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    干貨!一篇文章讀懂CIM系統價值與核心架構模式

    干貨!一篇文章讀懂CIM系統價值與核心架構模式

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    01 CIM的起源


    從上世紀90年代開始,中國的城市管理信息化領域引入了GIS技術作為基礎工具,并以此提出了城市網格化管理的理念,緩解了城市管理粗放、公共領域缺少管理的局面,取得了良好的效果,極大推進了城市管理精細化和規范化。城市管理者們在城市網絡基礎上,將城市信息進行業務化分類,為城市信息的融合奠定了基礎,并開始地理信息共享平臺的探索與建設。


    從2010年開始,城市信息化的概念也由"數字城市”向“智慧城市”升級,首先是 3DGIS技術發展迅速,城市的空間表達由二維向三維化升級,通過3DGIS展現城市立體全貌,提供一個比二維地圖更加精細的時空應用支撐。城市信息關聯到精細的三維對象上,為多個行業提供了更加直觀與精細的應用場景。



    在應用維度升級的同時,隨著行業應用的深入和信息采集維度的豐富,行業應用逐步由單個應用向跨業務的綜合應用發展,應急救援等需要整合多個行業信息的綜合業務也可以快速構建,而支撐多行業綜合應用的時空信息云平臺也成為城市建設的新熱點和新方向。


    近年來,隨著物聯網、大數據技術的興起,信息資產已經成為社會管理的核心,城市智慧化的管理愈發需要跨部門、跨領域的信息融合。無論在城市生活還是城市管理中,能夠支撐信息融合與信息挖掘的技術也愈發重要,城市的規劃、建設、運營都將基于新的信息技術,圍繞信息的采集、融合和應用而呈現新的發展動力與發展模式。


    02 CIM的概念


    信息的實時性提高與智能化程度提升,都推動城市由物理世界向虛擬世界映射,數字驅動實體向著新的發展方向前進。城市信息化形成全要素采集、全專業建模、全生命周期管理、全空間數字化管理、全場景支撐的建設理念,城市信息模型(City Information Modeling,CIM) 的概念也正是在這樣的行業發展中被提出。


    03 CIM的政策依據


    2021年3月,《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》第十六章中提出,“完善城市信息模型平臺和運行管理服務平臺,構建城市數據資源體系,推進城市數據大腦建設。探索建設數字孿生城市?!泵鞔_提出了數字城市建設中要重點發展城市信息模型平臺與數字孿生城市,CIM建設成為國家城市治理體系和治理能力現代化的目標和方向之一。



    國家各部委近年來也發布政策標準,引導城市信息模型平臺的建設落地。



    04 CIM的特點與價值


    CIM目前重要的建設內容,是通過構建一個基于三維數字空間的現實城市數字化版本,成為連接城市現實世界與數字虛擬世界的橋梁。為城市提供全空間、全要素、全專業、全流程和全生命周期的城市數字化管理能力。這個數字化的版本,稱為CIM基礎平臺,也是未來新一代信息基礎設施。


    01 CIM基礎平臺的特點


    傳統的GIS技術支撐建設的數字城市,其城市信息管理粒度最大到城市的大型部件。CIM基礎平臺引入BIM信息后,城市信息管理的粒度從建筑整體延伸到了建筑構件,從而能夠構建從城市宏觀布局到微觀部件的完整全面的城市信息框架,為城市精細化治理提供了數據基礎。


    住建部發行的《城市信息模型基礎平臺技術標準》中對CIM進行了明確的定義:城市信息模型,是以建筑信息模型(BIM)、數字孿生(Digital Twin)、地理信息系統(GIS)、物聯網(IoT)等技術為基礎,整合城市地上地下、室內室外、歷史現狀未來多維信息模型數據和城市感知數據,構建起三維數字空間的城市信息有機綜合體。


    三維數字空間城市信息有機綜合體,就是將 BIM 在建筑領域設計、施工、運營一體化的全生命周期管理的理念應用到城市中,將以 BIM 技術提供的城市微觀信息與 GIS 技術為基礎的城市宏觀場景信息進行融合,并將城市交通、人群、資金等等動態信息進行結構化整合,形成一個能夠同步反映城市完整現狀,并且對城市發展進行預測與研究的信息巨系統。



    02 CIM基礎平臺的價值


    1.CIM是空間智慧引導城市發展的切入點


    CIM通過支撐構建數字化虛擬城市,實現對物理城市的映射、監管、分析和模擬,是我國數字社會建設中數字驅動發展的建設理念的具體落地實現。


    借助對空間對象的分析與挖掘能力,CIM在數字空間中構建城市的信息化模型,通過空間技術對信息的分析、挖掘,能夠在數字空間中對現實世界的狀態發展、變化趨勢、管理響應等進行判斷與預測,從而能夠準確地把握城市發展,指導制定城市運維管理政策與手段,減少現實中的試錯成本,實現將數字成果映射到現實世界,再將數字成果反哺現實世界的雙向驅動,達到城市數字驅動發展的戰略目標。


    2. 城市現代化治理需要CIM的空間智慧服務


    城市現代化治理中數字治理能力建設是核心和關鍵。數字治理能力是面向城市不同管理領域、管理模式和管理手段的信息化能力的全面升級,利用數字技術通過對城市信息的采集、存儲、計算和程序,實現監控城市運行狀態,預測城市發展動向,維護城市穩定運行。


    城市數字治理能力的核心是城市空間數字化能力的構建,而CIM建設是城市空間數字化能力的基礎支撐與具體實踐。CIM平臺的總體建設目標,是通過構建城市基礎設施數字化資源庫,城市設施與業務建模,城市時空信息分析與挖掘能力,在統一的框架下實現城市信息共享互通,支撐城市跨部門、跨層級、跨區域的整理能力,為城市現代化治理提供城市空間的全面表達能力,城市信息挖掘的空間分析計算能力,提升城市治理的數字化水平,最終服務于城市現代化治理的總體目標。


    05 CIM基礎平臺生命力的“3-4-5”


    城市管理數字化與智慧化提供持續的生命力由三項關鍵技術、四項創新理念,以及兩者結合形成的CIM五項基礎核心能力提供。


    01 三項關鍵技術


    BIM+GIS+IoT是CIM平臺建設的基礎能力支撐。


    GIS提供城市大尺度空間內的地形地貌、構造布局信息的管理與應用能力,BIM提供城市微觀尺度下的部件與構件信息的構造與管理能力。通過 BIM+GIS,整合城市地上 / 地下、室 內 / 室外的空間數據體系,實現宏觀 / 微觀一體化的管理、展現與分析應用,結合 IoT 技術對城市信息的多維度實時采集,實現歷史現狀未來多維多尺度信息模型數據和城市感知數據和融合,最終構建起三維數字空間的城市信息有機綜合體,并依此推動城市規劃、建造、管理的新模式。


    四項創新理念


    02 CIM平臺是城市數字治理現代化管理理念的落地和創新。


    1. 城市信息集成創新,通過構建城市全生命周期的數據,記錄與挖掘城市成長信息,形成跨行業、跨領域的城市信息集成新模式與新理念。


    2. 城市狀態表達創新,通過構建城市全時空數據模型,讓城市多維度信息能夠在三維數字空間中進行融合,實現城市信息的新的表達形式。


    3. 城市管理方法創新,通過采集構建城市全要素、全專業數據,為城市搭建“建-管-養-運”的信息化模型與業務規則,實現城市數字化精確管控。


    4. 城市信息共享創新,通過采集城市運營全過程數據,支撐成果管理各項業務的開發與協同,促進城市支持信息的全面開放。


    03 五項核心能力


    在關鍵技術支撐和創新理念的指導下,CIM形成聚合、表達、服務、呈現與分析5項核心能力,為城市數字孿生建設提供了基礎和支撐:


    1. 全要素數字化表達能力:對城市空/天/地、室內/室外、 地上/地下的全要素采集、數字化建庫,實現二三維一體化、時空一體化城市數字底板。


    2. 數據融合與建模能力:在城市全要素數字化基礎上,以城市時空數據為主要索引,建立跨行業數據模型,實現城市全要素、全過程、一體化的時空數據體系。


    3. 可視化呈現能力:對城市全貌大場景到城市細節的一體化多級別渲染;提供空間分析、大數據分析、仿真結果等多主體可視化能力,支持大屏、網頁、移動端等多種顯示場景。


    4. 空間分析計算能力:是指基于城市三維模型,針對具體業務指標建立分析模型,進行空間數據相關計算、分析、展示的能力。


    5. 數據服務共享能力:基于CIM的全要素時空數據資源和跨行業建模與分析能力,以數據信息服務的方式提供各業務使用,支持更為精確全面的呈現和表達,更準確地實現動態監測、趨勢預判等功能。


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    (編輯:奚雅青)


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    [責任編輯:Susan]

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