汪艷霞

(福州市勘測(cè)院有限公司,福建 福州 350000)

0 引 言

中國(guó)新城新區(qū)是為了政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)、文化等多方面的需要,經(jīng)由主動(dòng)規(guī)劃與投資建設(shè)而成的相對(duì)獨(dú)立的城市空間單元,包含經(jīng)濟(jì)特區(qū)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)以及產(chǎn)業(yè)新城、智慧新城、生態(tài)低碳新城等等[1]。新城新區(qū)是新制度、新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、新設(shè)施等方面的集成與融合,開展“數(shù)字新區(qū)”的建設(shè),是當(dāng)前新城新區(qū)發(fā)展的方向與最重要的內(nèi)容[2]。與傳統(tǒng)城市相比,新城新區(qū)的智慧城市建設(shè)與新城的空間規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃可以同步實(shí)施,成為全國(guó)智慧城市建設(shè)實(shí)踐的熱點(diǎn),也是新城新區(qū)建設(shè)發(fā)展的“生力軍”[3]。其中,數(shù)字孿生城市是當(dāng)前各地智慧城市建設(shè)的主要方向,通過(guò)建立與物理城市相對(duì)應(yīng)的“數(shù)字世界”,實(shí)現(xiàn)城市全要素的數(shù)字化和可視化,在“數(shù)字世界”中模擬仿真、洞察態(tài)勢(shì)、提前預(yù)測(cè)、科學(xué)決策,來(lái)解決城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、運(yùn)行、服務(wù)等各方面的復(fù)雜性和不確定性[4-6],實(shí)現(xiàn)城市高效有序運(yùn)行、精益智能治理、優(yōu)化升級(jí)發(fā)展。本文立足于新城新區(qū)開展數(shù)字孿生城市建設(shè)的優(yōu)勢(shì),研究基于城市信息模型(City Information Modeling,CIM)的數(shù)字孿生城市建設(shè)內(nèi)容和關(guān)鍵問(wèn)題。

1 基于CIM的數(shù)字孿生城市建設(shè)情況

城市是一個(gè)多源數(shù)據(jù)和信息實(shí)時(shí)更新、持續(xù)不斷運(yùn)行和發(fā)展的載體[7],城市信息模型(CIM)以建筑信息模型(BIM)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、物聯(lián)網(wǎng)(IOT)等技術(shù)為基礎(chǔ),整合城市地上地下、室內(nèi)室外、歷史現(xiàn)狀未來(lái)多維多尺度空間數(shù)據(jù)和物聯(lián)感知數(shù)據(jù),構(gòu)建起三維數(shù)字空間的城市信息有機(jī)綜合體[8]。在我國(guó),從《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》提出的“堅(jiān)持?jǐn)?shù)字城市與現(xiàn)實(shí)城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)”關(guān)于數(shù)字孿生城市的描述開始,經(jīng)過(guò)2018—2019年技術(shù)架構(gòu)發(fā)展,于2020年進(jìn)入建設(shè)階段,成為數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用元年[9],特別是2021年國(guó)家“十四五”規(guī)劃綱要明確提出探索建設(shè)數(shù)字孿生城市[10],國(guó)務(wù)院、工信部、網(wǎng)安委、水利部、住建部等相關(guān)部委和北京、山東、江蘇、上海、天津、深圳、貴陽(yáng)、南京、福州等各地方政府積極出臺(tái)數(shù)字孿生城市相關(guān)政策,支持?jǐn)?shù)字孿生城市場(chǎng)景建設(shè)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展,同時(shí),各地也積極探索數(shù)字孿生城市建設(shè),如深圳南山“圳智慧”平臺(tái)支撐智慧城市一體化建設(shè)[11]、廣州“穗智管”城市運(yùn)行管理中樞探索適用于超大型城市的治理新路徑[12]、青島城市信息模型(CIM)平臺(tái)建設(shè)以“實(shí)景三維”為抓手構(gòu)建陸海一體化平臺(tái)[13],特別是雄安新區(qū)[14,15]、青島西海岸新區(qū)、武漢長(zhǎng)江新區(qū)、重慶兩江新區(qū)[16]、四川天府新區(qū)、上海臨港新區(qū)、中新天津生態(tài)城[17]等新區(qū)新城開展了基于CIM的數(shù)字孿生城市建設(shè),實(shí)現(xiàn)城市治理的數(shù)字化和智慧化升級(jí)轉(zhuǎn)型。

2 基于CIM的數(shù)字孿生城市總體設(shè)計(jì)

基于CIM的數(shù)字孿生城市的建設(shè)是以CIM平臺(tái)為核心來(lái)建設(shè)新區(qū)新城的數(shù)字孿生體,其總體架構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分為信息基礎(chǔ)設(shè)施、感知體系、數(shù)字底座、智能中樞、應(yīng)用場(chǎng)景和城市大腦(如圖1所示)[18,19]。

圖1 數(shù)字孿生城市的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 感知體系

感知體系是分布在城市物理空間中各類監(jiān)控、監(jiān)測(cè)設(shè)備體系,通過(guò)攝像頭、傳感器(如壓力、流量、降雨、噪聲、結(jié)構(gòu)等)等各類對(duì)城市進(jìn)行真實(shí)全面的實(shí)時(shí)感知,像“觸手”一樣實(shí)時(shí)感知城市微觀運(yùn)行狀態(tài),為數(shù)字底座提供實(shí)時(shí)更新的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),是城市空間地理信息相對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)的重要補(bǔ)充,是提前預(yù)警、趨勢(shì)預(yù)測(cè)等科學(xué)決策重要支撐,讓城市運(yùn)行更加高效、合理、安全。

2.2 數(shù)字底座

數(shù)字底座是數(shù)字孿生城市建設(shè)的基石,支撐著智慧城市運(yùn)營(yíng)中心和智慧應(yīng)用的建設(shè),涵蓋了多維、多尺度的信息模型數(shù)據(jù),以及全要素、全流程、全業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)融合,包含CIM數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等內(nèi)容。

(1)CIM數(shù)據(jù)

CIM數(shù)據(jù)是數(shù)字底座業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等信息的空間承載體,包含地形、建筑、交通、管線管廊、植被、水系、地質(zhì)等數(shù)據(jù)[8,20],以應(yīng)用場(chǎng)景需求為導(dǎo)向,按照《城市信息模型(CIM)基礎(chǔ)平臺(tái)技術(shù)導(dǎo)則(修訂版)》中CIM進(jìn)行分級(jí)分類建設(shè),涵蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、竣工構(gòu)建城市地上地下、室內(nèi)室外、歷史現(xiàn)狀未來(lái)的多維度多尺度的三維數(shù)字空間,如圖2所示。

圖2 CIM數(shù)據(jù)內(nèi)容構(gòu)成

地上CIM數(shù)據(jù)包含地形模型和要素模型。地形模型通常也稱為地理場(chǎng)景,根據(jù)數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)生成地形起伏信息并根據(jù)數(shù)字正射影像(DOM)數(shù)據(jù)進(jìn)行紋理貼圖,生成三維地形模型,呈現(xiàn)區(qū)域的地理場(chǎng)景變化。要素模型按照不同要素類型分為建筑、交通、水系、植被等不同要素模型數(shù)據(jù),其中交通、水系、植被根據(jù)數(shù)字線劃圖(DLG)提取輪廓線結(jié)合數(shù)字正射影像(DOM)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行路面紋理、水波紋理貼圖、植被類型紋理,形成CIM2級(jí)的交通模型、水系模型和植被模型。建筑模型按照重要程度不同進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模型(CIM3級(jí))和精細(xì)模型(CIM4級(jí))進(jìn)行建設(shè),一般建筑和廠房根據(jù) 1∶500～1∶2 000的DLG數(shù)據(jù)獲取輪廓信息結(jié)合傾斜攝影獲取高程和紋理進(jìn)行生產(chǎn)并滿足光影渲染效果。重點(diǎn)區(qū)域的建筑(如CBD、綜合體)根據(jù) 1∶500以上的DLG數(shù)據(jù)獲取輪廓信息、傾斜攝影獲取紋理信息、激光點(diǎn)云獲取特征并結(jié)合外業(yè)照片進(jìn)行光影渲染后生成精細(xì)模型。同時(shí),建筑模型按照不同提供階段分為方案設(shè)計(jì)模型、施工建設(shè)模型和竣工模型(即現(xiàn)狀模型)。

地下CIM模型數(shù)據(jù)包含地質(zhì)模型、地下管廊(管線)模型和地下空間設(shè)施。地質(zhì)模型是地下分層土層體塊數(shù)據(jù),根據(jù)地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行插值生成。地下管廊(管線)模型數(shù)據(jù)根據(jù)管廊和不同類型管線數(shù)據(jù)分類,以探測(cè)二維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行參數(shù)化建模和數(shù)據(jù)表處理,形成管廊管線BIM模型,形成CIM4級(jí)模型。地下空間設(shè)施以探測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用激光點(diǎn)云掃描和實(shí)景照片采集,形成地下道路、地下停車場(chǎng)、地下人防工程等建模,形成CIM5級(jí)模型。

(2)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是在城市的規(guī)劃、建設(shè)、管理、服務(wù)等全過(guò)程、各方面產(chǎn)生的各類業(yè)務(wù)信息,是政府部門如城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、城市建設(shè)、城市管理與執(zhí)法、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、政務(wù)服務(wù)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等,是城市各類管理、服務(wù)的“屬性信息”,由CIM數(shù)據(jù)承載關(guān)聯(lián)。

(3)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)包含物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備信息和設(shè)備監(jiān)控監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù),設(shè)備信息至少包含設(shè)備位置、設(shè)備編碼以及傳輸頻次、監(jiān)測(cè)閾值等信息,監(jiān)測(cè)信息是設(shè)備的時(shí)序傳輸數(shù)值,監(jiān)控是視頻流信息等,實(shí)時(shí)“看到”城市運(yùn)行狀態(tài)和指標(biāo)特征。

(4)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)是網(wǎng)絡(luò)媒體、社交媒體、移動(dòng)通信等大數(shù)據(jù)分析形成的互聯(lián)網(wǎng)輿情動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),如人口大數(shù)據(jù)、交通大數(shù)據(jù)、社會(huì)輿情等。

2.3 智能中樞

智能中樞主要通過(guò)CIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的匯聚、接入和更新、管理,并以統(tǒng)一的資源目錄提供服務(wù),提供數(shù)字底座的全息孿生場(chǎng)景展示、查詢、分析功能,以開發(fā)接口為各智慧化應(yīng)用提供智能化、人性化、個(gè)性化的按需服務(wù),同時(shí)提供移動(dòng)端應(yīng)用服務(wù)能力(如圖3所示),旨在滿足城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、生態(tài)、產(chǎn)業(yè)、民生等諸多領(lǐng)域的多元化需求,為其提供數(shù)據(jù)賦能和基礎(chǔ)能力支撐,同時(shí)通過(guò)智慧應(yīng)用的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)回流至智能中樞,進(jìn)一步豐富數(shù)字底座,構(gòu)建智能中樞與智慧應(yīng)用的“雙向信息流”,實(shí)現(xiàn)深度融合。因此,智能中樞是數(shù)字孿生城市建設(shè)的“信息樞紐”和“能力中心”。

圖3 CIM平臺(tái)功能構(gòu)成

2.4 智慧城市運(yùn)營(yíng)中心(IOC)

智慧城市運(yùn)營(yíng)中心(Intelligent Operations Center for Smarter Cities,IOC),通常稱為“城市大腦”,具備城市數(shù)據(jù)資源一體化呈現(xiàn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、決策分析、事件管理等能力,描繪城市“畫像”,為城市的決策者、業(yè)務(wù)人員提供全面、科學(xué)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐以及科學(xué)決策支撐,讓城市治理更加精益、城市運(yùn)營(yíng)更加高效、城市服務(wù)更加智能,成為城市高質(zhì)量發(fā)展的新引擎和新動(dòng)能。

2.5 智慧應(yīng)用

基于數(shù)字底座和智能中樞,開展各智慧應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè),根據(jù)應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域,分為城市治理、民生服務(wù)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、生態(tài)綠城等4方面,實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生城市應(yīng)用場(chǎng)景與物理城市的動(dòng)態(tài)交互。

(1)CIM+智慧城市治理

以雄安新區(qū)規(guī)劃建設(shè)BIM管理平臺(tái)為典型,實(shí)現(xiàn)規(guī)劃與建設(shè)、建設(shè)與實(shí)施、實(shí)施與反饋的城市規(guī)-建-管的全流程閉環(huán),推進(jìn)城市治理體系和治理能力的現(xiàn)代化[15]。智慧規(guī)劃主要面向自然資源與規(guī)劃部門,實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間規(guī)劃一張藍(lán)圖以及從規(guī)劃編制、規(guī)劃審批、方案審查到實(shí)施監(jiān)督全過(guò)程的智慧化應(yīng)用。智慧建設(shè)主要面向住房保障與城鄉(xiāng)建設(shè)部門,實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程信息化串聯(lián)管理以及智慧工地等智慧化應(yīng)用。智慧管理主要面向城市綜合管理與運(yùn)營(yíng)部門,實(shí)現(xiàn)市政、園林、環(huán)衛(wèi)以及社區(qū)等城市綜合管理和社會(huì)治理的智慧化應(yīng)用。

(2)CIM+智慧生態(tài)綠城

面向生態(tài)文明城市、公園城市、森林城市等特色定位,開展智慧化應(yīng)用,如智慧生態(tài)環(huán)境(水生態(tài)、環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)紅線等)、智慧美麗海灣、智慧公園等,為政府部門、社會(huì)公眾構(gòu)建人與自然、生態(tài)和諧的環(huán)境。

(3)CIM+智慧民生服務(wù)

面向民生問(wèn)題,建設(shè)互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)(一網(wǎng)通辦)、智慧出行、智慧教育、智慧醫(yī)療等民生問(wèn)題智慧化應(yīng)用,讓數(shù)字孿生技術(shù)造福于民、惠及于企,構(gòu)建宜居宜業(yè)的新區(qū)新城。

(4)CIM+智慧產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新

面向產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,開展智慧招商、智慧園區(qū)、智慧港口、智慧商圈等智能化平臺(tái)應(yīng)用,賦能產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和發(fā)展,促進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)由粗放式發(fā)展向精細(xì)化管控的轉(zhuǎn)變,用數(shù)字化、智能化技術(shù)解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸,實(shí)現(xiàn)新增長(zhǎng)突破。

3 關(guān)鍵問(wèn)題

3.1 CIM數(shù)據(jù)更新技術(shù)

CIM數(shù)據(jù)的建設(shè)雖然為各類CIM+智慧化應(yīng)用提供了直觀的場(chǎng)景呈現(xiàn),新區(qū)新城是當(dāng)前城市重點(diǎn)建設(shè)發(fā)展區(qū)域,處于不同建設(shè)發(fā)展階段,城市地表信息的變化率為5%～50%不等[21,22],數(shù)字孿生城市的建設(shè)需要高現(xiàn)勢(shì)性的CIM數(shù)據(jù),對(duì)CIM數(shù)據(jù)的更新提出了更高的要求。通常城市空間地理信息更新方式主要包含集中更新和眾包更新兩種:集中更新一般由專業(yè)部門按一定周期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集和更新,數(shù)據(jù)質(zhì)量高但現(xiàn)勢(shì)性難以保證;眾包更新一般指大眾或者圖商對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集和上傳,數(shù)據(jù)質(zhì)量無(wú)法保障不過(guò)更新效率高[23,24]。因而,可以借鑒基于業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)地名地址數(shù)據(jù)更新的方式[25],將CIM模型與城市規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、建設(shè)、竣工和運(yùn)營(yíng)的業(yè)務(wù)融合,實(shí)現(xiàn)基于城市治理的規(guī)-建-管業(yè)務(wù)的CIM數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新,形成新區(qū)新城的CIM數(shù)據(jù)自生長(zhǎng)模式,如圖4和圖5所示。現(xiàn)狀CIM數(shù)據(jù)支撐智慧規(guī)劃、智慧建設(shè)、智慧管理的各類智慧化應(yīng)用,在智慧規(guī)劃階段基于設(shè)計(jì)方案三維審查來(lái)形成的設(shè)計(jì)方案CIM模型,用于指導(dǎo)后續(xù)基于智慧建設(shè)的施工圖設(shè)計(jì)和施工進(jìn)度形成施工BIM模型數(shù)據(jù),同時(shí),在項(xiàng)目建設(shè)完成后在施工BIM模型數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步更新形成竣工CIM模型隨項(xiàng)目竣工驗(yàn)收同步提交,一方面用來(lái)更新現(xiàn)狀CIM數(shù)據(jù),同時(shí)也在項(xiàng)目移交后進(jìn)入管理運(yùn)維階段,基于CIM模型進(jìn)行城市的智慧化綜合管理,并在城市管理運(yùn)維過(guò)程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新形成運(yùn)維CIM模型,以更新現(xiàn)狀CIM數(shù)據(jù),形成基于業(yè)務(wù)的城市規(guī)-建-管的全過(guò)程CIM模型數(shù)據(jù)傳遞與動(dòng)態(tài)更新迭代,記錄新區(qū)新城的過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)發(fā)展過(guò)程,以改善常規(guī)城市空間地理信息更新慢或者質(zhì)量不高的問(wèn)題,更好地支撐數(shù)字孿生城市的建設(shè)與應(yīng)用。

圖4 基于業(yè)務(wù)的CIM數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新模式

圖5 CIM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迭代更新示例

3.2 面向多應(yīng)用場(chǎng)景的中樞服務(wù)能力

數(shù)字孿生城市的中樞服務(wù),應(yīng)滿足不同行業(yè)領(lǐng)域、不同業(yè)務(wù)類型、不同部門用戶的應(yīng)用需求,需具備智能化、人性化、個(gè)性化等特點(diǎn)[5,19],因而,智能中樞需具備:①逼真高效的三維可視化效果,更加直觀地展現(xiàn)不同設(shè)計(jì)方案的呈現(xiàn)效果以及生態(tài)景觀(如海灣、景點(diǎn))的美觀性,滿足數(shù)字孿生高逼真可視化展現(xiàn)的中樞服務(wù)能力需求;②強(qiáng)大的空間分析和融合分析能力,與業(yè)務(wù)融合,提供二、三維空間分析能力,以及將矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、CIM模型數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、IOT監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等進(jìn)行集成融合和挖掘分析,提供諸如天際線分析、退距分析、鄰近設(shè)施分析、時(shí)空變化分析、事件影響分析等等,為智慧化應(yīng)用提供融合分析支撐。③人工智能(AI)分析,隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,各類智慧化應(yīng)用期望基于AI分析來(lái)提升業(yè)務(wù)服務(wù)效率,如基于水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)分析漏損情況,基于視頻監(jiān)控來(lái)發(fā)現(xiàn)城管問(wèn)題等,為城市綜合治理提供公共的AI算法,是開展智慧化應(yīng)用的趨勢(shì)。

因此,面向多應(yīng)用場(chǎng)景的智能中樞的建設(shè),需要在CIM平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)云渲染引擎、GIS引擎和AI引擎的融合,在基于GIS引擎集成BIM引擎服務(wù)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)底座進(jìn)行統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)上,借助云渲染引擎在游戲場(chǎng)景中高逼真的顯示效果,同時(shí)在服務(wù)器集成GIS的強(qiáng)大的二三維空間分析和融合分析服務(wù)能力,并將AI算法的分析能力進(jìn)行融合,以瀏覽器展示的方式提供大屏端、PC端、移動(dòng)端、觸摸屏等的自適應(yīng)適配,對(duì)GIS分析和AI分析結(jié)果進(jìn)行可視化渲染,實(shí)現(xiàn)高效可視化效果與強(qiáng)大分析能力的中樞能力服務(wù),即一套數(shù)據(jù)在云渲染引擎、GIS引擎、AI引擎的三引擎服務(wù)和大屏端、PC端、移動(dòng)端的多端服務(wù),形成“一源三引擎多端”的服務(wù)體系,滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用場(chǎng)所對(duì)CIM服務(wù)的個(gè)性化需求,如圖6所示。

圖6 中樞服務(wù)能力集成

3.3 海量數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用

數(shù)字孿生城市數(shù)字底座基本上已經(jīng)達(dá)到了TB級(jí)以上的數(shù)據(jù),隨著城市更新、發(fā)展和運(yùn)行不斷產(chǎn)生新的數(shù)據(jù),必將面臨超過(guò)PB級(jí)的數(shù)據(jù)管理,同時(shí)數(shù)字底座中的數(shù)據(jù)類型包含柵格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)等,這些數(shù)據(jù)可能來(lái)源于自行生產(chǎn)建設(shè),也可能來(lái)自不同應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯交。因此,需要構(gòu)建一套統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)資源目錄體系,對(duì)匯聚、采集、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、清洗、轉(zhuǎn)換、輕量化、融合和組裝等[26],形成宏觀與微觀、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)、過(guò)去與現(xiàn)狀和未來(lái)、地上與地表和地下等全維度、全時(shí)空融合的數(shù)字底座。

按照地塊-項(xiàng)目-實(shí)體三個(gè)層級(jí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,在地塊級(jí)以宗地代碼關(guān)聯(lián)規(guī)劃編制、選址紅線、用地報(bào)批、土地供應(yīng)等規(guī)劃階段信息;在項(xiàng)目級(jí)關(guān)聯(lián)宗地代碼以串聯(lián)規(guī)劃階段信息,并以項(xiàng)目唯一標(biāo)識(shí)碼關(guān)聯(lián)用地規(guī)劃許可、設(shè)計(jì)方案CIM模型、工程規(guī)劃許可等規(guī)劃階段信息,施工BIM模型、施工許可以及施工過(guò)程中人員、質(zhì)量、安全、設(shè)備等監(jiān)管信息的建設(shè)階段信息,以及竣工CIM模型和竣工驗(yàn)收及備案信息等竣工階段信息;在實(shí)體級(jí)以實(shí)體編碼對(duì)進(jìn)入運(yùn)維階段的信息進(jìn)行唯一編碼,并串聯(lián)登記和交易信息,以及運(yùn)行和運(yùn)維過(guò)程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù),如監(jiān)控信息、水電氣信息、碳排放數(shù)據(jù)、人員流程信息、設(shè)施管養(yǎng)運(yùn)維信息、安全狀態(tài)等所有運(yùn)維信息。同時(shí)在項(xiàng)目建設(shè)階段和運(yùn)維階段所有的視頻監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)等信息根據(jù)設(shè)備空間位置,互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)根據(jù)其空間位置,關(guān)聯(lián)至項(xiàng)目編碼和實(shí)體編碼。從而實(shí)現(xiàn)CIM模型數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)以及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的融合,形成新區(qū)新城在地塊-項(xiàng)目-實(shí)體等數(shù)據(jù)圖譜,構(gòu)建新區(qū)新城的“畫像”。

同時(shí),為了實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字底座的高性能管理服務(wù),需要基于云計(jì)算和云邊結(jié)合的策略,實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。此外,采用視圖比例尺來(lái)自動(dòng)化控制CIM模型數(shù)據(jù)的分級(jí)展示以實(shí)現(xiàn)快速的可視化,讓城市的各參與主體可以直觀地了解城市的現(xiàn)狀和發(fā)展過(guò)程。同時(shí),采用北斗網(wǎng)格碼、地理實(shí)體編碼等編碼技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)海量空間對(duì)象及關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)信息的快速檢索和高效計(jì)算分析等。通過(guò)研究海量數(shù)據(jù)的處理、可視化、查詢、分析等關(guān)鍵技術(shù)來(lái)支撐數(shù)字底座的融合應(yīng)用,為智慧應(yīng)用和智慧城市運(yùn)營(yíng)中心提供有力的數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文在研究新區(qū)新城的發(fā)展方向、數(shù)字孿生城市的作用以及建設(shè)情況等背景基礎(chǔ)上,從感知體系、基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字底座、智能中樞、智慧城市運(yùn)營(yíng)中心、智慧應(yīng)用等“5個(gè)層級(jí)”設(shè)計(jì)了基于CIM的數(shù)字孿生城市總體架構(gòu)。其中數(shù)字底座包含了CIM數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),通過(guò)海量數(shù)據(jù)的清洗融合、實(shí)時(shí)處理、分級(jí)控制展示、編碼檢索分析等關(guān)鍵技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)融合應(yīng)用,并基于業(yè)務(wù)與CIM數(shù)據(jù)融合提出了CIM數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新與自生長(zhǎng)模式,為數(shù)字孿生城市建設(shè)提供統(tǒng)一豐富、現(xiàn)勢(shì)性高的數(shù)據(jù)底板。智能中樞面向智慧應(yīng)用多場(chǎng)景的逼真高效三維可視化、強(qiáng)大的空間分析和融合分析、人工智能(AI)分析等需求,基于云渲染引擎、GIS引擎和AI引擎的融合服務(wù),提供智能化、人性化、個(gè)性化的按需智能中樞服務(wù),賦能智慧應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè),打通數(shù)字孿生城市建設(shè)的“信息流”。基于CIM的數(shù)字孿生城市建設(shè)的研究為新區(qū)新城的高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)、高質(zhì)量發(fā)展提供夯實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和能力中樞,可為城市的新型智慧城市建設(shè)提供借鑒和參考。