清研智谈 | 城市信息模型（CIM）赋能数字中国与智慧城市建设

我国正处于新型城镇化、工业现代化、农业现代化、信息化“四化同步”发展的关键时期，基于数字孪生城市理念的城市信息模型（City Information Model,CIM）平台与新型智慧城市，在城市规划设计、建设管理、运维治理等多个维度正在稳步推进，并逐步从概念和试点走向成果落地阶段，不断践行数字中国、智慧社会的国家发展战略。

CIM平台构建现状

当前，以物联网、大数据、人工智能等新技术为代表的数字浪潮席卷全球，物理世界和与之对应的数字世界正形成两大体系平行发展、相互作用，数字孪生技术应运而生，基于数字孪生的新型智慧城市建设与研究，成为当前智慧城市建设的创新焦点和最新发展趋势。城市信息模型（City Information Modeling，CIM）是以建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）、地理信息系统（GIS）、物联网（Internet of Things，IoT）等技术为基础，整合城市地上地下、室内室外、历史现状未来等多维多尺度信息模型数据和城市感知数据，构建起城市三维数字空间的信息有机综合体。

2020年9月，住房和城乡建设部制定印发了《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》，2020年10月，进一步组织在重庆、太原、南京等16个城市开展“新城建”试点，其中必选的试点内容之一就是CIM平台建设。在45个数字孪生城市中有25个城市启动了CIM的建设，建设项目数量和金额靠前的城市包括广州（29个项目，9907万元）、杭州市（5个项目，6574万元）、福州市（1个项目，2822万元）、青岛市（3个项目，2692万元）、济南市（3个项目，2435万元）、天津市（1个项目，2414万元）、泉州市（1个项目，2000万元）、廊坊市（1个项目，1850万元）、深圳市（5个项目，1593万元）、北京市（2个项目，1537万元）。越来越多的省份开始重视CIM在智慧城市建设中的重要作用，全国31个地区中有22地区都建设了数字孪生平台，走在前列的地区包括山东省、浙江省、广东省、天津市、北京市、贵州省、河北省、福建省、四川省、江苏省、上海市。

《“十四五”数字经济发展规划》

2021年6月，在总结各地CIM平台建设经验的基础上，对《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》又进行了修订，旨在进一步指导地方做好城市信息模型（CIM）平台建设，推进和赋能新型智慧城市建设。同时，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》专篇部署“加快数字化发展建设数字中国”，正式将CIM基础平台建设纳入国家发展规划，并提出要分级分类推进新型智慧城市建设，完善城市信息模型平台和运行管理服务平台，构建城市数据资源体系，推进城市数据大脑建设。同时，探索建设数字孪生城市，加快推进数字乡村建设，推动乡村管理服务数字化。以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革，建设数字中国。《“十四五”国家信息化规划》《“十四五”数字经济发展规划》等重大战略规划相继出台，擘画“十四五”时期数字中国建设的美好蓝图。

CIM平台构建内容

CIM平台主要由模型数据源采集、模型平台构建、数据呈现与模型渲染三大部分构成。借助云计算、大数据与人工智能技术，可以对城市信息进行加工分析。

清研科技多年来深耕智慧城市信息化市场，充分融合物联网、云计算、人工智能、大数据挖掘等技术手段，结合清研智库研究团队城市管理领域研究咨询实战经验，将信息、技术、设备与管理需求有机结合，积极助推城市管理各领域的数字化、智能化转型。以二三维地理信息服务为基础，CIM平台重点打造各职能部门和专业公司之间的数据共享平台和城市运维协作平台，在技术层面，实现对物联网实时数据、各类三维数据和空间大数据服务的支撑，构建时空一体、动静结合的数字孪生城市，解决智慧城市应用场景建设中，人、物和空间数据的互联互通及应用创新。

城市信息模型(CIM)平台架构组成

CIM城市信息模型构建

基于BIM+3DGIS技术，结合城市实际现状及未来规划，依照用户提供的CAD、图纸等资料及现场数据采集，对项目范围内城区进行三维数字化建模；基于卫星影像底图，构建起包括地上、地下空间及建筑物、城市部件设施等在内的CIM城市信息模型。

城区现状三维建模

对城区已建成区域的城市建筑、交通设施、植被、重要园区部件进行三维建模。依据《城市三维建模技术规范》，主要建模内容及模型精细度如下表所示。

城市信息模型(CIM)平台架构组成

BIM建模

对项目范围内已建建筑新建/深化BIM模型，包括BIM建筑模型、BIM机电模型、内装模型、景观模型、施工资料、运维资料、设备信息、监控信息、规范信息等图形及信息数据；按专业/系统、按楼层/区域、按构件/设备对模型进行拆分，并能展示所有构件的属性。

基于业主提供的建筑楼宇竣工图纸，采用逆向建模方法，实现BIM建模。首先需要对其进行规整、格式转换、数模分离，并进行数据质量检查后，再将结构化的模型数据入库。其中结构化数据在关系型数据库进行存储，模型文件在对应的目录进行存贮，二者之间通过模型构件的唯一编码进行关联。其建库流程如下图所示。

BIM建库流程

搭建CIM时空信息云平台

CIM时空信息云平台是实现城市数字孪生的基础和关键。平台基于统一的标准与规范，以2D/3DGIS空间地理信息为基础，叠加园区建筑、地上地下设施的BIM信息以及IOT物联网信息，构建起三维数字空间的CIM信息模型，综合GIS平台的宏观大场景处理、空间分析以及BIM平台的微观局部复杂场景处理、三维图形渲染能力，为智慧城市应用提供基础三维可视化平台服务，如下图所示。CIM时空信息云平台一般包括平台服务/管理模块、BIM服务模块、3DGIS服务模块、业务集成模块和数据服务模块在内的五大基础功能模块。

CIM时空信息云平台

CIM平台构建的作用

助推城市精细化建设和管理

相对于传统的智慧城市项目，基于CIM的城市综合治理平台项目通过综合应用BIM+3DGIS+IOT等技术手段，在数字空间再造了一个与实体城市相匹配对应的数字虚体，将传统静态的数字城市升级为可感知、动态在线、虚实交互的数字孪生城市；以CIM三维城市信息模型为基础，通过集成接入各业务系统和数据，实现了整个城区三维可视化综合管理和精细化治理，改变了传统依靠人工的作业方式，提升城市治理和管理效能，降低了人工成本，延长了设备使用寿命，实现了资产保值增值。

CIM平台集成了城市地上地下、室内室外信息模型数据、城市感知数据等海量数据，是新型智慧城市的基础性、关键性和实体性信息基础设施，是新型智慧城市应用建设与运行的重要支撑。

智慧城市三维数字空间

CIM平台积累形成了丰富的城市大数据资产，建立了城市数字化档案，可以更好的为政府治理、社会民生、产业经济、应急处置等提供有效的决策依据，服务智慧城市创新发展。随着物联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术的不断发展，CIM平台仍有诸多可以拓展的方向，进而使我们的城市更“聪明”。

在城市管理方面，CIM平台可对分散在智慧城管、智慧社区、智慧交通、智慧水务、智慧园区等各业务系统中的数据进行集中和整合，形成统一视图，有效促进业务协同。CIM 平台可以基于历史数据,通过深度学习等算法，推演城市未来发展态势并可视化呈现，增强对未来发展的判断力。如城市交通发展态势在空间的推演、人群集聚情况在空间的推演、环境污染情况在空间的推演、疫情接触情况在空间的推演等。

通过建设CIM平台，可有效推动城市物理空间数字化和各领域数据、技术、业务深度融合，推进城市规划、建设、管理、运行的信息化、智能化和智慧化，提升城市空间治理及社会治理的现代化水平，实现城市的高质量发展。

CIM平台应用场景案例

CIM平台不仅能够为智慧城市建设提供一个三维可视、全局联动的数据融合和业务协同的基础性平台，还可以提供以CIM基础平台为基础、多方面拓展开发的“CIM+”应用，为智慧城市的建设提供整体性框架，助力智慧城市建设。

清研集团拥有超过10年软件开发经验，专业开发信息化定制软件以及互联网解决方案。致力于实现低成本高性能、高效率、性能均衡、可扩充、可维护的集成系统和平台架构，解决一切面向集成的问题，使资源充分共享、相互关联、统一协调，实现集中、高效、便利的管理。

CIM平台赋能市政管理

集成城区内智慧多功能灯杆、视频监控、停车诱导等系统，基于CIM平台，实现路灯照明、环境监测设备、视频摄像头、LED多媒体广告屏、停车诱导屏、公共广播等子系统设备的远程在线监测、数据可视化综合呈现、故障报警、超限报警等市政部件综合管理功能。针对城市路灯、灯杆、摄像头、井盖等市政设施设备运维，通过三维可视化模型、移动巡检APP、任务智能分派、人员自动定位、二维码等多种技术手段进行智慧运维管理，实现前后台工单信息、设备设施台账信息的快速准确流转，标准化前端人员操作规范，精细化考核，有效提高运维管理效率。

市政管理

CIM平台赋能数字城管

综合运用AI+视频技术手段，自动识别城市内道路开挖、车辆违规停放、占道经营、游商小贩、乱堆物料等城管违规行为，基于CIM平台实现城管违规事件告警（含抓拍图片）、核实、任务派发、结果反馈、核验等一系列处置流程。

数字城管

CIM平台赋能城市建造

基于CIM平台，整合城市总规、控规、历史卫片等时空数据，实现规划一张图集成融合、展示，为城市开发建设决策提供一张蓝图支撑；同时，整合城区内各重大项目工程建设动态数据，实现在建重大项目的进度、安全、质量等直观展示和综合管控。CIM平台赋能智城市建造应用场景非常广泛，如“CIM+智慧工地”“CIM+施工三维BIM模型数字化审查”“CIM+竣工BIM模型验收备案”“CIM+智能建造成效分析”等等，它的广泛应用能够提高建筑生产效率，缩短生产周期，更好的把控生产成本，大幅减少资源损耗和降低碳排放。

城市建造规建管一体化沙盘

CIM平台赋能城市建造

基于CIM平台，整合城市总规、控规、历史卫片等时空数据，实现规划一张图集成融合、展示，为城市开发建设决策提供一张蓝图支撑；同时，整合城区内各重大项目工程建设动态数据，实现在建重大项目的进度、安全、质量等直观展示和综合管控。CIM平台赋能智城市建造应用场景非常广泛，如“CIM+智慧工地”“CIM+施工三维BIM模型数字化审查”“CIM+竣工BIM模型验收备案”“CIM+智能建造成效分析”等等，它的广泛应用能够提高建筑生产效率，缩短生产周期，更好的把控生产成本，大幅减少资源损耗和降低碳排放。

智能交通

CIM平台赋能招商引资

基于CIM平台，整合城区入驻企业信息，结合楼宇BIM，以三维可视化方式直观展示各楼宇入驻企业名称、企业信息、企业分布、产业占比，楼宇空置空间、招商情况、运营状况、存在问题等信息，并提供搜索工具和多维统计分析图表，方便城市管理者掌握各楼宇招商和入驻企业情况，有针对性制定招商扶持政策。

招商引资

小结

基于数字孪生的城市信息模型（CIM）不仅是新时期城市全面信息化发展的必然，而且是支撑城市全面智慧化发展的信息底座；以人为本的新型智慧城市不仅是新型城镇化发展的主旋律，而且是实现数字中国、智慧社会的重要途径。CIM 平台作为数字孪生城市建设的基础支撑，总体组成架构已较为成熟，随着数字孪生应用场景需求的不断深化，将会持续释放未来城市模拟仿真价值。将构建基础信息服务的CIM平台与强调人本应用的新型智慧城市发展有机结合，必将使得CIM发展更具有目标导向的支撑性，使得新型智慧城市的发展更具有基础支撑的生命力。

CIM赋能新型智慧城市的发展体现在多个维度，包括面向城市居民智慧化生活的多元信息集成、面向城市数字经济发展的多元信息共享、面向城市双碳目标的多元信息处理、面向城市综合治理智慧化的多元信息服务等。总体而言，新型智慧城市顶层设计方案要突出为人服务，深化重点领域智慧化应用，提供更加便捷、高效、低成本的社会服务；要明确推进信息资源共享和社会化开发利用、保障信息准确可靠、强化信息安全以及同步加强信用环境建设、完善法规标准等具体措施；要加强与国民经济和社会发展总体规划、主体功能区规划、相关行业发展规划、区域规划、城乡规划以及有关专项规划的衔接，通过信息化促进城乡统筹发展智慧化。

撰稿 | 鞠欢 清研集团智慧生态环境研究部研究员

编辑 | 李姝敏

图片 | 网络