許浩 謝勝波 李惠 蔡明豪 張明婕

（奧格科技股份有限公司 廣東省廣州市 510000）

1 我國老舊小區(qū)改造現(xiàn)狀及CIM技術應用

1.1 我國老舊小區(qū)改造現(xiàn)狀

隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和物質生活水平的顯著提高，人民對美好生活的需求不斷提高，20世紀八九十年代建成的老舊小區(qū)在滿足居民的基本生活需求方面面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計，我國有老舊小區(qū)約17 萬個，建筑面積約40 億平方米，涉及約4200 萬戶居民，約占全國存量住宅的12%[1]。為提升老舊小區(qū)質量，改善居民居住條件，2015年12月，在中央城市工作會議中提出要加快老舊小區(qū)改造，標志著我國老舊小區(qū)改造工作正式拉開序幕[2]。2020年全國新開工改造城鎮(zhèn)老舊小區(qū)共40279 個，惠及居民約735.73 萬戶[3]。老舊小區(qū)改造是一項系統(tǒng)工程，涉及方方面面，在實際操作中面臨現(xiàn)狀不清、定量分析評估不準、改造方案決策及預期成效不明等難題，導致老舊小區(qū)改造工作尤其是隱蔽工程改造面臨諸多挑戰(zhàn)。

1.2 CIM在老舊小區(qū)改造中的應用

城市信息模型（CIM）是物理城市在三維數(shù)字空間實時全映射的呈現(xiàn)載體和窗口，是基于數(shù)字孿生的城市信息有機綜合體。CIM技術在老舊小區(qū)改造中的應用是基于CIM 平臺底圖，將改造工作中需要的改造范圍、地形、土地、道路與基礎設施、建筑、相關規(guī)劃和設計方案等進行三維數(shù)字化處理和表達，同時結合小區(qū)經(jīng)濟情況、人口資料、土地房屋權屬、設施運行狀況等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)老舊小區(qū)改造項目的全過程管理。

2 基于CIM的老舊小區(qū)改造系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)總體架構

基于CIM 的老舊小區(qū)改造系統(tǒng)，是一個依托CIM 平臺提供基礎功能及服務，聚焦于城市老舊小區(qū)“微改造”業(yè)務需求研發(fā)的三維數(shù)字化管理系統(tǒng)。

2.1.1 開發(fā)框架

老舊小區(qū)改造后臺系統(tǒng)所應用的技術是基于Java 的,前端則使用vue 實現(xiàn)。采用B/S 架構使系統(tǒng)能集中部署分布使用，有利于系統(tǒng)升級維護；采用MVC 的開發(fā)模式并參考SOA 體系架構進行功能設計，根據(jù)實際業(yè)務量進行功能擴容，系統(tǒng)功能隔離運行，保障系統(tǒng)整體運行的穩(wěn)定性。

2.1.2 功能模塊架構

根據(jù)CIM 在老舊小區(qū)改造中的應用場景，結合老舊小區(qū)改造項目的管理需求，將老舊小區(qū)改造系統(tǒng)劃分為指標管理、項目管理、改造管理、數(shù)據(jù)管理和圖層管理5 個模塊，如圖1所示。

圖1：老舊小區(qū)改造系統(tǒng)功能架構

2.2 系統(tǒng)模塊介紹

2.2.1 指標管理模塊

老舊小區(qū)改造評價指標體系具有多維度、多層級的特點，指標管理采用多級緩存和數(shù)據(jù)清洗技術，支持多維度的數(shù)據(jù)收集/處理以及多層級的指標數(shù)據(jù)展示，可根據(jù)實際情況和區(qū)域特性自定義指標庫和評價指標模板。其中指標庫展示了指標體系中的各級指標及說明；評價指標模板支持根據(jù)不同的情況配置和管理自定義的指標模板，選擇指定的指標項并靈活地配置指標權重值。如圖2所示。

圖2：指標模板管理

2.2.2 項目管理模塊

老舊小區(qū)改造系統(tǒng)接入“規(guī)、設、建、管”CIM 應用的項目數(shù)據(jù)，整合展示不同階段中的項目信息資料，支持項目實際成本進度反饋，支持項目監(jiān)管過程中相關影像、文件資料的補充。如圖3所示。

圖3：項目改造信息展示

2.2.3 改造管理模塊

根據(jù)小區(qū)調查、入戶調查等功能收集有關小區(qū)的土地、基礎建筑情況、設施運行情況、居民意愿等多方面數(shù)據(jù)，根據(jù)配置好的指標評價模板，對小區(qū)進行改造優(yōu)先級的篩選。

可以上傳小區(qū)的設計方案文件、設計方案BIM 模型，橫向對比不同設計方案的模型設計、成本投入和時間開銷的優(yōu)劣。

支持改造前中后的點云、傾斜攝影、BIM、地形、影像等二三維數(shù)據(jù)的分屏對比分析和改造構件的變更對比分析。如圖4所示。

圖4：方案評比

2.2.4 數(shù)據(jù)管理模塊

支持對三維點云、傾斜數(shù)據(jù)、BIM 模型、白膜等三維數(shù)據(jù)的上傳下載、檢索。運用BIM 模型輕量化功能支撐提供BIM 模型處理、數(shù)據(jù)導出等操作功能，可以實現(xiàn)對老舊小區(qū)改造的全過程三維數(shù)據(jù)管理，包括設計方案、施工過程、竣工驗收等全過程的BIM 模型的導入、導出、查看管理以及精細化數(shù)據(jù)展示。利用多層級輕量化渲染技術實現(xiàn)不同層次細節(jié)處理，支持精細到構件的屬性查詢和構件查詢，支持不同階段的模型對比查看以及構件級別的屬性變更對比和定位。如圖5所示。

圖5：模型數(shù)據(jù)管理

2.2.5 圖層管理模塊

依托CIM 引擎，圖層管理模塊主要實現(xiàn)地形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、BIM 模型數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等多源異構數(shù)據(jù)加載，實現(xiàn)人眼視角漫游動態(tài)加載數(shù)據(jù)、圖層按需組織可見、透明度控制等功能，并支持用專題的方式靈活控制圖層。同時，頁面提供圖層工具箱，支持用戶對圖層進行測量、搜索、全屏、截圖、初始化等操作。如圖6所示。

圖6：圖層測量工具

2.3 智能應用場景

2.3.1 自動推演改造最優(yōu)化布局

老舊小區(qū)改造系統(tǒng)依托CIM 平臺綜合考慮城市社會、經(jīng)濟、文化和環(huán)境等因素，探尋城市發(fā)展規(guī)律，自動推演老舊小區(qū)改造最優(yōu)化時序及最合理布局，實現(xiàn)改造資金的最大化利用。

2.3.2 不確定性模型下的多源資料舉證

老舊小區(qū)改造系統(tǒng)使用CIM 平臺的高效引擎和逼真的可視化渲染技術，通過改造前、中、后期的模型數(shù)據(jù)上傳管理，并且在系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)、智能感知等融合技術的運用下支持對項目實現(xiàn)實景化的全生命周期監(jiān)控。

同時，通過對多類型改造方案文件上傳預覽的支持，以及實時填報項目信息等多源數(shù)據(jù)，對執(zhí)行過程中的成本進度等信息整合，提供視頻、圖片等多源的監(jiān)管資料舉證，實時監(jiān)控確保改造過程的規(guī)范性。

2.3.3 拆遷補償精細化測算

基于CIM 平臺接入一標三實數(shù)據(jù)，對擬拆遷地區(qū)的人口信息、每戶的建筑面積和改造支持意愿、總體改造范圍和改造面積進行精確的把控和統(tǒng)計展示。利用CIM 平臺全要素數(shù)字化表達、可視化呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)融合供給、空間分析計算、模擬仿真推演、虛實融合互動、物聯(lián)感知操控等能力，對擬拆遷區(qū)域自動進行成本核算、復建量測算、建筑總量測算及用地布局方案實景化設計，破解項目逐個評、改造各自為戰(zhàn)的問題。

2.3.4 多維度智能分析

老舊小區(qū)改造評價的體系是經(jīng)過多維度的整合，使用評價體系進行智能分析，結合老舊小區(qū)現(xiàn)狀模型、標準作業(yè)圖、標準地址庫、標準建筑物編碼、標準基礎網(wǎng)絡，實有人口、實有房屋、實有單位、實有設施、小區(qū)經(jīng)濟情況、小區(qū)建筑及設備情況等，同時收集居民對小區(qū)改造的態(tài)度與建議等信息，自動化輔助篩選改造優(yōu)先級較高的小區(qū)目錄。

2.3.5 智慧社區(qū)應用

老舊小區(qū)改造系統(tǒng)將打通城市管理平臺、社區(qū)公共服務平臺和物業(yè)服務平臺，實現(xiàn)基于CIM 的智慧社區(qū)應用，實現(xiàn)房屋信息整合、物聯(lián)傳感設備數(shù)據(jù)接入，提供智能監(jiān)控、設備監(jiān)測預警以及社區(qū)服務管理等功能，提升改造后的社區(qū)治理能力和綜合服務能力。

3 應用成效

以本系統(tǒng)在廣州市增城區(qū)荔城街某小區(qū)改造應用為例，總結出以下五點應用成效：

（1）以人為本理念深入貫徹，居民改造意愿強烈。工作人員通過老舊小區(qū)改造系統(tǒng)能直觀查看居民對改造的意見與建議，對改造有疑問的居民可以基于系統(tǒng)進行進一步的答疑與說明，極大提高居民的參與意愿，系統(tǒng)應用結果顯示，居民改造意愿達50%以上，居民對改造活動的支持度達到了86.67%。

（2）綜合評價小區(qū)改造指標，合理判定改造潛力。系統(tǒng)根據(jù)本項目的數(shù)學模型，對小區(qū)的改造指標進行了評價分析和在線驗算，總體得分高達到73.7744，改造潛力較大，應列為優(yōu)先改造小區(qū)。

（3）接入多方規(guī)范數(shù)據(jù)及文檔，管理效率顯著提高。系統(tǒng)具備規(guī)范管理改造文檔資料功能，便于實現(xiàn)工作協(xié)同和項目文檔的統(tǒng)一整理；系統(tǒng)通過接入項目報建、審評等各部門數(shù)據(jù)，將老舊小區(qū)改造項目各個部門的許可信息統(tǒng)一到項目管理模塊中，便于查看項目推進情況，提高項目跨部門管理效率。

（4）模型自動比對，提高決策的科學性。系統(tǒng)支持查看改造模型構件屬性、是否改造以及改造前后的變更可視化，同時支持對比不同的改造方案，為確定改造方案提供科學合理的選擇建議。

（5）更新進度實時展示，合理控制項目周期。系統(tǒng)支持上傳項目實施過程中的施工圖及階段性項目進度情況信息填報，把控小區(qū)改造項目的實際成本/計劃成本、實際進度/目標進度情況的對比，及時發(fā)現(xiàn)并解決改造工作中出現(xiàn)的問題，確保了項目的順利實施。

4 總結與展望

在老舊小區(qū)改造項目中，利用CIM 平臺支撐對老舊小區(qū)的數(shù)據(jù)采集、翻模和現(xiàn)狀模型管理，通過老舊小區(qū)改造系統(tǒng)進行改造變更對比分析，完成老舊小區(qū)改造方案比選，支撐老舊小區(qū)項目設計、施工、竣工BIM 模型入庫及改造前后對比，實現(xiàn)了老舊小區(qū)改造項目立項、報建、建設的全過程管理和資料檔案管理。

老舊小區(qū)改造系統(tǒng)依托于CIM技術，擁有承載PB 級數(shù)據(jù)容量的模型數(shù)據(jù)存儲、索引、計算能力，同時，運用模型輕量化技術，支持城市老舊小區(qū)改造大場景下的計算分析和匯聚服務，未來可推廣應用于城市級多小區(qū)改造項目管控，實現(xiàn)基于CIM技術的智慧社區(qū)應用管理。