突破"BIM+GIS+IOT"技术瓶颈，融合城市地上下等多源大数据构建数字孪生城市
一
概述
MapGIS城市信息模型（CIM）基础平台（以下简称“MapGIS CIM平台”），突破“BIM+GIS+IOT”技术瓶颈，融合城市地上下、室内外、历史现状未来多尺度、多粒度信息模型，汇聚城市建设、运行、发展与更新的多源实时全量大数据，构建数字孪生城市四维空间底座。
MapGIS CIM平台采用开放和敏捷扩展的云端一体化软件架构，能充分衔接利用现有智慧城市建设成果，提供BIM构件、二三维空间数据和物联感知实时数据的大规模场景化承载渲染能力，全空间地上下一体化空间分析能力和地理大数据智能仿真决策能力，赋能城市“规、建、运、管、服”跨行业多场景应用融合与业务协同，实现城市过去可追溯、现在可感知、未来可推演的“超能力”，助力城市高质量可持续发展。
二
软件架构
MapGIS CIM平台以数字孪生城市总体规划为蓝图，搭建业务与数据、技术、应用有机耦合的开放可扩展架构；以数据融合为主线，实现基础地理信息、三维模型数据、规划现状数据、运管业务数据、实时感知数据等城市全量信息的匹配关联与组织管理；立足全空间GIS，聚合“GIS+BIM+IOT”服务，构建全域全时全空间、动态立体、信息丰富的智慧城市数字底座。MapGIS CIM平台主要由CIM数据管理平台、CIM统一服务门户、CIM可视化分析“一张图”、运维管理平台和平台开发接口组成，平台总体架构如下图所示成。
三
特色功能
BIM与GIS无缝融合，支持三维场景一体化高效渲染和空间分析
提供多种BIM数据导入方式，实现BIM模型和地理空间场景的精准匹配，属性的无损集成
针对BIM数据纹理精细复杂的特点，提出了模型轻量化、LOD、实例化与分块结合的渲染策略，实现BIM模型高性能渲染
基于BIM数据自身的特性，提供专业的的射线分析、动态剖切、属性查询等功能
IOT数据动态汇聚，提供多样化实时计算、分析挖掘和动态展示能力
支持多终端多协议传感器信息的动态接入，如视频摄像头、手机信令、GPS/北斗、RFID、SCADA等
支持监测目标的实时态势感知和历史数据分析，包括监测信息读取、统计、位置追踪、分布、判定等
基于三维场景，实现实时数据的多样化动态展示，如视频投放、动态聚合和实时轨迹等
城市信息全量接入，构建“空中+地上+地表+地下”的全空间数据体系
具备城市全量多源异构数据汇聚融合能力，兼容国内外多种时空数据标准（M3D、BDS、GPS、IOT协议标准等），全面支持智慧城市“全空间”、“二三维”、“动静态”的基础地理、公共专题、行业专题、物联感知、互联网数据接入 ，通过多源异构数据的存储一致化、结构一致化、时空一致化以及规则一致化，构建“空中+地上+地表+地下”的全空间数据体系，为城市提供完整统一的三维空间数字底板。
数据引擎以“空间码“为链，通过同一空间单元全时序追踪、全业务关联，实现城市数字空间 “一码智治”。
创新三维数据服务，支持城市级海量三维数据的高效渲染和多维可视化表达
创新三维数据交换格式M3D，针对全空间数据范围广、类型多、体量大、精度高的特点，对海量三维数据进行网格划分与分层组织，采用流式传输模式，实现了三维数据多端一体的高效解析和渲染。
支持差异化渲染优化策略，基于场景裁剪、纹理压缩、几何纹理合并，多级LOD等策略，实现大场景下三维数据的快速可视化。
支持GIS+VR/AR，提供身临其境的全空间三维浏览和互动，支持空间查询、量算、导航等功能。
基于虚幻引擎，实现地理场景三维特效展示，为城市规划仿真和模拟，提供沉浸式的高质量渲染体验。
地上下一体化分析，助力跨行业多场景应用融合
支持地上下一体化的通用分析功能，如天际线分析、阴影率分析、射线分析、动态剖切等，为城市规划建设、基础设施管理等提供立体、动态的空间辅助决策。
同时，融合地学大数据智能提供专业的三维分析工具，实现地下空间适宜性评价、资源量估算、地温地热分析、地面沉降模拟、水流向分析、水污染模拟等，辅助城市空间规划、环境监测和保护与资源的开发利用和保护。
城市智能运营中心（IOC）
城市智能运营中心基于CIM平台提供三维实景、室内外、地上下一体化的地图场景，实时接入汇聚各部门业务数据、实时感知数据，动态监测城市运行指标，实时感知城市运行状态，实现城市运行一张图态势感知、 一张网监测预警、一键式应急联动、一盘棋管理决策，有效提升城市综合治理水平。
智慧园区
以BIM、GIS、IOT等技术为基础，整合地上、地下、室内、室外、现状、未来、多维的信息模型数据以及园区安防、能源、交通、仓储等感知数据，构建起三维数字空间的园区信息有机综合体，支持园区安全生产态势实时感知、基础设施智能化运维、产业配套精细化服务。
智慧规划
以三维地理场景为基础，以人-地-房空间关联大数据为核心，计算学位压力、床位压力、车位压力等，分析公共配套设施需求，开展地块筛选和合规性审查，模拟公共服务建设成效，实现智能化规划选址。
数字建造
融合城市地上建筑景观模型、地下地质构造模型、管线模型等构建透明城市，实现城市建筑设施、资源、地质环境的准确三维立体表达，辅助建设工程从规划建设用地选址、工程勘察评估、建设工程监管，到建成后建筑资产管理、楼宇运行监测等全生命周期的精细化、智能化监管决策支撑。
基础设施管理
依托CIM基础平台，汇聚和整合城市管网管廊、燃气热力、供水排水、城市照明等市政基础设施数据，实现对市政基础设施的一张图运行、一张表监测、智能化巡检。提供管线漫游、开挖分析、流量分析和隧道分析等三维模拟分析方法，辅助基础设施动态监管、精细维护和决策分析。
城市公共安全态势感知
依托CIM平台，接入多渠道安全感知数据，全面掌握城市安全相关信息，实现公共安全事件的可视化指挥调度与应急处置。同时，结合大数据研判分析、人脸识别、大数据比对分析、AR实景指挥等多种手段提升公共安全管控智慧化水平。
五
应用案例
武汉天河机场智慧机场
天河机场AGIS平台基于MapGIS CIM平台将机场航站楼、机坪、管线等机场建筑物、构筑物、基础设施基于真实空间位置进行数字化呈现，并实现实时信息的监测与展示，以二三维一体化展示方式，实现数字机场管理，提供方便快捷的机场设施运维管理，畅通旅客流和航班流，使得旅客出行体验、运营效率得到大幅度提升，高效支撑机场数字化转型建设，使机场变得“智慧”。
北京亦庄智慧园区数字化支撑平台
北京亦庄智慧园区项目已建成安防、能源、消防、物业、设施、安全生产等数十种物联网系统，各系统独立运行，中地数码为亦庄建设基于GIS的数字化支撑平台，构建园区楼宇、设施二三维空间数据体系，为园区所有业务系统、物联感知系统提供统一的空间技术底座，实现园区基础设施与服务的可视、可管、可控。
济南城区轨道交通四维可视化信息服务平台
济南城区四维可视化信息系统平台融合地表地形、地铁模型、建筑模型、水流模型、管线模型等，突破了20余种大规模三维模型构建在同一场景下展示的难题，实现全空间一体化、实时动态、人机互动、虚拟现实（AR/VR）的多维场景展示和分析，为济南轨道交通全域线网编制、规划设计、施工建设和运营维护等各阶段工作提供动态、立体决策支持，助力济南建成以泉水保护和地下空间利用为特色的智慧城市。
来源：中地数码MapGIS
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