2018年11月住建部发函，将北京城市副中心、广州、南京、厦门和雄安新区一同列为CIM平台建设的试点。从这一刻起，CIM开始真正走入大众视野。两年多过去，几个试点已经相继完成CIM平台建设。2021年两会，在全国范围内建设CIM平台更是被写进“十四五”规划中。时至今日，全国各地都在如火如荼地开展CIM平台建设，俨然已经成为风口。
那到底什么是CIM？广州市住建局在BIM审图标准里给出CIM和CIM平台的官方定义：城市信息模型 city information modeling（CIM）：以建筑信息模型（BIM）、数字孪生（Digital Twin）、地理信息系统（GIS）、物联网（IoT）等技术为基础，整合城市地上地下、室内室外、历史现状未来多维信息模型数据和城市感知数据，构建起三维数字空间的城市信息有机综合体，并依此规划、建造、管理城市的过程和结果的总称。 城市信息模型基础平台 basic platform of city information modeling：以工程建设项目业务协同平台（“多规合一”业务协同平台）等为基础，融合二三维空间信息、建筑信息模型（BIM）、物联网感知信息，提供三维可视化表达和服务引擎、工程建设项目各阶段信息模型汇聚管理、审查与分析等核心功能，提供从建筑单体、社区到城市级别的模拟仿真能力，支撑智慧城市应用的信息平台。根据上述定义不难看出，CIM的核心是GIS、BIM和IOT。雷军说过：“站在风口上，猪都能飞起来”，而离CIM风口最近的行业无疑是GIS。早在CIM概念出现之前，GIS行业已经开发众多诸如智慧城市、智慧园区、智慧社区之类的三维GIS平台，其中同样能够承载GIS、BIM和IOT等等数据，满足各种规划、决策和管理的应用。站在风口，除了欣喜与激动之外，也不能缺少反思。一方面，GIS从业者必然是CIM建设的主力军，可CIM平台和以往建设的三维GIS平台有什么异同？另一方面，其他行业也想借CIM东风扶摇而上，他们的涌入必然会对GIS人形成一定的冲击。在机遇与挑战并存的CIM时代，什么是GIS的核心价值？什么又是GIS人的核心竞争力？本文将从这些问题出发尝试进行探讨，不敢保证给出正确的答案，但求引发更多同行加入思考，权当抛砖引玉。
三维GIS平台和CIM平台都能承载GIS、BIM和IOT数据，也都能满足相关行业的应用需求。单从这一点刊，似乎两者没有区别。毕竟，三维GIS平台先于CIM平台出现，是CIM平台的前辈，而CIM平台是三维GIS平台发展到特定阶段的迭代产物。两者的共性很多，但抛却共性来看，CIM有着自己的特点：
尺度 CIM是城市信息模型的缩写，正如其名字所定义的，其尺度必然是城市级。因此，以往那些园区、社区级的三维GIS平台，在尺度上就不符合CIM的定义。粒度 BIM是CIM的核心数据之一，相比较于三维GIS数据，其粒度更小，达到构件级。一堵墙，一把椅子，甚至一个门把手都可以是对象。粒度小必然会导致对象多，从而增加数据存储、管理和应用的难度。广度 CIM平台需要同时承载GIS、BIM和IOT三种数据，而这三种数据又可以进一步细分：GIS数据就包括：影像、矢量、模型（倾斜、体数据）；BIM数据包括：模型数据和属性数据；IOT数据包括环境检测数据和视频数据。从空间上分，可以分为室内与室外、地上与地下。可见，CIM需要承载的数据范围非常广维度 在空间维度上，GIS和BIM属于三维数据；在时间维度上，传感器总是按照特定采样频率不停地采集各种数据。CIM平台综合GIS、BIM和IOT，故而CIM平台具有四个维度，即空间+时间。密度 BIM数据与三维GIS数据的最大区别之一就是密度差异。三维GIS数据虽然数据量也很大，但是数据量与面积是正相关的，单位面积下的模型密度差异很小。相比之下，BIM数据是纵向分布的，往往会在很小的一块地面上集中大量的模型。CIM平台本质是一个“数据”平台，只有能够承载种类众多的数据，才可能在此之上开发相关应用。上述五个“度”都是围绕数据分析，我也一直认为CIM平台建设最核心的问题是如何承载城市级数据量的空间数据。然而，从目前看到的案例而言，没有任何一个“CIM”平台真正达到城市的标准。
前面分析过GIS的核心价值，现在我们来谈机遇。国家从政策层面支持CIM平台建设，对GIS行业无疑是重大的机遇。简单而言，我觉得建设CIM对GIS行业而言有三个影响：
出圈的机会 无论承认与否，GIS专业、行业都还比较小众。对大多数人而言，GIS可能只是中学课本里的3S之一，再没有更多的认知了。现在国家开始建设CIM平台，即使是外行人看到新闻，哪怕只是简单的介绍，也在不停地增加GIS知名度。令我很诧异的是，前一阵子接受一位高中生家长的咨询，他说GIS专业很有前途，决定让孩子大学报考GIS专业。这位家长并非圈内人士，相信他身边也没有圈内人士，否则也不会在网络上找陌生人咨询。我愿意相信他是从媒体上了解到国家建设CIM平台的新闻，进而才发现GIS专业，并决定让孩子将来投身这个专业。促进行业发展 GIS专业比较悲哀的一点在于，开发能力强的学生很多都转行去互联网了。毕竟，上班就是为了挣钱，而GIS行业薪资待遇竞争力一直不强。现在国家要全面建设CIM平台，企业能有更多的项目创收，员工的收入自然也会跟着水涨船高。高收入吸引高级人才，高级人才促进行业发展。行业向上发展，企业才能够承担员工的高薪，从而形成良性的循环。带动科研进步 GIS属于工具学科，与行业发展联系还是比较紧密的。行业向前发展必然会遇到问题；科研人员替行业解决问题可以拿到更多的经费。细看国内几大GIS企业，哪一家的背后没有高校背景？事实上，这些年三维GIS的发展是比较缓慢的，倾斜摄影问世这么多年，仍然残留很多技术问题，至今也没有得到真正的突破。充足经费的加持，有望能够吸引更多研究者投入CIM研究中，解决长久积攒的难题，促进理论和应用的进步。
“机会只留给有准备的人”，要想抓住机遇，就得明白自身的核心价值。前一阵子聆听一次行业会议，最大的感受就是大家都在夸自己的系统渲染效果多么好，雨雪烟雾各种特效亦真亦幻。比较有意思的是，一场会议下来，大家展示的系统看着都是一个味道，可见底层都是同一家的引擎。GIS行业追求渲染质量的原因大概有两个：市场竞争的结果 大多数用户不懂技术，只能从表层进行好与坏的判断，结果自然是越漂亮的系统受到的评价越高。企业为了满足用户的需求，不断地提高渲染质量，进而带动行业走向如今的局面。避重就轻的选择 三维GIS现在最大的问题不是好不好看，而是承载力不足的问题。连城市级的数据都渲染不好，更何况省级，甚至国家级，全球级？克隆地球终归只是一厢情愿而已。或许是知道这些问题不好解决，转而寻找其他的卖点，开始吹嘘三维场景的渲染质量。我一直认为GIS行业用游戏引擎开发三维平台的方向是错误的。GIS的空间思维能够将数据与空间关联，从空间的角度管理、分析数据，从而挖掘出对用户有用的信息。从二维发展到三维，GIS的可视化能力无疑得到极大地增强。我们能够把现实世界克隆到计算机中，所以提出“数字孪生”的概念。但GIS绝不是给那些“数字孪生”平台提供一个数据底座，充当背景墙的角色。当一个三维GIS平台失去分析能力，那所剩下的只是一个粗制滥造的“3D 游戏”而已。可悲的是，GIS现在连三维数据的承载也没做好。本来倾斜摄影数据就已经让三维GIS引擎摇摇欲坠，现在加上BIM数据，更是雪上加霜。不说别的，随便一栋高一点的建筑物，现在哪个GIS平台能把它的BIM数据完整加上来？GIS的核心价值是什么？这是一个复杂的问题。作为一个多学科交叉产生的新学科，其自身并没有深刻的理论基础，一直以来作为工具促进其他专业的发展。这一点从GIS专业发表的论文就可以看出来，但凡有人在顶级的期刊上发表论文，其内容很少是关于GIS本身的理论与方法，而是利用GIS在别的领域做出什么成果。从内部来看，GIS人也不团结。作为交叉学科，GIS有太多研究方向，不同方向之间就如同两个专业一样陌生。当GIS开始做三维、做视频，就有圈内人士批判这不是GIS的本职工作。可GIS要是永远守着那一亩三分地，每年这么多毕业生靠什么就业呢？我觉得GIS的核心价值是数据和分析。数据是GIS的根本，可以说整个GIS专业的理论和方法都是围绕数据建立起来的；分析则是GIS的饭碗，从空间维度对数据进行分析，发掘有价值的信息，从而促进其他行业发展，这正是GIS的价值体现。数据与分析缺一不可，没有分析的数据是死数据；没有数据的分析是空中楼阁。只有当两者相互结合，才能焕发出光芒，体现出价值。当然，这里说的分析不仅仅是传统的空间分析算法，而是应该在其基础之上，全面发展出三维GIS空间分析算法体系，以各种三维数据为基础，必然可以使得很多在二维空间不可能完成的分析变成现实。然后这些分析算法将扩展GIS的应用领域，不断地增加GIS的实用价值。
CIM对GIS行业是机遇，对其他行业也可能是机遇。蛋糕摆在桌上，自然每个人都想分一块。随着国家政策的推出，很多圈外公司已经开始进入这个行业。或通过和GIS公司合作，进行优势互补；或自行研发，踌躇满志，向市场推出自己的产品。这其中站在最前列的当属游戏公司和游戏引擎公司。EPIC通过和ESRI、超图、Cesium三家行业头部公司合作，推出UE4插件使得GIS数据能够利用UE4的强大渲染能力提高三维场景的渲染质量。前两天，万众期待的UE5终于推出体验版。与UE4不同，UE5设计之初就考虑支持GIS数据。UE5推出一种全新的数据管理和流送系统——世界分区（World Partition）。使用世界分区功能后，世界场景会以单个持久关卡的形式存在，并且场景会被划分成数个网格，数据会根据你的需求进行局部加载。以单个关卡加载完整的世界场景，这不就是三维GIS引擎吗？世界分区中的网格不就是地图格网吗？相信在UE5正式问世之后，EPIC将以更加独立的姿态重新进入GIS行业。虽然“三维GIS”的名字里带有“GIS”，但是GIS在这个专业里的存在感很弱。以倾斜摄影为例，可大致分为：数据采集、建模、优化和渲染。其中，采集属于摄影测量的领域；建模的理论和方法源于计算机视觉和计算机图形学；模型优化和渲染属于计算机图形学的范畴。因此，除非研究方向本来就是三维GIS的学生，其他GIS的学生无法进入这个行业，也无法解决这个行业面对的问题。即使是专门研究三维GIS的学生，进入行业之后，大多也在做着非常表层的工作。我经常有种感觉，在三维GIS行业，GIS专业的学生除了懂地图投影、空间坐标系之外，似乎没有别的优势。但GIS人也不该气馁，更不应该转行。你眼中别人的长处并没有你想象的那么光鲜亮丽，其背后可能也是一堆窟窿。游戏渲染的速度快、画面美，但是场景小；电影动画渲染的场景大、画面美，但是速度慢；GIS渲染的场景大、速度快，但是画面不够美。游戏引擎确实渲染效果好，可那也是有代价的，代价就是无法承受大数据量。因此，游戏引擎决不是三维GIS的救世主。同时，发现自身的核心价值，去解决那些只有GIS人才能够解决的问题，而不是拿自己的短处去和别人的长处比。在CIM时代，我觉得GIS人应该从底层开始发力。建立CIM数据模型 能够同时存储GIS、BIM，甚至IOT数据。GIS领域现在有CityGML，BIM领域有IFC，但两者都无法同时满足CIM的需要。国内在三维GIS方向的应用已经站在世界前列，如果能够推出一个面向CIM的数据模型，势必能够从理论和应用上都能超越西方。研究三维GIS空间分析算法 GIS的空间分析能力一直是其最核心的价值之一，GIS从二维发展到三维，并不是单纯地把二维的空间分析算法照搬到三维，而应该去思考在三维空间中有哪些全新的空间分析算法，以进一步拓展GIS的应用领域。研究CIM数据索引 要想利用好种类繁多、体量巨大的空间数据，离不开空间索引的支持。GIS领域已经有很多空间索引，例如四叉树、八叉树、R树、KD树等等。每种索引都有各自适用的情况，也有自己的不足。那能否有一种空间索引能够完美支持所有的空间数据，且能够同时满足空间查询与实时渲染的需求呢？研究三维模型的表达方式 地图是对现实世界的抽象，点、线、面的符号使得在有限的幅面能够承载丰富的信息。从二维到三维，似乎在一夜之间把所有的抽象都丢了，一切都是三角面片。相比较于二维时代，三维GIS能够承载的数据范围急剧减少。三角面片绝不是实景三维最终的表达方式，而应该出现一种类似空间矢量的东西，或许几个线框就能够替代原来的成千上万的三角形。通过这种更紧凑的方式来表达三维场景，极大地降低三维模型的数据量，从而使得“克隆地球”不再只是一个理想。当然，以上只是我结合自身工作提出的一些想法，或许不够成熟，但我相信在CIM时代存在很多需要GIS、只有GIS人能够解决的问题。解决这些问题，我们GIS人才能体现自身的价值，才能在CIM建设中不被淘汰。
如果从本科入学开始算，不知不觉间已在GIS圈十多年。从本科时期迫切地想要转行，到研究生期间慢慢产生兴趣，乃至现在投身到GIS行业。这期间的心路历程或许是很多GIS人的缩影。本科班里不到三十人，如今还留在GIS行业的已然寥寥。回想当初选择留在GIS行业，无非是想学有所用，不愿丢下多年的积累罢了。对于GIS而言，CIM是一个机遇。希望借着这个风口，能让更多人了解GIS、学习GIS、发展GIS；希望借着这个风口，能让更多GIS应届生选择留在GIS行业、建设GIS行业；希望借着这个风口，能让更多GIS企业推出更多真正具有自主产权的三维GIS产品。最后，希望五年之后，这股风能够继续吹，而且吹的越来越大！
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