关于省级CIM基础平台建设的思考

文｜奥格科技股份有限公司 许浩 张明婕 李珊珊

自2007年Khemlani 提出City Information Modeling(CIM)，即城市信息模型，直到2018年11月住房和城乡建设部将北京城市副中心、广州、南京、厦门、雄安五个城市列入运用建筑信息模型(BIM)进行工程项目审查审批和城市信息模型(CIM)平台建设试点城市[1]，标志着CIM 正式进入建设阶段。2020年，住房和城乡建设部、工信部等部门接连出台了《关于加快推进新型城市基础设施建设的指导意见》《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》等关于CIM 的一系列政策文件，各级政府高度重视并相继开展CIM 平台建设工作。而CIM 基础平台作为CIM 平台的基础支撑，是CIM 平台建设不可或缺的必要组成部分，住房和城乡建设部提出：构建国家、省、市三级CIM 基础平台体系，逐步实现城市级CIM基础平台与国家级、省级CIM 基础平台的互联互通[2]，由此可以看出，省级CIM 基础平台在三级体系中处于承上启下的作用，本文重点介绍省级CIM 基础平台建设的研究成果，为省级CIM 基础平台建设提供思路与建议。

1.省级CIM 基础平台建设目标与内容

1.1 建设目标

省级CIM 基础平台建设核心目标旨在为所辖城市实现智慧规划、建设、管理、运行提供一个基础架构和操作平台，提高统筹管理水平。

1.2 建设内容

CIM 基础平台建设目前以城市建设为主，省级CIM 基础平台建设仍处于起步阶段，笔者通过大量研究，认为省级CIM 基础平台主要内容包括：制定一套标准体系、建立一个数据库、搭建一个平台、突出在工改四个阶段的共性支撑应用。

1.2.1 一套标准体系

省级CIM 基础平台标准体系要结合国家和行业发展需求研究制定，包括基础标准、通用标准和专用标准。通过研究，笔者认为省级CIM 基础平台标准体系应包含《城市信息模型(CIM)基础平台数据共享交换标准》《城市信息模型数据治理与建库技术规程》《省级CIM 基础平台与国家级、市级CIM 基础平台的互联互通规范》《省级城市信息模型（CIM）基础平台运行维护管理办法》等标准规范，保障省级CIM 平台统一性、系统性与可持续性。

1.2.2 一个数据库

省级CIM 平台是统筹管理城市的操作平台，涉及经济、民生、社会等方方面面，而CIM 基础平台作为CIM 平台的底座，需搭建可以融合海量多源异构数据的CIM 基础平台数据库，支撑省级CIM 平台正常运行。

1.2.3 一个平台

省级CIM 基础平台是CIM 基础平台的核心，是融合各类CIM 数据，进行数据导入导出、数据转换、数据清洗及更新、模型处理及查询管理、数据共享和应用的系统[3]。经过研究大量CIM 基础平台，本系统需具备统一、规范管理海量多元异构数据，尤其是各类BIM 数据的能力；具备全生命周期BIM 模型归集，实现各类数据在项目、地块和模型之间互相关联的能力；具备模拟仿真展示城市地上地表地下、白天黑夜、阴晴雨雪、四季交替的能力；具备二次开发支撑的能力，足以支撑基于省级CIM 平台的各类应用场景。

表1 省级CIM 基础平台数据库数据类型

1.2.4 工改四个阶段的共性支撑功能

通过借鉴城市CIM 基础平台建设经验以及研究省级CIM 平台，认为省级CIM 基础平台可以拓展到工改四个阶段的共性支撑功能，既可以通过CIM 基础平台承载城市的存量空间，也能为城市增量空间高效率、低成本地接入CIM 基础平台提供助力。各阶段共性支撑功能见图1。

图1 省级CIM 基础平台工改四个阶段的共性支撑功能

1.3 总体架构

在住房和城乡建设部《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》中CIM 基础平台总体架构的基础上，笔者根据省级情况对其基础功能进行了延伸，认为省级CIM基础平台总体架构由部分设施层、数据层、服务层以及部分应用层组成。见图2。

图2 省级CIM 基础平台总体架构（虚线框区域）

2.省级CIM 基础平台建设关键环节

2.1 快速部署平台

省级CIM 基础平台部署分两种情况：一是政务外网部署。省级CIM 平台承载的不含敏感信息的数据，可直接部署在政务外网云平台上应用。二是政务内网、政务外网分别部署。对省级CIM 平台承载的各类涉密数据，政务内网部署包含敏感信息在内的全量数据CIM 平台，通过“数据交换前置机+单向光闸+数据交换前置机（出）”的方式将脱敏后的数据传输给政务外网CIM 基础平台，政务外网以同样的方式将物联感知数据、政务数据传输给政务内网CIM 基础平台，保证政务内外网两套基础平台除敏感信息以外的数据一致性。

2.2 获取底图数据

省级CIM 平台主要通过测绘采集（房屋建筑和市政设施普查）和数据利用两种渠道获取底图数据，包括卫星影像、DOM（数字正摄影像图）、电子地图、房屋建筑白模、房屋建筑规则批量化模型、道路、桥梁、综合管线、供水厂站符号化模型等基础时空数据、房屋建筑和市政设施在内的工程建设项目数据以及人口、经济等公共专题数据。

2.3 治理融合数据

省级CIM 平台获取的数据主要包括卫星影像数据、现状三维模型数据和BIM 模型数据，入库前必须进行数据治理。卫星影像数据通过大气校正、正射校正、影像融合、影像裁切等技术处理；现状三维模型数据中的倾斜摄影模型通过倾斜摄影技术，进行多视影像区域联合平差、多视影像密集匹配、数据表面模型生成，得到具有丰富地物侧面纹理及位置信息的倾斜模型数据；现状三维模型数据中的手工建模数据从模型面数优化、建筑外观细节的取舍、模型个数优化和贴图优化四个方面进行优化处理；BIM 模型数据通过轻量化处理、LOD 技术以及生成三维缓存等方式对其进行优化，提高省级场景下的加载速度，满足快速传输、高效显示、敏捷分析的性能需求。

数据治理后，通过统一时空基准、统一格式标准、匹配关联实体属性后方可接入数据库。

2.4 搭建数据库

省级CIM 基础平台建设需要融合海量大数据，因此，平台建设必须构建丰富的存储机制与多类型存储引擎，以此满足数据的高效存储、更新、计算需求。笔者通过实践及大量研究，针对省级CIM 基础平台数据库选型提出表2建议。

表2 省级CIM 基础平台数据库选型建议

2.5 管理数据资源

2.5.1 资源目录管理

以业务需求和服务应用为导向，基于数据资源有序汇聚和高效管理的需求，建议形成以金字塔形式大中小类的分层管理的数据资源目录，提供数据目录服务。

2.5.2 元数据管理

建议省级CIM 平台打造一套涵盖住建、规划、城市管理、水务等政务行业的关键业务元数据的管理体系，实现政府跨部门间数据汇集、清洗、融合等数据治理流程，形成标准统一的城市信息模型元数据资源湖。

2.5.3 专题图制作

更加形象的展示城市建设、运行、管理全场景，根据不同场景、不同领域的基础数据制作专题图，同时，根据设置的登录权限显示不同的专题图层。

2.5.4 资源共享与交换

省级CIM 平台需要开发接口服务和组件服务，对外提供结构化和非结构化数据，同时对接第三方机构。通过在线共享、前置交换和离线共享三种方式实现与各相关数据信息的有效关联、无缝对接和互相调用，增强数据资源的可用性和共享性。

2.5.5 资源更新与多版本管理

省级CIM 平台数据库要定期进行更新,主要有要素更新、专题更新、局部更新和整体更新几种方式。建议BIM 和GIS 数据通过版本升级进行更新，业务数据通过第三方系统进行更新。

2.6 数据查询与可视化

通过资源加载与集成展示、图属联动、空间属性查询与统计、多维空间计算与分析、多端多体验展示等技术实现省级CIM基础平台可视化与数据查询。

3.省级CIM 基础平台建设建议

3.1 摸清现状，把脉痛点

省级CIM 基础平台建设首要任务是梳理现状，包括省级相关政府部门的业务现状、信息化建设现状以及所辖城市CIM 基础平台建设现状，理清省级CIM 基础平台建设核心需求，为省级CIM 基础平台总体设计开好篇，打好桩。

3.2 顶层设计，合理建设

省级CIM 基础平台建设是一个系统工程，涉及到的政府部门管控环节、应用维度非常广泛，包括从前期调研、方案设计到平台建设再到项目交付运行全过程。因此，必须根据省级特色及要求，制定符合省情的《省级CIM 基础平台总体建设方案》，指导省级CIM 基础平台建设工作。

3.3 安全保障，稳定运行

省级CIM 基础平台是智慧城市操作系统的基础架构，必须确保平台的安全运行，因此要建立运行、维护、更新与安全保障体系，重点要做好系统运维管理与基础设施运维管理，保障CIM 基础平台网络、数据、应用及服务的稳定运行。