面向智慧城市的城市信息模型平台建设初探——以中新天津生态城为例

刘一氚，李晓源，董 平，马静丽，任志峰，陈 非

（1. 中新天津生态城建设局，天津 300480；2. 易智瑞信息技术有限公司，北京 100029）

0 引言

城市信息模型（CIM）以地理信息系统（GIS）、物联网（IoT）和建筑信息模型（BIM）等技术为支撑，整合城市二三维数据、地上地下数据、室内与室外数据、城市社会经济人文等公共专题数据、城市动态感知数据等多源数据，构建数字孪生空间有机体[1]。CIM覆盖和融合城市多层次多元信息，从而更精确地描述智慧城市，包括城市孪生模型、城市智能感知数据、城市基础空间数据、城市政务数据等[2]；涵盖地图、图表、音视频、文字等多种格式，经不同级别的提取特征和信息聚合最终形成CIM模型。

在智慧城市建设中，CIM平台建设覆盖城市信息模型融合、城市数据挖掘分析和CIM +智慧场景应用3个层次，如图1所示。（1）城市信息模型融合[3]。在场景上，CIM平台覆盖从单体建筑到社区、城管单元、城区、城市、城市群多种空间尺度以及地上、地下维度，并整合了城市智能感知数据的全空间数据信息模型。（2）城市数据挖掘分析。CIM汇聚了人工智能、大数据、区块链、AR/VR等新技术基础服务能力，全面实现城市智能化决策分析。（3）CIM +智慧场景应用。CIM平台全面服务社会生活、政府服务、城市管理、生态环境等方面的智慧化提升。3个层次体现了从数字城市到智慧城市的逐步递进，即从城市的数字化映射到智能化分析处理、反馈，再到城市的管理应用。

图1 CIM平台建设的3个层次

智慧城市建设涵盖城市智能交通、安全管理、规划国土应用、市政设施管理等各个方面，均需要智慧化的决策平台进而辅助城市管理。CIM将物理现实城市与数字孪生城市联通，如何服务智慧城市，如何成为智慧城市管理的辅助决策平台，并为提升城市管理水平提供创新型手段，是本文的探讨重点。

本文从CIM的定义和内涵出发，阐释了CIM与智慧城市的关系。以住房和城乡建设部系列指导文件为建设依据，重点探讨了智慧城市建设中的CIM平台建设重点，并结合中新天津生态城的CIM平台建设实践，从标准规范、底板中心建设、数据治理、可视化引擎、查询分析与模拟、运维管理等方面对CIM基础平台的架构和建设内容进行了总结。结合智慧城市“CIM +应用”的建设，全面介绍了CIM平台如何服务智慧建设，并对CIM平台未来更好服务智慧城市建设进行了展望。

1 CIM平台建设政策背景

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、雄安新区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。2020年9月，发布《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》。2020年底，住房和城乡建设部等6个部门联合提出《关于加快推进新型城市基础设施建设的意见》和16个试点城市，其中CIM平台建设作为“新城建”七大内容之一被放在首要位置，其重要性可见一斑。2021年6月，住房和城乡建设部办公厅印发《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则（修订版）》。2022年1月，住房和城乡建设部发布行业标准《城市信息模型基础平台技术标准》，自2022年6月1日起实施。城市信息模型为实现城市数据大脑提供了有效途径[2]，对打通传统智慧城市中的“信息烟囱”“数据孤岛”、解决现阶段智慧城市建设存在的诸多问题具有重要意义。

2 CIM平台建设的主要内容

面向智慧城市的CIM平台，能够将CIM涉及的各类信息进行统一表达，通过对城市场景、信息的分析，以时空为枢纽对CIM进行统一的组织管理，形成数字孪生城市的数字底板。CIM平台能够让城市决策者总览城市规划、建设、管理、运营情况[4]，并为会商决策提供支撑。CIM平台建设至少包含以下5个方面内容。

（1）三维模型搭建。提供快速搭建三维模型的方法，将城市的历史二维数据通过建模方法快速搭建为三维数据，降低数据的获取成本。

（2）三维数据治理与管理。提供集成的三维数据格式，能够将城市的现状三维数据进行统一管理，消除软件格式和版本产生的“信息孤岛”问题。

（3）城市数据底板。提供一套城市数字底板，支持城市三维数据、实时物联网数据（水电气物联监控数据、摄像头数据等）、城市二维空间数据等各类数据的接入和管理。

（4）全息融合平台。提供一个具备各类能力的平台，能够搭建虚拟仿真、孪生的数字化城市，并能够实时反映城市的运行状态。

我们风尘仆仆辗转沿海城市，荣幸拜访多家企业，也深深难忘此次经历。多想时光再慢些，珍惜共处时光，又多想未来快快到来，因为那将是我们的时代，也是中国的未来。

（5）协同运行支撑环境。提供一个协同的运行支撑环境，能够支撑开展业务应用，在数字底板上进行城市规划、建设、运营等各类应用。

3 中新天津生态城CIM平台建设实践

2021年，中新天津生态城CIM平台试点建设获得批复，生态城以工程建设项目审批制度改革、“多规合一”为切入点搭建了CIM平台。重点聚焦跨部门CIM平台治理及智慧建设、智慧规划、智慧房屋、智慧土地、地下管线、智慧工地等八大发展领域，推进完善基于CIM的智慧城建协同治理体系及跨部门的协同深化建设。

中新天津生态城CIM平台的建设目标是支撑生态城建设业务全过程流转的CIM完整平台；打造反映生态城建设过去、现在和未来全时域的智慧建设应用场景；建立覆盖生态城全空间的三维数据底板，服务生态城整体智慧城市建设。具体建设规划包括以下三个方面内容。（1）在多层级安全访问机制下，建设具有智慧规划和智慧建设能力的全过程CIM平台。（2）打造生态城智慧城市“1+3+N”框架体系下的“智慧建设”应用场景，全时域展示生态城建设的过去、现在和未来。（3）建立覆盖生态城全域的三维数据底板，为生态城智慧城市建设提供开放共享的全空间基础支撑。

3.1 生态城CIM基础平台建设

中新天津生态城CIM基础平台建设依托成熟的二三维一体化GIS平台GeoScene，有机融合BIM、物联网智能感知、大数据挖掘、微服务架构等技术，实现CIM多源数据的融合治理、多维可视化、开放接口、管理运维等功能建设[5]，为城市从平面到立体、地上到地下、GIS到BIM、室外到室内、静态到动态多维度全生命周期管理提供从数据到服务到功能的全方位能力。不断地全要素迭代、全开放赋能各行各业，最终形成超越真实城市的数字超级系统，与真实城市共同演进，全面赋能智慧城市规划、城市建设、城市管理、城市运营、城市服务等一系列智慧城市应用。中新天津生态城CIM基础平台界面如图2所示，主要包括以下6个方面建设内容。

图2 中新天津生态城CIM基础平台界面

（1）CIM底板数据中心。具有时空基础数据、资源调查数据、规划管理数据、工程建设项目数据、公共专题数据和物联网感知数据[6]的大数据库，提供原始数据、治理中间成果数据及最终成果数据的存储和管理。

（2）CIM汇聚与治理平台。提供海量多源异构数据接入汇聚、数据三维建模、数据清洗治理和数据综合管理的工具，实现三维城市数据的全生命周期管理，保证数据的鲜活性。

（3）CIM全息城市展示。进行全域空间数据的可视化展现，提供海量数据的高效查询检索、多维度多指标统计和各类空间分析能力。支持从建筑单体、社区到城市级别的模拟仿真能力，从而为城市设计、绿色建筑、智慧社区、智慧管网、海绵城市等典型场景应用提供支撑。

（4）CIM共享服务中心。通过开放账号、开放服务和开放平台的方式，为其他部门业务和应用建设提供数据资源和开发接口，支撑智慧城市的“CIM +应用”。

（5）CIM运维管理中心。面向平台系统管理人员提供的管理界面。提供组织机构管理、角色管理、用户管理、统一认证、资源管理、资源监控、日志管理等功能。

（6）CIM平台标准规范。通过制定数据标准规范、服务标准规范及运行维护标准规范，指导CIM基础平台的建设和管理。

3.2 生态城“CIM+”智慧城市应用

生态城CIM平台建设以服务智慧建设全生命周期业务为牵引，建成了系列智慧应用系统，实现智慧建设业务CIM全支撑。

3.2.1 智能土地储备管理系统

智能土地储备管理系统依托CIM平台，结合土地储备管理业务，实现储备土地空间可视化、土地状态监管及土地信息查询与统计功能，满足招商引资、临时用地业务审批和清退流程管理、合作区功能变化流程管理、土地开发周期预警监管、土地巡查监管的生态城土地使用状态展示以及地籍可视化展示等业务办理要求。

3.2.2 智慧规划系统

智慧规划系统主要通过获取的多元数据资源支撑城市监测评估，实现规划指标监测，同时建立城市规划分析模型，以辅助城市规划决策。通过多视窗联动等可视化方法进行规划方案比选，同时通过发布规划方案鼓励公众参与规划，统计群众建议。该系统依托CIM平台，对接其三维底板数据中心，支撑生态城规划建设管理数字化和智慧化。

3.2.3 智慧建设信息系统

智慧建设信息系统以CIM平台为基础，对建设计划的申报、编制、调整、进度执行、资金拨付与工程变更等各个阶段进行管理，如图3所示。综合分析项目建设分布与进展情况、资金计划与固定资产投资完成情况，通过项目分布位置图、资金投入分布图、项目类型分布图、建设过程热力图等展现模式，动态实时反映建设项目的进展情况。

图3 智慧建设信息系统

3.2.4 智慧房屋管理系统

智慧房屋管理系统基于CIM平台中的基础地理信息数据与空间信息数据，在提升房屋管理系统基础上，整合房屋基础信息和小区大门出入信息，建立房屋安全监测系统。以此为数据基础，叠加与房屋相关的土地、销售和租赁价格数据，建立房地产预警预控指标体系，自动进行宏观比对与预警，构建房地产预警预控系统。建立配套项目管理系统，对配套项目计划、配套费收缴、配套项目过程监管和配套项目验收等方面进行综合管理，实现生态城配套项目的统一管控。

3.2.5 智慧工地管理系统

中新天津生态城智慧工地平台是围绕人员、机械、环境、安全等业务场景，初步建设具备数据处理、分析、预警、展示功能的智慧工地管理平台，主要包括人员管理（人员实名制模块）、施工机械、施工安全（视频监控模块）、环境监测、服务等内容，如图4所示。

图4 智慧工地管理系统

3.2.6 绿色建筑能耗监控系统

绿色建筑能耗监控系统实现生态城绿色建筑建设规模、星级比例及绿色建筑技术的统计；实现天津生态城的项目级和城区级常规能源和可再生能源数据分析；分析项目级和城区级能源消耗水平、能源消耗结构、能源消耗趋势、排名对比，实现与国家和地方对标等功能；同时可以对建筑的能耗及机组的运行数据进行动态监测，为项目运行提供更好的支撑。

4 结语

新型智慧城市是为了适应新型城镇化发展的需要，加快推进信息化、城镇化、工业化、农业现代化融合，提高城市治理能力和治理水平的必由之路。通过对CIM平台不断实践及“CIM +应用”的全方位探索，CIM为智慧城市建设提供了完整、精细、准确的信息；通过大数据、人工智能、云计算、物联网等技术结合，借助业务模型、计算模型、情景分析、仿真分析等技术手段，诊断与识别城市发展运营面临的问题，并多种途径分析与解决问题，为城市的健康发展提供科学合理的决策[7]，为城市管理者提供了新技术支撑下的智慧化决策平台。

CIM平台建设必将为提升城市管理水平提供创新型的手段，极大推动新型智慧城市建设方法的探索和城市智慧化建设迈上新台阶。