基于BIM和大数据云平台的智慧城市研究与应用

冯亦根

（中国电信股份有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310000）

1 BIM技术应用于智慧城市建设过程中存在的问题

1.1 数据更新慢

近几年来，全国掀起了“智慧城市热”，但是由于城市经济水平、通信基础设施建设等存在问题，BIM技术和大数据云平台技术的融合还存在一些不足。第一，智慧城市建设背景下，政府、企业对城市建设测绘数据的准确性、时效性要求越来越高，但是却忽略了把BIM技术与大数据、云计算和区块链等新技术衔接起来，导致数据更新缓慢，数据无法实时共享。第二，城市通信技术设施不完善，对公共网络数据、物联网信息和智慧城市交通系统数据难以同一时间搜集和分析，导致数据更新速度慢，产生数据时间差，无法做到数据同步更新，影响了智慧城市建设决策的准确性[1]。

1.2 智能化体现不充分

随着城市网络逐步全覆盖，城市公共视频系统、交通系统和医疗系统逐步建立，数据量非常庞大，但是由于网络速度不稳定、网速受限等因素的影响，BIM系统数据搜集和更新受限，导致智慧城市所需大数据无法及时自动更新，城市各个部门、企业无法及时获取最新数据，影响了智慧城市建设和管理工作的开展。此外，由于部分城市尚未实现5G网络信号全覆盖，影响了BIM系统数据自动收集和传输功能，很多数据需要人工更新和上传，BIM技术智能化、高效化优势没有发挥出来[2]。

1.3 数据服务对象不集中

很多城市大数据云平台不太完善，BIM系统、智慧交通、移动通信等数据管理存在“各自为政”的问题，缺少统一化大数据管理平台，影响了城市治理效率。部分地区智慧城市管理体系不太完善，服务对象分散性比较强，智慧城市建设业务和BIM系统实际应用衔接不太紧密，如对城市在建项目数据汇总和分析不及时，这些问题说明智慧城市大数据云平台和BIM管理体系还有待完善。

2 基于BIM和大数据云平台的智慧城市架构分析

2.1 BIM三维模型数据解析分析处理

BIM技术的本质就是建筑信息模型，利用智能化软件绘制建筑物三维立体模型，全程展现建筑物内部排水、排风、电气等管道设计，以及室内装饰，立体化展示建筑物竣工效果图。我们将BIM技术应用在智慧城市建设中，利用三维模型对城市地理数据进行分析，并把建筑物数据实时上传到智慧城市大数据云平台，把城市建筑物、在建项目等转化为三维模型，更加直观展示城市建设进度，为管理者提供更加准确的数据，全程监督城市基础设施建设、商品住宅建设，加快智慧城市建设步伐。

2.2 多领域多场景的平台架构

基于BIM技术和大数据云平台的智慧城市管理平台，可以满足多领域、多场景管理需求，分为政府部门、企业和公众用户三大模块，涵盖了智慧建设与直居、智慧管理与服务和智慧产业与经济三大应用模块，打造智能化信息平台。例如，智慧城市管理平台包括公共数据库，通过搜集政务数据、民务数据、运营数据和感知数据，并把数据分享给大数据云平台和BIM大数据系统，可进一步提升智慧城市数据管理质量。此外，智慧城市建设离不开互联网、通信技术的支持，要整合5G网络、广播电视台等资源，进一步提升网络质量，为大数据传输、用户上网提供优质服务。

2.3 跨终端的三维和虚拟现实呈现

BIM技术可以构建三维建筑模型，模拟建筑物内部排水、排风、电气管路以及内部装饰效果，并在系统终端构建三维建筑模型，便于政府管理部门、用户了解建筑物信息，让他们在短时间内获得建筑数据，解决智慧城市建设中的地域、间距问题。三维模拟现实技术可以打破时间的限制，便于用户在不同时间段查看建筑信息，观看三维效果图，并提出相应的意见，积极参与到智慧城市建设中。同时，三维虚拟现实技术可以让建筑物信息更加直观，利用VR技术呈现建筑物三维立体模型，展示内部装饰风格、电气、排水和网络等设计效果，体现智慧建筑物理念，为智慧城市大数据云平台提供更加真实的建筑信息，提升城市建设质量。

2.4 时空大数据挖掘分析

智慧城市大数据云平台分为基础设施、大数据层云平台层和智慧城市应用层，在IaaS和DaaS基础上，将BIM和大数据相关资源进行整合，为政府部门、个人用户提供云服务。例如，云平台层包括服务组件、平台引擎和平台服务，其中，服务组件负责网络访问控制服务、业务流程管理，平台引擎则包括了数据交互引擎、工作流程引擎。平台服务是智慧城市大数据云平台的核心服务，为用户提供时空信息数据服务、影像数据分析和地名地址匹配引擎等服务，更加全面获取用户、智慧城市建设方方面面的数据，为政府部门决策提供科学数据。

3 BIM和大数据云平台在智慧城市建设中的应用策略

3.1 在智慧交通中的应用

首先，技术人员要搭建BIM+大数据云平台，利用城市各条道路安装的摄像头、传感器等获取车辆、道路信息，以及地下轨道交通数据，构建地面公交出租车、地铁和汽车服务一体化管理模式，及时预判城市拥堵高峰，并在相关路口显示屏上进行提示，提醒司机避开拥堵路段。BIM技术可以进行三维模拟施工、可视化施工，构建智能交通三维立体模型，获取各个路段建筑信息、道路信息，科学预判容易堵车的路段，帮助交管部门制定疏导方案，缓解堵车带来的危害。其次，交管部门可以根据BIM系统实时回传的数据进行计算，尤其是对早晚上下班高峰期各个路段车流量进行计算，再根据回传的堵车路段图像信息进行交通疏导，可远程分派交警对堵车路段进行疏导，保证道路通畅。此外，交管部门可以利用大数据和云计算汇总城市各个路段车流量，计算出堵车路段可以承载的车辆数，在智慧交通系统中设定警戒值，一旦车辆超过道路承载量，要及时安排交警进行疏导，进一步促进智慧交通发展。

3.2 在智慧城市楼宇中的应用

第一，政府部门要重点对城市公共建筑进行监管，例如对城市图书馆、体育馆以及立交桥等进行全程监管，督促施工企业及时更新建筑项目数据，便于政府部门了解项目进度，控制好建筑项目成本。第二，BIM+大数据云平台可以构建智能楼宇系统，便于物业对楼宇内照明、网络、排水和消防等实施智能化管理。用户还可以在大数据云平台缴纳物业费、水费等，并线上呼叫物业服务，进一步提升智慧城市楼宇物业管理和服务质量。

3.3 在智慧城市规划管理中的应用

基于大数据云平台，政府部门可以构建综合化管理平台，整合城市农业、交通、工业和自然资源等数据，鼓励各部门开展跨部门合作，做好城市自然资源、空间开发和资源优化配置规划，为智慧城市规划管理提供数据和服务支撑。首先，政府部门可以利用遥感技术对全市进行勘察，明确耕地、林地和工业用地面积，以及河流分布情况，构建地理模型，并把相关数据导入BIM系统中，构建城市BIM模型，更加直观呈现城市自然资源、工业区、农业区、商业区和居住区分布情况，为城市规划提供科学数据。例如，城乡规划部门可以对地理数据进行分析，并把数据导入BIM系统，构建建筑物模型，再把遥感数据导入大数据云平台，利用云计算统计城市耕地、林地、工业用地和住宅用地面积变化，构建城市规划效果图，加快智慧城市建设步伐。其次，政府部门可以对建筑环境进行分析，了解城市建设方案生态效益，构建地上建筑、地下管线三维立体信息模型。例如，技术人员可以根据BIM数据、遥感数据来构建城市信息模型，明确住宅区、街道和区域基本信息，实施“以点带面”管理，进一步提升城市管理规划质量。

3.4 在通信基础设施建设中的应用

第一，政府部门要加大在通信基础设施建设上的投入，增加信号基站、铺设光纤，进一步完善通信基础设施，为下一步5G基站建设奠定良好基础，构建万物互联管理模式，进一步加快智慧城市建设速度。例如，通信公司可以进驻各个小区，及时更新小区基站设备，架设光纤线路，进一步提升网络运行速度，满足用户上网需求。第二，中国电信、中国联通等企业要增强自身使命感，积极参与智慧城市建设，树立综合管理理念，从网络构建、城市物联网规划和信息安全服务平台建设三个方面入手，积极与城市大数据云平台连接，参与城市安保管理，通过对行为轨迹、社会关系、社会舆情等进行集中监控和分析，为公安部门指挥决策、情报研判提供有力支持，为政府部门提供更加准确的数据，保证城市网络顺利运行，为智慧城市建设提供技术支持。

3.5 在智慧社区建设中的应用

智慧社区是智慧城市建设的重要组成部分，一方面可以通过社区网络开展便民服务。另一方面，智慧社区可以解决社区物流、社区文化等问题，进一步丰富居民文化生活。首先，通信企业技术人员要进一步完善社区网络，保证通信顺利运行，为社区居委会安装BIM+大数据云平台管理系统，把社区数据库和城市数据库连接起来，便于社区工作人员查询居民信息、办理相关业务，进一步完善智慧政务工作模式，提升社区居民满意度。其次，社区工作人员要积极搜集辖区居民各类信息。

3.6 在城市大数据平台建设中的应用

首先，技术人员要制定BIM+大数据云平台等级保护、电子认证、安全测评制度，规范数据采集、传输、存数、使用和开放等环节，明确政府部门和企业职责，对各类数据进行加密处理，明确数据责任主体，保护国家财产和个人数据安全。例如，政府部门可以制定大数据汇编、整合和使用制度，把交通、医疗和教育等信息整合在一起，设置不同保存格式，便于用户查找和利用数据，进一步提升数据利用效率。其次，通信企业要加强网络安全管理，及时对城市网络进行检修，利用云计算对各个区域网络基站运行情况进行检测，还可以利用BIM技术对城市建筑进行监测，及时获取各类信息，并利用云计算、区块链技术对数据进行分类管理，加强数据库管理，为政府部门、企业和市民提供便捷的数据服务，提升电子政务工作质量，促进智慧城市发展。

4 结束语

智慧城市融合了人工智能、大数据、区块链、云计算和物联网等新技术，可以满足民生、环保、安全和电子政务等发展需求，在提升政府部门工作效率的同时为市民提供高质量服务，提升市民生活幸福指数。BIM技术+大数据云平台为新时期智慧城市建设开辟了新渠道，进一步促进了城市建筑、城市网络、电子政务和产业发展之间的衔接，有利于整合城市资源，构建智慧交通、智慧楼宇、智能社区发展模式，做好大数据安全保护工作，全面促进智慧城市发展。■