关于城市信息模型对未来城市基础数据建设的思考

张泽林，安海娜

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，兰州 7300300）

1 数字孪生与CIM之间的关系

城市信息模型（City Information Modeling，CIM）是数字孪生城市建设的底层数字载体，数字孪生是数字城市发展的高级阶段，是新型智慧城市的起点。随着城市发展的迭代更新，逐渐暴露出系列现实问题，如数据获取与处理受阻、时空数据建设标准难统筹、CIM 平台重复建设、多源异构数据兼容性弱、各部门协调组织难度大等。

近年来，在城市建设的过程中，CIM 通过BIM、三维GIS、大数据、云计算、物联网(IoT)、人工智能等先进数字技术，同步形成与实体城市“孪生”的数字城市，实现城市从规划、建设到管理的全过程、全要素、全方位的数字化、信息化和智能化，改变城市的表达形式，重塑城市新型基础设施[1]。数字孪生城市是融合统一数据标准、城市信息模型、城市运行数据、共性支撑平台、数字孪生应用等多个单元的复杂系统，其中CIM 是最重要的一环，作为庞大数据的信息载体，实现了将物理城市的实体模型构建为虚拟的数字孪生体。CIM 平台是服务于城市规划建设管理的数字化模型，可展示城市运行全貌，支撑城市全流程智慧应用与管理，提供切实可行的智能决策，将成为提升城市管理能效、促进城市高质量发展的重要驱动力。

2 CIM平台建设的重要性

目前，新型城市建设蓄势待发，我国正处于“新基建”到“新城建”的转型升级期，依托新技术的CIM 平台建设应运而生。2020 年，住建部发布的《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》，指导各地开展CIM 基础平台建设。在“十四五”规划和2035 年纲要中，“第五篇加快数字化发展，建设数字中国”“第十五章打造数字经济新优势”“第十六章加快数字社会建设步伐”“第十七章提高数字政府建设水平”“第十八章营造良好数字生态”均谈了数字化问题，指出以数字化助推城乡发展和治理模式创新，完善城市信息模型平台，构建城市数据资源体系，推进城市数据大脑建设。目前，广东、上海、浙江、重庆等省市陆续出台了相关政策指导CIM 平台建设工作，并取得阶段性成果。CIM 平台作为数字孪生城市的时空基础底座，聚焦历史文化、产业经济、生态资源的特色优势与城市建设发展的时代需求，有效解决了跨区域、跨部门的数据融合、技术融合和业务融合难题，为“新城建”高质量发展提供了核心动力。

从顶层设计层面统筹考虑实际情况与业务需求，预留纵向和横向接口，实现信息的互联互通和数据共享（见图1）。搭建CIM 平台，汇聚城市三维数字底板，充分对接新型基础测绘建设基础地理实体和实景三维数据生产成果，全面接入住建、城管、资源规划等部门城市部件、管廊、管线数据，可推进重点行业领域感知设备建设，实现城市地理环境数据、静态业务数据和动态监测数据的一体化融合应用，为市级各部门、各区县（开发区）提供全方位数据服务[2]。

图1 CIM总体框架和分层结构

3 基础数据建设

3.1 CIM平台所需数据类型

CIM 基础平台所有数据源可分为空间类和管理类两大类。空间类包括实景三维模型、BIM 模型、物探数据等，管理类包括人口、规划、气象数据等。根据CIM 平台数据资源情况，以及实际需要，形成可对内共享的数据服务，包括电子地图、三维模型、地址信息、规划建设等。

3.2 BIM数据的采集

现阶段，BIM 模型并不具备与图纸同等的法律效应，在BIM 数据的收集与管理上，呈现出数据散落、管理混乱等情况。要将现有的BIM 数据进行收集、审核、利用，形成CIM 基础数据，避免重复性工作及资源浪费。应积极探索建筑信息模型（BIM）报建审批新模式，重点推进BIM 报建审批、施工图BIM 审图与CIM 平台的联动，实现BIM 数据同步推送至CIM 平台，满足城市“规、建、管、运”智能化需求[3]。

3.3 建设内容

3.3.1 构建三维底板

依托智慧时空大数据平台，充分整合各类城市异构数据资源，构建城市三维有机综合体，实现多格式、多维度、时空数据超融合（见图2），为各部门CIM 平台应用提供空间地理数据信息服务。

图2 数据汇聚

3.3.2 智慧住建模块

基于住建部门的工作职能，智慧住建模块主要涉及住房建设、管理和服务3 个方面，在住房建设方面，通过BIM 技术应用，提高建筑设计的效率和精度，推进绿色建造、智能建造发展，形成全产业链的智能建造体系。在住房管理、服务方面，通过远程监控、智能楼宇管理、维修保养管理等，为居民提供便捷的社区服务，提高城市管理效率和服务水平。

3.3.3 智慧水务模块

结合情报收集、综合研判等手段，接入感知设备数据、资源数据、监管监测数据，实时采集物联网监测水务数据。经过云计算、数据挖掘等技术进行多层次分析展示，实现水务数据的实时查看及水务预警功能，实现水务数据分时曲线、历史数据统计等功能，对重点灾害点、设备的实时监测预警，加强对安全生产、灾害等风险的管控。

3.3.4 智慧规划模块

基于市规划和自然资源局工作职能，将三维空间数据底板与国土空间规划数据相融合，通过城市全要素、全空间、全时域的数据，依托国土空间规划“一张图”，实现对城市空间、资源、环境、人口等方面的分析和评估，优化规划管理监督职能。

3.3.5 智能交通模块

该模块是城市智慧交通的重要组成部分，集成了交通数据感知、交通信号控制、交通仿真与优化、交通信息服务等子系统，利用大数据分析和人工智能技术，通过实时监测和预测交通流量，提升交通运输指挥研判能力，确保城市交通运行的顺畅和安全。

4 平台建设重点工作

4.1 加强部门协作，稳步协同推进

平台建设涉及多个领域及部门，如规划、交通、住建等，需要成熟的组织引导，确定统一目标和路线，统筹CIM 平台规划与建设工作。采取“稳步推进”策略，先在具有代表性的项目上设立试点，由点到面，积累经验后再全面推广。同时，形成互动沟通的工作机制，注重多方协调联动，推动CIM 平台的共建共享，确保按时按质完成。

4.2 统一数据标准，夯实平台技术基础

坚持“立足实际，标准先行”原则，依据住建部《城市信息模型平台应用统一标准》及《城市信息模数据加工技术标准》等标准文件与指导意见，构建平台建设、城市规划、数字城管等CIM 应用标准化体系，编制CIM 平台技术标准、CIM 数据标准、CIM 基础平台运维保障规范等技术文件。

4.3 实行动态维护，构建有效更新机制

为保障数据的准确性和权威性，制定更新机制，设立专员检测、维护数据的动态更新，做到“一数一源、归口统一”。同时，按照工程各阶段（设计、方案审查、施工、竣工验收）的要求，实现数据全过程、全流程实时更新，以保持数据时效性。

4.4 加强产业生态合作

建立新城建技术产学研用一体化创新机制，加强全产业链技术攻关，积极探索“CIM＋”技术在商业、环保、数字政府中的应用，建立多方共赢的合作机制，创造CIM 建设运维新模式，促进CIM 产业化发展。

5 存在的问题与思考

由于数字孪生城市的算法模型成熟度不高，CIM/BIM 技术发展程度不够，应用场景仍然有限，跨场景联动少、城市级应用少，无论从政府、企业或市场对数字孪生城市、CIM/BIM等新技术的推进目的和方向都不清晰，脱离实际业务需求和应用场景，盲目跟风建设数字平台，追求表面的可视化效果，缺乏数据格式的整体架构，对业务逻辑的深层理解，费时费力，效果不明显。实现数字孪生一张图，统一的城市级数字底图和数据资产，是数字孪生城市建设首先要面对的问题。

6 结语

加强项目规划、立项、设计方案比选、招投标、施工图审查、工程质量安全监督与验收备案、工程档案管理等工作中BIM 技术的研究与应用，并逐步开展施工图BIM 审查、建设项目数字化档案管理机制的建设，加强对于数字孪生城市基础数据的收集与管理工作，并基于统一的数字孪生CIM 平台，结合物联网、大数据、人工智能、5G 等新技术融合应用，推动知识集成、技术集成、数据集成、算法集成、应用集成。

同时，开展空间数据汇聚、管理、共享及安全保障等工作，建立新城建技术产学研用一体化创新机制，加强全产业链技术攻关，明确CIM 基础平台、智慧社区等建设要求，加快建设市级CIM 技术创新中心，开展CIM 关键技术研究和应用。积极探索“CIM＋”商业化应用，建立各方共赢的市场运作机制，创造CIM 建设运维新模式，促进CIM 产业化发展。