王明省，鄧興棟，郭 亮，何華貴，李少智，吳瑞龍

（廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060）

0 引言

2018年3月2日，住建部正式向廈門市、廣州市政府發(fā)送了《住房城鄉(xiāng)建設部關于開展運用BIM系統進行工程建設項目報建并與“多規(guī)合一”管理平臺銜接試點工作的函》，文件明確，此次試點工作主要是通過改造BIM系統進行工程建設項目電子化報建，提高項目報建審批數字化和信息化水平，并將改造成的BIM報建系統與“多規(guī)合一”管理平臺銜接，逐步實現工程建設項目電子化審查審批，推動建設領域信息化、數字化、智能化建設，為智慧城市建設奠定基礎[1-3]。本次試點工作的主要任務是：

（1）運用 BIM 系統實現工程建設項目電子化報建；

（2）實現BIM報建系統與“多規(guī)合一”管理平臺銜接；

（3）統一數據標準，加強數據信息安全管理；

（4）加強制度建設。

住建部的試點任務核心內容是探索如何實現BIM 報建系統與“多規(guī)合一”管理平臺銜接，即建立CIM（城市信息模型）平臺[4-7]。本文將結合現有技術發(fā)展情況、各地方信息化建設情況，提出了一種CIM平臺建設方法。該方法主要包括如何基于現有地理信息數據形成一張CIM圖[8-10]，如何持續(xù)的獲取CIM數據，如何搭建一個CIM平臺，如何建立一套標準規(guī)范和運行機制。

關于CIM的應用還處于摸索階段，還沒有成熟路線方法。目前關于CIM的明確定義與應用，還沒有統一形成思路[11-13]。實現上目前還沒有成熟方法、統一的標準和要求，技術還處于研究摸索階段。目前國內國外使用和研究更多聚焦于建筑BIM。建筑信息模型目前在美國、英國、澳大利亞、新加坡、日本等國家，都從政府層面對BIM應用提出了明確的要求與規(guī)定[14-17]。國內從政府層面也提出一些應用要求和規(guī)定。但對于CIM的技術研究與應用卻都處于起步階段[18]?；A條件不夠成熟，應用環(huán)境需要孕育，目前并沒有形成成熟的應用環(huán)境。關于CIM的管理、應用需要相應的應用環(huán)境支撐，目前國內還沒有形成這樣的應用環(huán)境，大部分地區(qū)還處于二維地理空間數據建設、應用階段，有部分地區(qū)開始應用三維模型、傾斜攝影測量數據、實景影像等數據[19-21]。

1 總體框架設計

結合住房城鄉(xiāng)建設部關于開展運用BIM系統進行工程建設項目報建并與“多規(guī)合一”管理平臺銜接試點工作，并結合當前地理信息空間數據建設和應用，以及基于地理信息系統建設及應用相對成熟的地區(qū)現狀，提出了一種CIM平臺建設方法。為以后能夠快速推動關于BIM報建技術的應用，以及CIM平臺建設，CIM一張圖在建設工程審批和智慧城市管理應用方面，奠定基礎。通常一個CIM平臺的建設需要考慮四個方面的建設內容：一個CIM數據庫、一系列CIM數據生產工具、一個CIM平臺和一套運行機制。

圖1 CIM平臺建設方法Fig.1 CIM platform construction method

（1）一個CIM數據庫：一個CIM數據庫包含一張CIM圖和其他非空間CIM數據，是支撐CIM平臺運行的數據基礎，一個CIM數據庫既包含各類空間數據，也包含各種業(yè)務支撐數據。

（2）一系列CIM數據生產工具：CIM數據生產工具是指產生CIM數據來源的各種系統、平臺或是采集工具。

（3）一個CIM平臺：是融合各種CIM數據，進行CIM數據聯接、轉換、管理、共享和應用的系統。

（4）一套運行機制：為保正建設的平臺能夠持續(xù)運行，CIM數據能夠持續(xù)更新，需要建立的相應運行機制。

CIM平臺是CIM數據的匯集、融合、轉換、關聯、管理、共享、應用必須通過CIM平臺實現，是CIM平臺建設的核心內容。在大數據應用技術、云計算技術快速發(fā)展和應用的條件下，CIM平臺的搭建應充分考慮新技術應用，其架構如下：

如圖2架構所示，一般CIM平臺搭建應包括智能感知層、基礎設施層（IaaS)、數據層（DaaS）、平臺層（PaaS）、應用層（SaaS）。

圖2 CIM平臺架構Fig.2 CIM platform architecture

智能感知層：通過感知層，對接各種智能感知數據源，獲取CIM平臺需要的各種IoT數據。

基礎設施層（IaaS)：通過虛擬化組件，搭建云服務基礎平臺，搭建CIM平臺運行需要的軟硬件環(huán)境，包括云服務器、云存儲、基礎支撐軟件等。

數據層（DaaS）：數據層是CIM平臺的基礎，CIM平臺通過建庫、數據服務共享、數據接口等方式，匯聚、聯接和融合各種數據源，通過轉換形成CIM數據，為CIM平臺提供支撐，為智慧應用提供數據基礎。

平臺層（PaaS)：平臺層是 CIM 平臺的核心，依托智慧時空信息云提供的服務引擎、業(yè)務流引擎、地名地址引擎、知識化引擎和物聯網引擎等五大引擎，實現了從數據匯聚、數據轉換、數據管理、圖形展示、服務共享、數據應用、決策分析等功能，主要包括CIM一張圖展示系統、CIM構建管理系統、CIM規(guī)劃設計系統、CIM建造監(jiān)督系統、CIM審批協同系統和CIM共享應用系統等子系統。

應用層（SaaS）：基于 CIM 平臺提供的 CIM數據，通過與CIM平臺提供的系統功能或是系統服務，各業(yè)務部門可以根據具體部門需求，選取必要的CIM數據，與各部門業(yè)務數據關聯融合，形成各部門的智慧應用。

2 平臺設計實現

CIM平臺的各子系統分別從不同層面實現CIM平臺的功能，下面針對CIM一張圖展示系統、CIM構建管理系統、CIM規(guī)劃設計系統、CIM建造監(jiān)督系統、CIM審批協同系統和CIM共享應用系統等子系統的基本功能要求給出了明確描述。

2.1 CIM一張圖展示系統

主要實現 CIM 一張圖的展示，實現多種類型CIM數據的查詢、查看、統計等。具體功能包括：二維地圖基本操作，三維地圖基本操作，數據查詢、數據瀏覽、數據統計、圖層數據配置、二三維數據聯動展示等功能。

2.2 CIM構建管理系統

主要圍繞CIM數據的構建開發(fā)相關功能，為實現多源數據融合、轉換和關聯提供相關輔助功能。數據融合，以數據總線方式，實現幾何信息、業(yè)務信息、計算模型、關聯信息多維數據匯聚融合；數據轉換，以IFC數據交換標準、GML標準為基礎，實現CIM和BIM數據的相互轉換，以自建的CIM數據標準實現多源數據與CIM數據的相互轉換。數據關聯，圍繞CIM模型的建立，實現相關空間數據、業(yè)務數據和IoT數據等各類信息的關聯關系，形成網狀數據關聯體。

2.3 CIM規(guī)劃設計系統

CIM 規(guī)劃設計子系統考慮了以下幾方面的功能，實現參數化、可計算的規(guī)劃設計模擬劃輔助編制、規(guī)劃審核審批、規(guī)劃化業(yè)務相關的功能，包括規(guī)劃管控、指標分析、限高分析、通視分析、日照分析等；城市設計輔助相關功能，以CIM數據為基礎，改變傳統城市設計的方法，通過信息化手段輔助，實現更加具體、形象化城市設計，包括方案比對、開場度分析、多方位分析、景觀設計分析、視廊通道分析等城市設計輔助功能；銜接多規(guī)合一平臺，在二維分析的基礎上，實現基于三維的多規(guī)合一相關輔助分析功能，主要包括沖突堅持、控制線分析、項目選址分析、項目生成策劃等功能；銜接已建的規(guī)劃業(yè)務平臺，為規(guī)劃業(yè)務辦理提供服務。

2.4 CIM建造監(jiān)督系統

該子系統主要圍繞以BIM進行設計、報建、審批、管理和驗收的各類工程，包括建筑類工程、市政工程和地鐵工程，提供的管理應用系統。該系統的功能主要圍繞工程的BIM數據進行轉換后，形成的CIM數據如何管理、應用等進行開發(fā)實現。對于基于BIM的各類工程周期管理提供CIM銜接應用。實現工程建設全生命周期的可視化管理，在工程建設完成后，能夠提供基于CIM的可視化運營管理。

2.5 CIM審批協同系統

按照國辦發(fā)〔2018〕33號文，結合行政審批改革，將CIM數據應用到行政審批各個階段，包括立項用地規(guī)劃許可、程建設許可、施工許可、竣工驗收等四個階段的銜接應用，實現基于CIM的規(guī)劃報建、聯合審批和聯合驗收輔助服務。

2.6 CIM共享應用系統

該系統主要從智慧城市建設角度考慮，為城市規(guī)、建、管和治理，提供智慧服務支撐，充分考慮CIM數據的共享和應用，為城市建設環(huán)境進行仿真模擬、可視化呈現和數字化分析。首先要開發(fā)共享服務功能，將CIM數據以數據、接口、功能服務等方式共享到各個政府部門使用。另外，結合各個政府部門的需求，開發(fā)基于CIM數據的智慧應用，為智慧規(guī)劃、智慧國土、智慧城管、智慧環(huán)保、智慧交通、智慧教育等提供應用支撐。

3 系統應用

圍繞規(guī)劃、建設、管理，匯聚二三維空間數據，以項目審批為主線，融合全流程審批信息，搭建涵蓋地上地下的全市域CIM數字底版框架，逐步構建城市CIM庫，實現行政審批事項的輔助驗證、審查、智能化審批，應用于城市規(guī)劃設計（圖3)，CIM和BIM的融合互操作（圖4），實現城市精細化治理。

圖3 城市規(guī)劃設計應用Fig.3 Urban planning and design applications

圖4 CIM-BIM互操作Fig.4 CIM-BIM interoperability

4 結束語

本文結合現在的審批改革，國土空間規(guī)劃改革，實現多規(guī)合一的要求，提出了一種CIM平臺建設方法。該平臺建設方法可以應用到工程建設項目審批各階段，并能夠為改革后，空間規(guī)劃的編制和應用提供輔助工具和方法。主要工作總結包括：

（1）設計一種 CIM 平臺的建設方法，在 CIM平臺建設時需要考慮四個方面的建設內容：一個CIM數據庫、一系列CIM數據生產工具、一個CIM平臺和一套運行機制。并且對每方面的建設內容進行明確規(guī)定。

（2）給出一個CIM平臺搭建方法：在大數據應用技術、云計算技術快速發(fā)展和應用的條件下，圍繞CIM數據的匯集、融合、轉換、關聯、管理、共享、應用，給出了一種CIM平臺云架構，應包括智能感知層、基礎設施層（IaaS)、數據層（DaaS）、平臺層（PaaS)、應用層（SaaS）。并給出平臺建設功能，應包括CIM一張圖展示系統、CIM構建管理系統、CIM規(guī)劃設計系統、CIM建造監(jiān)督系統、CIM審批協同系統和CIM共享應用系統等子系統。并對各個子系統建設功能進行了明確。

（3）提出CIM運行一套運行機制：為保正建設的平臺能夠持續(xù)運行，CIM數據能夠持續(xù)更新，需要建立的相應運行機制，在文中給出了一套運行機制建設辦法。明確需要需要建設的標準規(guī)范、管理辦法等。