基于CIM 的智慧城市大数据平台建设及应用研究——以南京市南部新城为例

孙宏军 何勇 马云桥

(1.南京市南部新城开发建设（集团）有限公司；2.南京市南部新城开发建设管理委员会)

南京市南部新城地处南京主城东南，毗邻南京南站，规划建设范围19.8 平方公里，其中核心区约10 平方公里，主要是空军大校场机场搬迁释放的主城唯一可供成片开发的空间，其发展定位为“长三角中央活力区、都市圈超总集聚区、现代化主城新中心”。南部新城作为南京市的重要功能板块，承担了大量新技术试点和示范，是中芬低碳生态试点示范区，江苏省综合管廊、海绵城市试点区域，也是江苏省绿色建筑和生态城区区域集成示范和南京市BIM 和CIM 试点片区。

在新城建设过程中，海绵城市、综合管廊、绿色建筑、智慧城市等新理念和新技术的应用，有助于高标准打造绿色、宜居、韧性城市。研究表明，智慧城市建设能够助力城市高质量发展[1]，具体包括提高城市安全水平[2]、促进低碳经济发展[3]、提升应急管理能力[4]和协调治理能力[5]等方面。因此，在新城开发过程中要同步推进智慧城市建设，才能构筑新时代宜业宜居的“人民之城”。随着南部新城智慧城市大数据平台的建设和运行，在城市开发、招商、运营等方面发挥的作用越来越明显，有力保障了城市可持续运行和高质量发展。本文结合南京市南部新城智慧城市建设的实践，研究了智慧城市大数据平台的实施模式、平台构建以及相关创新应用等方面。

1.创新建设实施模式

1.1 坚持顶层设计引领

为保证南部新城智慧城市建设兼具前瞻性、实用性和科学性，南部新城管委会深入研究国家新型智慧城市、新城建等相关政策，调研北京通州副中心、雄安新区、上海临港新城等新城区智慧城市建设特点和实施路径，结合南部新城发展规划，逐步形成了以“数字孪生智能新城”为建设目标，以全域物联感知夯实数字基础、虚实交融打造数字孪生城市、智能大脑构建现代化治理能力为主要内容的南部新城智慧城市顶层设计。

如图1 所示，通过顶层设计研究，确定了南部新城智慧城市建设的战略发展定位和建设目标；明确了主要建设内容和重点项目；论证了成立合资公司、购买服务等多种建设运营模式的优缺点；分析了新城基础设施建设和社会治理的时序特点，规划了智慧城市建设的3 个阶段；以及从完善保障机制上提出了成立由管委会领导牵头的智慧城市专责机构负责协调推进智慧城市建设协调工作，为南部新城智慧城市建设落地奠定了良好基础。

图1 南部新城智慧城市顶层设计技术路线

1.2 弹性化定制智慧城市服务

在顶层设计明确建设目标、重点项目的基础上，为更好的推进智慧城市落地，南部新城管委会创新提出了政府购买服务的建设模式，招募总集成单位负责智慧城市各类应用服务的投资、建设、运营一体化工作；成立智慧城市推进工作组负责智慧城市建设、运营过程中的方案审查、服务质量、服务费审核和绩效评价，实施流程按照“四步两控”，即智慧城市服务的形成过程分为需求确认、方案编制、服务实施和服务运营四个步骤，管委在需求确认和方案审查这两个步骤加以审核，具体如图2 所示。该模式探索形成了以政府为主导，以总集成单位为实施主体，以“按需购买服务”为主线的智慧城市建设模式。

1.3 试点项目协同推进

南部新城作为南京市重要功能板块承担了大量试点项目建设，是江苏省综合管廊试点、海绵城市试点、中芬低碳生态试点示范城市、江苏省绿色建筑和生态城区区域集成示范。试点项目体现了智慧、绿色、集约、共享、韧性等新城市发展理念，考核指标既包括项目建设过程中的新技术应用，也对项目的长期运营提出了要求。南部新城智慧城市建设以试点项目的全生命周期运营管理为突破，申报并承担了住房和城乡建设部“基于5G 网络和CIM 的智慧城市系统构建与服务体系研究”科技示范项目，推进智慧城市大数据平台建设，构建了智慧水务、智慧管廊等应用场景，形成了一批实用、管用、好用的建设成果。

2.智慧城市大数据平台

南部新城是南京市BIM 和CIM 试点片区，试点任务要求建设三维可视化CIM 平台，探索建设智慧城市基础性平台。南部新城以CIM 平台为基础，融合物联网感知中台、视频智能分析中台等构筑城市大数据平台，并打造“规划、建造、运管”三类智慧应用场景，形成从支撑平台到前端应用的智慧城市建设体系。

2.1 智慧城市大数据平台构建

智慧城市平台是多业务、多系统的集成，南部新城智慧城市建设在总结“三融五跨”方法路径的基础上，按照“一网统管”的建设目标和“强化数字基础设施-不断夯实数字底座-高效赋能智慧应用-实现事件闭环管理”的实施路径构筑智慧城市大数据平台，平台总体分为物联感知终端、城市数底座和城市运营管理三层，具体架构如图3 所示。平台支撑了南部新城开发建设和运营管理等各项工作。

图3 南部新城智慧城市大数据平台架构图

（1）全域感知夯实数字基础

物联感知终端层，将区域内包括道路交通、桥梁状态、灯杆设施、地下管网、海绵城市、综合管廊、园林绿地、垃圾分类监测、能源供应等10 类市政实施加装物联网感知终端，打造融合基础设施，实现南部新城区域内全覆盖的感知体系。

（2）虚实交融打造三维数字底座

数字底座层，通过共享共建接入南京市CIM 基础平台，将市政道路、综合管廊、地下管线、学校、社区中心等各新建项目的BIM 纳入平台，叠加城市既有建筑、地上地下设施的BIM 信息；在CIM 基础平台基础上叠加物联网感知平台，融合设备感知、城市运行、交通出行等实时动态数据，构建起三维数字空间的城市信息模型，实现BIM 数据、GIS数据、IOT 数据的统筹汇聚，作为映射“物理世界”和“数字世界”的核心枢纽；数字底座的上层建设数据中台，按照城市开发建设和运营管理的事件类型配置智能算法，例如“未戴安全帽”“路面抛洒滴漏”等事件的识别，按照规划、建造、运营等多主题数据清洗和转换，汇聚并整合各类数据形成基础库、主题库、业务库，打通横向跨业务领域、纵向跨职能边界的数字化基础设施，支撑从宏观到微观、静态到动态的业务场景应用，筑牢南部新城数字底座。

（3）数字底座助力现代化城市建设管理

依托智慧城市大数据平台打通规划、建造、管理的数据壁垒，改变传统模式下规划、建设、城市管理脱节的状况，将项目的规划设计、建设管理、竣工移交、运营维护各阶段的BIM、IOT 以及人员、设备、制度等各类信息进行有机融合，实现工程项目规、建、管、用一体化管理，突破各专业管理和应用的壁垒，打造现代化城市建设管理模式。

2.2 基于智慧城市大数据平台的应用

2.2.1 赋能城市规划与招商管理

依托大数据平台，融合多规合一数据、管控要素、城市精模、地下空间和历史文化资源等数据，通过二三维的方式，展示用地规划、土地出让、历史建筑、地下空间规划等情况；通过地下管线、地质资料等各专项数据的融合为地块开发提供服务；通过各阶段模型的迭代更新呈现城市生长。

围绕南部新城商务商贸总部经济为核心，文化创意和智慧健康为特色的“1+2”产业体系，基于数字底座打造招商一张图，如图4 所示，通过三维场景可视化展现“一轴、一廊、两核、四区”的产业布局，统筹配置医疗、教育、文体、社区等配套设施，通过各类项目BIM 分层展示招商载体，打造室内漫游、实景看房、配套分析等功能，全面展示载体招商业态及全生命周期信息，提高载体招商吸引力。

图4 南部新城智慧招商系统

2.2.2 推进智慧建造全生命周期数字化管理

智慧建造系统如图5 所示，其功能既包括对单体工程项目的全生命周期数字化管理，也包括南部新城整个片区的安全环保管控，具体包括：一是推进智慧工地建设，采用大小工地结合的方式，围绕“人机料法环”五大要素，通过AI 和IOT 等技术手段识别吸烟、未戴安全帽、消防通道堵塞、电动车违规充电、渣土车辆未冲洗、扬尘超标等问题，助推绿色施工、安全施工。二是加强区域环保管控，通过5G 无人机、工地扬尘监测、环保微站等手段，打造网格化管理、无人机巡检等管控手段，实现“多维度、多场景”联动管控模式，实时掌握、管理全域环境质量状况。三是探索BIM 在优化设计、项目管理、指导施工等方面的应用。通过集成BIM和CAD 图纸，实现项目的文档管理、图纸检查、管线优化、净高优化等；基于BIM 实现钢桁架等重难点的可视化技术交底；利用基于BIM 的4D 模拟技术，实现项目的计划模拟和进度管理，通过与现场进度情况的比对进行进度预警。

图5 南部新城智慧建造系统

2.2.3 助力城市大物业智慧化管理

以城市大数据平台为基础，通过精准的位置信息、空间状态的实时感知和大数据智能分析，建立人员、车辆、事件的集中调度管理机制，实现南部新城城市管养、秩序巡查和空间经营的智慧化、节约式管理。以智慧水务为例，如图6所示，对管养作业车辆安装GPS 定位系统，管养作业人员提供带有GPS 定位和实时报警功能的胸牌，实时掌握车辆、人员实时位置及运行轨迹，实现作业的智能调度和数字化考核；围绕内河水体、泵站以及调蓄池等海绵设施，加装水质、水位、流速、监控等传感设施，融合城市水体的监测、调度和管理，建设涵盖管网、泵站、内河、外河的“监测-预警-处置”一体化管控体系，实现引补水调度-水环境治理和城市管网-调蓄池联动的监测调度防汛机制。

图6 南部新城智慧水务系统

3.结语

南部新城管委会以习近平总书记提出的新城市发展理念为指导，认真贯彻中央和省、市关于新型智慧城市建设工作的要求，结合实际情况积极探索出以CIM 为核心，围绕新城区建设运营全生命周期打造“规划、建造、运营管理”三方面应用的智慧城市建设体系，奠定了新城区现代化治理的数字基础，为新城区智慧城市建设提供了样板。未来，南部新城将继续深入探索新型智慧城市建设，打造智慧文旅、智慧出行、智慧能源等更多场景，为城市治理与民生服务赋能，不断提高市民的获得感和幸福感。