信息，是制定和实施国家发展战略与规划、优化国土空间开发格局和各类资源配置的重要依据，是推进生态环境保护、建设资源节约型和环境友好型社会的重要数据支撑，是做好防灾减灾工作和应急保障服务的重要保障，也是相关行业开展调查统计工作的重要数据基础。

房屋建筑和市政设施调查登记的主要内容包括：城镇和农村房屋建筑的基本信息、建筑信息、设防信息和使用情况，根据不同的调查对象和调查内容，制定城镇住宅建筑调查信息采集、城镇非住宅建筑调查信息采集、农村住宅建筑调查信息采集、农村非住宅建筑调查信息采集、市政道路调查信息采集、市政桥梁调查信息采集、供水设施-厂站调查信息采集、供水设施-管道调查信息采集等。调查采用全面调查的方法，房屋建筑以标准时点实际存在的每一栋单体建筑为单位进行登记，调查登记采用内外业结合的作业方式开展，调查工作全程采用信息化工作模式。

房屋建筑和市政设施调查基于白模，构建了城市级别的三维建设信息表达；特别是市政线性设施搭建起城市的骨架，形成了基础性的城市系统的信息表达。这种权威的普查信息将会构成CIM 平台的基础性公开数据集，普惠全国各地CIM 基础平台的第一步搭建工作，并形成全国各地可比较的基础建设数据底板。基于这些白模构成的空间单元，一方面根据需求与成本，可逐步汇聚更多可公开的建设更新数据、社会经济数据、物联感知数据等，因地制宜地完善CIM 平台的数据集；另一方面借助房屋建筑和市政设施普查数据的统一性，快速搭建起国家、省、市县、镇村等不同层级的开放式CIM 平台体系，可完善房屋建筑和市政设施普查本身的工作机制，推动相关政府部门、企业、行会等在这种新型CIM 平台体系下不断地更新房屋建筑和市政设施普查数据及其信息，支撑城乡建设系统的数字经济转型升级。

一旦这种权威公开的建设数据及信息经由CIM 平台体系链接到相关的市场载体，明确这些数据及其更新的确权与确责工作，政府、企业、个人、机器人（AI）都将由此去开发相关的场景应用，不断地迭代公开数据集，衍生出市场经济下的新型CIM 平台应用，加速房屋建筑和市政设施数据的市场流通，挖掘这些数据资源的资产价值，破解CIM 平台高成本投入的困惑。在这种意义上，第一次全国房屋建筑和市政设施普查数据的公开使用将是提升CIM 平台价值的催化剂，而联通“国家—省—市县—镇村”的CIM 平台系统将推动今后更为动态的全国房屋建筑和市政设施普查工作。由此，CIM 平台的运行不仅仅为政府、企业、个人、机器人（AI）等提供了更为便捷的公开权威数据，而且推进老百姓和市场能感知到数字化场景的多元应用，将会由此带来全社会的实实在在获得感。

三、CIM 提供的幸福感：有用好用的信息应用

CIM 平台的实践表明，面向城市建设与运营的信息能力与应用才是CIM 平台推广的关键之一。CIM 平台的可视能力、分析能力、仿真能力、预测能力等都是为了增强我们的信息能力，应对城市建设与运营的复杂问题，这样才能使得我们能体会到CIM平台的有用性与好用性。目前CIM 平台的一个趋势是提供高逼真的可视效果，但是一旦无法有效分析或预测城市、片区、社区、地块、建筑、部件等（社会、经济、环境、物理等）效能或运转，CIM 平台很难被认为是有用与好用的工具。因此，CIM 平台建设需要把握好城市信息模型中“信息”与“模型”这两个关键词。“模型”不仅仅是物质形态模型，而且是面向各种行业的仿真模拟，提供精准分析与预测能力，降低城市建设与运行的风险。而“信息”不仅仅是静态属性的可视化呈现，而且是动态信息的供给，乃至互动性信息实时生成，强化预测型信息的汇聚，赋能我们去运营真实或虚拟世界。

CIM 平台的信息化应用是面向行业的。从CIM 基础平台产品而言，虽然跨行业的通用性功能（如剖切、旋转、路径设置）是重要目标，但是实践表明解决行业问题的功能往往是推动CIM 基础平台应用的关键。因此，CIM+的场景应用往往是向大众解释CIM 基础平台功能的重要途经。不过，场景性功能是综合性的，而面向行业的功能往往较为专业，相对而言更为基本。面向城市级别的应用，这将会涵括系列模拟仿真模型，如车辆交通模型、行人疏散模型、燃气传输压力模型、热辐射模型、风环境模型、地质断裂模型等，以及涉及到专业模拟的AI 分析与生成等。这些专业模型需要工程化，才能真正应用到CIM 平台。这对于面向专业的精准化数据治理也有基础性的推动作用，特别是对大数据的治理有关键性的指引作用。根据专业模式的参数需求，逐步优化房屋建筑和市政设施普查的采集要求，这也是专业模型扩大应用范围的重要方面。与之同时，这些面向专业的工程化模型也往往在（CIM 平台运行）实践之中，才能不断地迭代，不断提升起预测能力。

CIM 平台的信息化应用是面向场景的。城市建设与运营的场景往往都是综合性的，在某个特定的实体空间或虚拟空间内，汇聚不同流程条线、不同模型、以及不同设施，跨越不同的政府部门、公共机构、企业等，共同解决相对复杂的问题。例如，面向某个地块的城市更新，投资、土地、建设、文化、产业、交通、社区等部门与城市更新相关的条线流程将会在这块地上重新组织起来，采用相关的专业数据和模型，与住户或未来用户相互协同，共同去预测那块地的城市更新的过程与实效，以此推动城市更新的实施。又如，面向某栋住宅楼的消防应急，分层分户的住户信息、建材信息、结构信息、消防设施/部件信息、消防通道信息、保险信息、医疗救助信息等都将数字化地落实到那栋住宅楼及其周边的环境之中，消防、社区、医疗、交通、保险等条线也将在此重新关联起来，共同创新地解决消防问题。因此，场景是汇聚各种城市建设与运营资源的牵引力，而场景的数字化才能将各种要素有效地组合在一起，推进CIM平台分析、仿真、预测能力在真实生活与生产之中的落地。

CIM 平台的信息化应用是面向联动的。城市本身是高度复杂的，存在大量不确定的因素，因此对于城市做出准确的预测，其难度相当高。一旦CIM 平台做出的预测并不准确，那么其有效性将大打折扣。于是，CIM 平台本身的应用亟需考虑人与机器的互动、人与人的互动、以及平台系统之中机器与机器的互动。基于此，改变过去基于专业模型预测为主的方法，在CIM 平台上形成“联动”策略，聚焦在各种精细化互动之中将城市运行的需求与效果实现精准化，充分考虑人的主观能动性以及相关的经验知识，推动参与式的决策范式。特别在大数据和物联网日益发达的今天，借助机器超大规模记忆能力、高速理性分析能力、以及正在形成的AI 能力等优势，CIM 平台亟需采用分布式的感知、计算、操作模式，同时加速分类分层的敏捷“联动”模式，以集群的方式去进行综合态势判断与局部精准反馈，实现“牵一发而动全身”的预测与处置能力。

因此，当CIM 平台深耕各个行业、创新应用场景、实现全局联动，那么城市的部门、企业、个人等才会充分享受到CIM 平台带来的便捷服务与经济红利，才会涌现出面向未来美好生活的幸福感。

四、CIM 提供的安全感：国产自主的保障体系

CIM 平台的实践表明，国产自主可控的保障体系才是CIM 平台助力中国式现代化实现的唯一可靠路径。CIM 平台建设不仅仅是硬件部署与软件开发工作，而且是带动城市数字化转型的有效方式之一。这在于CIM 平台建设与运营依赖于国产自主可控的软硬件的创新发展，同时也依靠相关面向未来城市发展的复合新型人才培养及对应的教育培训体系建立。本质上，CIM 平台还是属于机器，但其建设与运营都依赖于人，依赖于有创新能力的人才，更依赖于社会大众对基于数字化转型的城市治理能力现代化的不懈探索。在这种意义上，CIM 平台是未来城市的系统性创新发展的基础，将构成未来城市数字经济生态建设的引擎之一。

目前，CIM 平台建设往往只是聚焦于与之相关的云服务器、局域网络设施、某些物联感知设备、云集成软件、GIS/BIM 软件、某些数据工程软件、某些渲染软件、以及某些仿真模拟软件等。这已经涉及到不少卡脖子关键技术，需要进行国产自主开发的突破。面向未来，CIM 平台作为系统性工程，亟需将城市中（或城市地下或上空）的建筑物、市政设施、城市部件、器物、乃至各类事物等都视为智能化“实体”及其内置的“软件”。不管人，还是动植物，在未来都有可能具有更多的“穿戴设备”，甚至形成某种“机器复合体”。基于CIM，这种万物互联的方式将会需要更多的国产化安全保障支撑，确保其在国际竞争或战争之中的安全性。对此的探索，也将衍生出各种相关的产业，甚至重新对城市产业与基础设施进行定义与分类。

为了建设与运营好CIM 平台，复合型人才培养与教育迫在眉睫。CIM平台涉及到大量的IT 工程创新，也涉及到无数城市治理、城市管理、城市各个专业上的创新。只有这些创新被有效地理解和应用起来，CIM 平台才会真正被社会所接纳，才会真正被人们所使用起来。任何创新的不确定性来自于对新技术、新方法、新模式有各种疑问，因为这些新的东西往往改变了过去人们熟悉的模式，带来了各种不安全感或危机感。一旦CIM 平台的技术属于成熟的，那么就需要开展大规模的培训与教育，推动相关应用。同时，针对CIM 平台及其带来的城市数字化转型，需要从10年、20年的跨度去开展相关的人才培养计划，推动相关技术与产业的未来创新与创意。在这过程之中，国产自主可控的思维方式就自然深入到了CIM 平台建设与运营之中。在这种意义上，这种人才培养的保障体系甚至比那些CIM 平台建设的经费与政策保障体系更为关键，将会决定性增加未来数字城市应用的心理安全感。然而，在当今CIM 平台实践之中，人才培训与教育是最为薄弱的环节。

五、总结

面向“十四五”中CIM 平台建设与运营的宏伟目标，亟需基于全国房屋建筑和市政设施普查搭建起CIM 平台的权威公开数据集，推动1.0 版本的“国家—省—市县—镇村”的CIM 平台系统工程建设。这将有利于快速建构我国数字住建系统的框架体系，整合政府、企业、个人等多方资源，支撑“十四五”的城市数字化转型，让老百姓及时拥有获得感。基于此架构体系，CIM 平台需要聚焦深耕城市相关的行业模型，面向场景提供有用好用的信息应用，推动全国的城市信息化联动，激发数字经济市场繁荣，并服务于城市治理能力现代化，让老百姓全面拥有城乡数字化的幸福感。与之同时，面向CIM 平台的长久发展，从硬件、软件、人才、教育等方面加速国产自主可控的保障体系建设，让老百姓在未来数字城市高速发展之中拥有更为实在的安全感。