CIM赋能城市“规、建、管” ——国图智慧城市全空间基础框架介绍

随着城市精细化管理的推进和5G、物联网、大数据等前沿技术的普及，实时、海量、并发的时空大数据场景越来越丰富，智慧城市建设也迎来了新一轮的发展，三维空间的有效感知与实景可视化、宏观与微观场景的融合应用成为新型智慧城市发展新风向。城市信息模型（City Information Modeling，简称“CIM”)，是以城市信息数据为基础，建立起三维城市空间模型和城市信息的有机综合体。从范围上讲，CIM是大场景的GIS数据+小场景的BIM数据+物联网实时监测数据的有机结合。基于BIM和GIS技术的融合，CIM将数据颗粒度精确到城市建筑物内部的单个模块，实现了地上、地表、地下，过去、现在、将来全时空信息的城市全尺度的可视化表达，为城市综合管理和精细治理提供了重要的数据支撑。

为进一步满足智慧城市发展新需求，南京国图信息产业有限公司（下文简称“国图信息”）以已有的智慧城市产品体系为基础，融合基础地理、业务专题以及智能感知数据，通过GIS、BIM、IOT技术的有效融合，构建城市全空间资源池，搭建城市级全空间基础框架，面向城市各部门按需提供数据、功能、接口、交换共享、入口门户和运维管控等在线服务，实现城市地理信息的准确定位、有机整合、深度利用，从而在根本上满足本地经济社会与资源环境的协调发展、社会公众生产生活日益增长的基础地理信息需求，加快智慧城市总体建设进程。

国图信息智慧城市全空间基础框架主要包括“一框架”和“多应用”：“一框架”主要以CIM数据“一体化管理、全空间表达、标准化共享”为建设核心，“多应用”是基于基础空间框架搭建服务于城市规划、建设、管理的典型示范应用。

一框架

CIM数据一体化管理、全空间表达、标准化共享

1. 一体化管理

基于统一的数据标准，融合整理基础地理、业务专题以及智能感知数据，构建CIM数据中心，形成“框架统一、逻辑一致、数据分级、互联互通”的城市空间资源服务体系，并通过数据管理中心和服务管理中心实现对CIM数据和服务的一体化管理。

构建CIM数据中心

基于统一的数据标准，对相对独立、较为分散的数据进行梳理、提取、转换、入库、性能优化及轻量化处理，构建二三维一体化空间数据库，建立起面向各专题的数据在线服务和更新机制。

图1 CIM数据中心构建

图2 数据全景

数据管理中心

通过数据管理中心可实时展示CIM数据概况，包括总览、各专题及各部门数据统计，也能查看单个数据的基本信息并对其预览、下载，各部门可以根据数据涉密情况进行专题数据的权限控制。

图3 数据中心

服务中心

通过服务中心提供包括服务信息编辑、查询、预览、权限管理以及监管等功能，以实现各类二三维空间服务的统一管理、数据与应用之间的有效串联。

图4 服务中心

2. 全空间表达

智慧城市全空间基础框架以基础地理信息为载体，融合各类城市专题和感知信息，构建城市一张图，并结合城市规建管对于空间应用的需求提供可视化展示、二三维空间分析及专题统计能力，以实现CIM数据的可看、可用。

全要素可视化
大场景，多模式

在一个场景，面向不同业务需求，提供多种可视化模式：二三维一体化、地上下一体化、室内外一体化。

图5 二三维一体化（二维、精模、倾斜摄影、点云）

图6 室内室外一体化（BIM）

图7 地上地下一体化

结合数据特点定制其表现形式：点状图层用聚合的方式展示、地理实体用实体树展示。

图8 聚合展示

图9 实体树管理

通过三维动态标注、特效来提升整个场景的可视化效果。

图10 动态标注

图11 三维特效

全要素图属联动

城市一张图中各类二三空间对象[基础地理、业务专题以及智能感知]均与其相关业务属性、照片及监测数据关联,并能够进行全要素全文检索、业务属性查看、监测数据接入。

图12 图属联动展示

多维度空间分析

结合业务需求提供服务于城市规划、建设、管理的多维度空间分析，以辅助各个局办日常业务开展。

借助叠加分析、天际线分析、可视域分析等可以辅助城市规划，例如拆迁评估、规划方案的评估、城市部件模拟布设等。

图13 叠加分析

图14 天际线分析

图15 可视域分析

借助填挖方、坡度分析等可以辅助城市建设中建设项目成本或者选址合理性评估。

图16 坡度坡向分析

图17 土方量分析

多层级统计

各个业务部门可以结合业务需求，根据行政区划、业务字段进行统计条件自定义，平台会结合图表、行政区划以及空间对象进行多层级、多维度统计展示。

图18 点要素统计（地灾边坡）

 图19 面要素统计（水库）

图20 三维对象统计（建筑物）

3. 标准化共享

通过建立统一的服务共享机制，提供资源注册、管理、申请、审核全流程一站式服务，以实现CIM数据的跨部门共享。

图21 服务共享机制

同时，平台可结合业务应用需求按需共享二维空间数据、精模、倾斜摄影、点云等数据——可以根据指定空间范围或者业务需求实现空间数据自定义裁剪或筛选，使得空间数据共享更加高效且贴近业务需求。

图22 精模按需组装

图23 二维按需组装

平台支持各类主流技术框架，提供web端、移动端、大屏等多端API，可满足多样化的场景应用需求，为构建多维度多端的空间应用提供有效支撑。

图24 多端应用

多应用

服务于城市全生命周期管理

智慧城市全空间基础框架服务于城市全生命周期管理，通过打通城市规划、建设、管理的数据壁垒，实现跨部门业务集成和数据实时互联，集数据展示、事件智能预警、辅助决策分析等能力于一体，为政务应用可看、可用、可思考提供资源和能力支撑，促进城市科学规划、高效建设、精细化治理，确保城市安全、有序运行。下面分别从城市规划、建设、管理三个业务领域，结合我们的项目实践，举例说明智慧城市全空间基础框架在城市各个环节的应用。
1、城市规划

从多类规划一体化展示、规划辅助分析、城市设计等方面构建城市规划相关典型应用，为城市部件模拟布设、设计方案比对评估等提供辅助支撑。

图25 多类规划一体化展示

图26 规划助手

2、城市建设

以二三维场景为基础，融合重点项目位置、建筑信息模型（BIM）、属性信息、审批进展、影像资料、视频监控等信息，对城市重点项目多源信息一体化展示和建设进度全流程监管，以实现对重点项目建设的精细化管理、科学性管控，加快重点项目建设进度。

图27 重点项目可视化

3、城市管理

在城市管理相关的公共安全、生态环境、智慧园区（社区）以及城市地下空间管理等多个领域均可基于智慧城市全空间基础框架，融合业务专题和感知数据，快速构建GIS业务应用。

图28 公共安全（三维安保指挥调度平台）

图29 生态环境（辅助决策平台）

图30 智慧园区（可视化大屏）

图31 城市地下空间管理（三维管线管理应用）

国图信息全空间基础框架，实现了城市级海量CIM数据一体化管理和全空间表达，提供城市多维度展示和分析能力，按需共享资源，辅助二三维空间应用的快速搭建。产品的全面升级促进了资源的集约化利用、城市精细化治理，提高了数据使用价值，推动了城市管理水平和政府行政效能提升。在新型智慧城市与“新基建”的双重浪潮下，我们将不断推进产品建设优化，构筑新型智慧城市发展基石，赋能城市全生命周期管理。

本期供稿：智慧应用软件中心 刘婷婷 刘冰

本期责编：陈磊 王静

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