“1+1+N”：国地科技城市信息模型（CIM）基础平台建设与实践
导 读
城市信息模型（CIM）基础平台（以下简称“CIM基础平台”）作为城市规划、建设、管理、运行工作的基础性操作平台，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。通过建设CIM基础平台，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。
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建设背景
1.1 国家政策要求
2021年3月，第十三届全国人民代表大会第四次会议表决通过《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》，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。
随后，为贯彻落实《国务院办公厅关于以新业态新模式引领新型消费加快发展的意见》（国办发〔2020〕32号）部署要求，国家发展改革委、自然资源部、住房和城乡建设部等28个部门和单位联合印发了《加快培育新型消费实施方案》（发改就业〔2021〕396号），提出要加强新一代信息基础设施建设，推动CIM基础平台建设，支持城市规划建设管理多场景应用，促进城市基础设施数字化和城市建设数据汇聚，推动城市发展和建设管理智慧化。
此外，由住房和城乡建设部、工业和信息化部、中央网信办联合印发的《关于开展城市信息模型（CIM）基础平台建设的指导意见》（建科〔2020〕59号）明确要求，在2021年底前，要启动省级CIM基础平台和省会城市、部分中小城市的CIM基础平台建设，初步建成国家、省、市三级CIM基础平台体系。
1.2 地方政策要求
为深入贯彻落实党中央、国务院建设“网络强国、数字中国、智慧社会”等战略部署，推动“新城建”、“新基建”有序发展以及城市建设管理转型升级，广东省、云南省、重庆市、江苏省、浙江省、江西省等十余个省市纷纷出台相关文件，明确启动CIM基础平台建设，加快CIM基础平台与智能建造、智慧物业和城市运行管理等领域的融合应用，打造城市综合管理服务平台，推动城市运行“一网统管”。
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建设实践
2.1 CIM基础平台
2.1.1 总体框架
国地科技积极响应国家及行业发展需求，遵循“统筹规划、小步快跑、重点突破、稳步推进”的总体建设原则，在集成倾斜摄影、遥感影像、BIM模型等多源异构数据，构建三维城市数字底板的基础上，以“BIM+GIS+IOT”技术融合为抓手，搭建了上下贯通、多元应用的CIM基础平台。同时，以地方信息化工作痛点难点为目标，瞄准问题，抓紧关键，研发多类“CIM+应用”系统，为城市综合管理多场景应用融合和跨行业业务协同提供基础支撑，助推城市治理的科学化、精细化、智能化。
2.1.2 关键技术
（1）GIS引擎+游戏引擎混合架构驱动多维场景应用
创新性采用“双引擎”支撑模式，兼顾GIS引擎的定量化分析能力和游戏引擎的高效动态渲染展示能力，实现GIS数据的高仿真可视化与查询分析有机融合。
（2）大体量BIM模型极限压缩技术
面向几何信息和非几何信息拆分、几何信息轻量化处理、最大限度保留原生模型信息等技术瓶颈，采用先进的三维模型格式对转换后的BIM模型进行极限压缩，实现BIM原生模型轻量化后的无差别展示应用。
（3）三维全景视频融合技术
运用自动投影、校准、畸变矫正等摄像测量学算法，将相邻摄像头传输的视频画面进行无缝拼接与融合，从而实现对重点区域整体现场的全景、实时、多角度监控。
2.1.3 平台特点
（1）全要素、全过程、全空间高精度数据汇聚与共享
集成基础地理、卫星遥感、规划成果、地下管线、工程建设项目、施工建造、社会经济人口等海量数据，并基于模型要素编码，建立“城市-社区-地块-建筑-户型”关联机制，形成多维联动、全空间要素汇聚的城市立体空间数据底板，可实现从城市全貌大场景到局部细节的直观展现，以“所见即所得”的方式对城市自然环境、街区样貌、建筑设施、交通路网等进行数字化、可视化呈现。
城市面貌立体展现
（2）多场景、多维度实时动态分析与模拟
基于CIM基础平台一张底图，提供二三维缓冲分析、叠加分析、天际线分析、通视分析、色彩分析、剖面分析、裁剪分析、开挖分析、碰撞分析等空间分析工具，支持基于分析工具箱进行个性化定制所需的分析工具。同时，还可通过数据建模、空间分析、事态拟合等方式对城市规划、设计、管理方案进行模拟仿真和推演，为城市规划设计、应急处置、交通路网建设、无人驾驶车辆训练等方案评估和优化提供可量化、可视化的分析、实验手段。
淹没分析
剖面分析
裁剪分析
（3）融合兼容、开放灵活，可与城市已有系统/平台实现互联互通
基于网络应用程序接口（Web API）或软件开发工具包（SDK），国地科技CIM基础平台提供各类平台开发接口，可实现以CIM基础平台为底板的各类信息系统/平台的融合共享和高效对接，以支撑新型智慧城市各类行业应用，主要包括开发指南、示例DEMO、接口列表、二次开发等功能模块。
2.2 CIM+应用
CIM基础平台作为新型智慧城市的基础性、关键性支撑平台，需面向城市建设、城市综合管理、城市应急管理、交通、水务、教育、医疗等领域搭建丰富多元的“CIM+应用”系统，加强对各智慧应用系统的统筹融合与衔接，推动城市各行业、各部门的数据共享和业务协同，形成互联互通的智慧应用体系，实现基于CIM基础平台的城市规划、建设、管理、运行全生命周期业务深度融合，支撑城市的数字化、智能化、智慧化运行管理。
如“CIM+城市综合管理”，基于CIM基础平台集成城市各智能设施的物联感知数据，构建城市管理的“神经中枢”，可实现对城市交通、能源、生态环境等领域运行态势的实时监测，使之可感、可知、可控，以提升城市运行管理水平和应急处置能力，让城市运行更安全、可靠。
城市综合管理
智慧管网
智慧水务
智慧环保
2.3实践案例
国地科技深耕国土空间治理行业十余载，已形成“ABC+3S”的自有核心技术体系，具备“智慧+”集成统筹与多场景应用能力和“规划+”空间治理全生态链服务能力，长期为客户提供智慧城市集成产品、新测绘、行业信息化产品、国土空间规划、自然资源调查评价与利用、国土整治与生态修复等技术服务，业务区域覆盖全国。
在CIM类课题研究与“CIM+应用”系统建设等方面，已积极承担了《面向新型智慧城市的城市信息模型（CIM）平台研究与开发》《基于CIM的城市体检评估关键技术研究与开发》等国家级科研项目，以及《江苏省南京市运用建筑信息模型系统(BIM)进行工程建设项目审查审批和城市信息模型平台(CIM)建设试点项目——总体设计》《湖北省武汉市二三维一体化报建方案辅助审查系统》《广东省廉江市新型智慧城市一期工程EPC总承包项目》等多个“CIM+总体设计”、“CIM+建设应用”、“CIM+规划应用”和“CIM+智慧城市”建设项目，开展科学规划编制、智能审查审批、精细空间治理、智慧城市决策等多元“CIM+应用”实践，为规划编制、规划审查、城市治理等领域提供多维信息化技术支撑。
其中，《集成BIM与 IOT的城市信息模型构建关键技术及典型应用》科研项目荣获“2020地理信息科技进步奖”二等奖；《廉江市新型智慧城市一期工程EPC项目》获“2019中国智慧城市优秀应用成果（案例）”优秀奖。
江苏省南京市运用建筑信息模型系统(BIM)进行工程建设项目审查审批和城市信息模型平台(CIM)建设试点项目——总体设计
湖北省武汉市二三维一体化报建方案辅助审查系统
湖北省荆州市城市设计成果一张图系统
广东省廉江市CIM基础平台
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结语与展望
随着信息技术的发展迭代及感知设备网络的逐步完善，CIM基础平台将极大限度的实现BIM模型与物联网感知数据、互联网大数据等数据资源的关联关系，打造完善集聚丰富三维信息模型与人口流动、产业集聚、交通运输、人类行为活动、房屋产权等城市运行数据一一关联的实时三维城市实景数字底板，支撑城市空间治理手段不断革新、城市运维管理模式不断创新，实现“城市-区域-社区-楼栋-户”从面到点、由点及面多层级、多维度的新型智慧城市运营管理新模式。
国地科技以国家政策发展要求为指引，聚焦智慧城市、智慧园区、智慧教育、智慧文旅、智慧工业、智慧交通、智慧环保、智慧应急等行业场景，深入研究设计单位、审批部门、监管部门等不同主体下的业务需求，充分发挥自主可控技术研发核心优势，积极探索建设基于CIM基础平台的多元化“CIM+应用”系统，构建以CIM基础平台为底板，各示范应用协同治理的信息化服务体系，助力提升城市空间治理与社会治理的现代化。
责任编辑：林冬娜、方明光
图片来源：国地科技
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