由CIM到城市地下空间的数字孪生研究
基于CIM_的城市规划辅助决策系统研究与实现
Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第07期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.07.034基于CIM的城市规划辅助决策系统研究与实现谢梓威1，郭登亮2，赵遐龄3（1.湖南畅图信息科技有限公司，湖南长沙410221；2.湖南省地质地理信息所，湖南长沙410008；3.湖南省水文地质环境地质调查监测所，湖南长沙410100）摘要：研究了基于CIM（City Information Modeling，城市信息模型）的城市规划辅助决策系统实现的关键技术，包括模型轻量化、场景优化与加速绘制及基于空间的规划分析算法技术；介绍了系统的总体架构，以及一种适应规划业务需求的数据库设计。
在系统实现方面，介绍了场景组织浏览、景观视线分析、规划方案评审及规划辅助分析等模块的实现。
实践表明，该系统在城市规划决策中具有较高的可行性和实用性。
关键词：CIM；辅助决策系统；城市规划；地理信息系统中图分类号：TU984；TP311.52 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）07-0123-03城市规划的决策是一个复杂的过程，需要考虑环境、经济、社会等众多方面。
传统的城市规划决策方式主要依靠二维图纸和简单的工具，具有一定的局限性，难以满足复杂城市规划的需求。
CIM是以BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）、GIS（Geographic Information System，地理信息系统）、IoT（Internet of Things，物联网）为核心组成的信息技术综合体，可以对城市进行全时空、多尺度的数字化表达[1]。
CIM技术可以提供包括地理空间数据、建筑数据、环境数据等全面的数据支持，同时还可以通过虚拟可视化的方式，呈现城市规划的效果和影响，帮助决策者更好地理解城市的状态和发展趋势。
城市信息模型（CIM）在城市规划设计中的研究与探索
城市信息模型（CIM）在城市规划设计中的研究与探索摘要：本文通过城市信息模型，实现各级各类空间规划在编制、审查、决策、实施等全过程的数字化应用，利用大数据分析、计算、模拟，挖掘数据价值，为城市规划设计提供模拟支持，为规划实施提供检测评估，为政府决策提供科学依据。
关键词：城市信息模型；应用场景；城市规划一、前言近年来，党中央和国家部委在全面深化改革会议工作中要求统筹各类空间规划，全面推进“多规合一”战略部署。
按照“一张蓝图、一个平台、一套机制”总目标，将国民经济和城乡规划、土地利用规划、生态环境保护规划等多个规划，基于空间分布协调。
本文将按照“一张蓝图、一个平台、一套机制”的总体目标，探索城市信息模型（CIM）在城市规划设计中的应用。
通过CIM城市模型，实现各级各类空间规划在编制、审查、决策、实施等全过程的数字化应用，利用大数据分析、计算、模拟，挖掘数据价值，为城市规划设计提供模拟支持，为规划实施提供检测评估，为政府决策提供科学依据。
二、CIM概述为规范城市信息模型（City Information Modeling，CIM）基础平台建设和运维，推动城市转型和高质量发展，住房和城乡建设部在结合广州、南京、雄安新区、厦门、北京城市副中心五大CIM试点城市工作的基础上，2020年9月正式发布《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》，明确了CIM、CIM基础平台及相关概念的定义。
其中，城市信息模型指以建筑信息模型（BIM）、地理信息系统（GIS）、物联网（IOT）等技术为基础，整合城市地上地下、室内室外、历史现状及未来多维多尺度信息模型数据和城市感知数据，构建起三维数字空间的城市信息有机综合体。
城市信息模型基础平台是在城市基础地理信息的基础上，提供从建筑单体、社区到城市级别的模拟仿真能力，是城市规划、建设、管理、运行工作的基础性操作平台，是智慧城市的基础性和实体性信息基础设施。
三、基于CIM的城市规划设计基于城市信息模型基础平台，整合各级各类空间规划成果，形成空间规划“一张图”。
探讨智慧城市背景下城市信息模型(CIM)平台的建设发展策略
探讨智慧城市背景下城市信息模型 (CIM)平台的建设发展策略摘要：进入二十一世纪以来，随着我们国家经济社会的发展和科学技术的不断进步，数字经济已经成为全球经济发展的新动力。
在此背景下，催生新兴产业发展，已经成为加快传统产业转型升级的主要措施之一。
在现代数字化转型背景下，城市信息模型平台已成为收集城市全生命周期海量数据、服务城市精细治理、支持智慧城市建设的新手段。
笔者结合多年工作经验，深入分析和探讨了智慧城市背景下城市信息模型(CIM)平台的建设发展策略，希望可以给相关专业人员提供借鉴与参考。
关键词：智慧城市；城市信息模型；发展策略1城市信息模型的基本内涵1.1城市信息模型的基本内涵2019年3月，住房和城乡建设部发布了《工程建设项目合作平台技术标准》（CJJ/T296-2019），作为CIM第一份公开提案。
本研究首先讨论了CIM的定义和内涵。
一般来说，CIM应该建立在城市基础地理信息的基础上，集成3D数字模型，如构建BIM模型和基础设施，以表达和管理城市的历史、现状和未来的3D空间综合模型。
从内涵上看，CIM既是一个模型，也是一个平台。
2020年9月，住房和城乡建设部发布了《基本CIM平台指南》，提出了“CIM”和“基本CIM平台”的定义，并将CIM分为“模型”和“平台”两个含义。
(1)CIM表达的“孪生城市空间信息模型”针对我们国家而言，城市是一个极为复杂的系统，涉及到了人口、土地和基础设施、政府资源等多种要素。
CIM模型主要体现在城市空间各要素的高精度CIM模型表达上，也体现在城市层面众多模型的多源集成分析技术上。
从技术上讲，CIM模型是基于云计算的大3DGIS+小数据BIM场景数据的有机组合。
在模型层面，CIM模型应该表达三个维度：空间维度、时间维度和感知维度。
空间维度。
空间维度应包括物理空间、社会空间、财产空间和基于空间定位环节的三个空间耦合系统。
除其他外，物理空间包括各种地表和地下物理空间数据模型，包括城市地下管道、综合管道廊道和其他地下空间数据，还包括基于城市地质地形的数据，如地表覆盖率、时间和空间利用率，以及建筑物和结构的三维模型，倾斜摄影城市如3D数据。
5G时代下基于城市信息模型(CIM)的智慧校园建设模式研究
5G时代下基于城市信息模型（CIM）的智慧校园建设模式研究摘要：在教育信息化2.0与智慧城市建设的双时代背景下，探讨CIM的特征与实质，以及在5G 时代CIM平台的物联网感知关键技术，提出基于CIM的智慧校园总体建设模式，旨在进一步推进智慧校园的服务能力，构建符合高校园区特色的平台化系统整合。
关键词：CIM，智慧校园，物联网，5G一、研究背景高校园区的日常工作和数据管理涉及高校各部门管理系统，以及众多外部管理部门。
以往的智慧校园平台建设，采用各自采购专业智能化系统、建设独立系统的模式，因重复采集、交叉维护造成数据条目的规范性和实用性差，跨系统、跨部门数据流通与工作流程不一致等问题，严重影响信息化效益的发挥。
此外，高校园区现有和正在建设的平台多种多样，专题数据量也十分庞大，如何集成这些平台和数据，丰富三维空间数据的属性内容，增强三维平台的功能集合活跃度，扩展应用领域，满足校园日常运营管理和应急保障服务需求，新型智慧校园平台建设势在必行。
二、CIM及应用CIM是对建筑信息模型（BIM）、地理信息系统（GIS）、物联网（IOT）等新一代信息技术的集成和提升（耿丹，2017）。
CIM既可以存储城市规模的海量信息，又可以作为云平台提供协同工作与数据调阅功能；同时和物联网、大数据挖掘、云计算等技术结合，还能提供满足城市发展需求的集成性管理系统（ESRI，2019）。
CIM的构成是以GIS作为所有数据的承载，作为所有数据融合的功能性平台，同时，还会加入新的内涵；BIM数据，就是城市单体、城市细胞的数据。
由BIM到CIM，扩展成为智慧城市的底板，包含建筑物、构筑物、道路、地下管线、地址、水体和地表等7类基础数据资源，共同构成城市公共治理的物质底板。
2013年，我国设立了第一批智慧城市试点，引爆智慧城市在中国的落地进程。
截至2017年3月，我国95%的副省级城市、83%的地级城市，总计超过500座城市，均明确提出或正在建设智慧城市。
新形势下城市地下管线信息化的特点及对策
新形势下城市地下管线信息化的特点及对策发布时间：2023-01-11T09:20:51.806Z 来源：《建筑设计管理》2022年15期作者：王赫张文飞[导读] 近年来，随着城市建设的不断发展，地下管线的数量和种类越来越多，对管线的种类和数量提出了更高的要求。
王赫张文飞天津市测绘院有限公司天津 300381摘要：近年来，随着城市建设的不断发展，地下管线的数量和种类越来越多，对管线的种类和数量提出了更高的要求。
以往的市政基础设施建设缺乏系统性和全面性，各区域之间存在着相互独立、缺乏沟通、缺乏沟通、规范等问题，严重制约了城市的整体协调发展。
随着有关建设管理制度的逐步健全和行业发展的需要，以及城市管理的日益精细化，相关管理人员在开展工作时要具备更加规范的操作，确保整体的管理模式实现规范化和信息化，要对地下管线的铺设状况进行全面的分析和掌握，与此同时还要对雨污管网的建设情况进行确定，这样能够方便市政的建设，并且能够实现雨污的分流。
关键词：新形势；城市地下管线；信息化；特点；对策1城市地下管线信息化现状新中国成立70多年来，尤其是改革开放以来，国家高度重视地下管线管理工作。
1998年，原建设部下发了《关于加强城市地下管线规划管理的通知》(建规[1998]69号)，2005年，原建设部出台了《城市地下管线工程档案管理办法》(建设部令第136号)，2014年，国务院办公厅发布《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》(国办发[2014]27号)，切实加强城市地下管线建设管理工作。
全国各地市因地制宜，积极探索地下管线信息管理办法和机制。
如出台《地下管线管理条例》，将地下管线普查、修补测以及地下管线信息系统建设维护经费纳入同级财政预算。
《南京市管线管理条例》在管线的规划、建设、维护、信息和管理方面进行规范，为加强城市地下管线管理、合理利用地下空间资源提供了法律依据。
在地下管线普查方面，我国从20世纪80年代末开始开展地下管线普查工作，特别是住房和城乡建设部等部门《关于开展城市地下管线普查工作的通知》(建城[2014]179号)下发以后，全国2000多家具有地下管线探测资质的单位参与到地下管线普查及信息化建设工作中，基本查清了我国县级以上城市市政道路范围的地下管线现状。
基于CIM的智能燃气、智能供水等系统研发及数据处理服务
基于CIM的智能燃气、智能供水等系统研发及数据处理一、项目概况本项目按照数字化改革要求，结合智能燃气、智能供水等应用需求，基于数字孪生技术，围绕地下管线应用场景，开展基于CIM的智慧城市应用集群建设，支撑城市地下“生命线”安全管理。
二、建设内容本次建设内容由包含基于CIM的智慧城市应用集群建设内容，具体包括基于CIM的管线一张图建设、基于CIM的智能井盖应用建设、基于CIM 的智能内涝应用建设、基于CIM的智能排水应用建设、基于CIM的智能供水应用建设、基于CIM的智能燃气应用建设、基于CIM的智能灯杆应用建设及部分地下管线BIM建模（150Km）等内容。
三、技术要求四、其他技术要求4.1、工期要求合同签订之日起90日（含法定节假日）内完成安装进入整体试运行，试运行30日（含法定节假日）且满足甲方使用要求后终验。
4.2、服务要求（1）质保与维护要求：质保期为最终验收通过之日起两年。
4.3、维护要求提供每天24小时、每周7天，即7×24小时的支持服务。
在接到采购人故障报告后响应时间不超过2小时，一般性故障4小时处理完成，对于复杂故障问题8小时内处理完成，保障系统正常运行。
故障排除后应出具书面故障诊断报告备案。
4.4、提供软件免费升级服务包括定期进行网络病毒及网络攻击安全保密检测及安全保密措施升级服务。
4.5、提供免费的纠错性维护（含软件版本打补丁）和其他技术支持，升级方式为上门服务（采购人另有要求的除外）。
4.6、须免费开放标准化的数据接口，以便整个系统将来升级及扩展。
4.7、驻场人员要求驻场人数至少2人，要求熟悉业务，沟通能力强；驻场地点为业主方指定地点；驻场时间直至本项目验收通过，且系统运行稳定后方可离场。
智慧城市CIM数字孪生体整体解决方案
国内外典型案例分析
新加坡“智能国”计划
通过全面感知、互联互通和智能化应用，实现城市管理和服务的智能 化。
中国杭州城市大脑
以城市数据为核心资源，利用云计算、大数据和人工智能技术，提高 城市治理效率和民众生活质量。
美国纽约智慧城市计划
通过智能交通、智能能源和智能公共安全等方面的应用，提高城市运 行效率和居民生活质量。
实时仿真技术
通过仿真软件对城市运行进行 实时模拟，预测城市未来的状
态和趋势。
交互技术
利用人机交互设备，如触摸屏 、鼠标、键盘等，实现与数字
孪生体的实时交互。
协同工作技术
支持多个用户同时在线操作， 实现协同工作和数据共享。
智能分析与决策支持技术
数据挖掘技术
通过数据挖掘算法，从海量数据中提 取有价值的信息和知识。
智慧垃圾分类与回收
推广智能垃圾分类回收设备和技术， 提高垃圾分类的准确性和回收利用率 。
智慧建筑与基础设施管理解决方案
智慧建筑运维管理
通过物联网和大数据技术，实现对建筑设 施的智能监测和远程管理，提高运维管理
的效率和服务水平。
04 03
智慧园区管理
通过数字化和智能化手段，实现对园区内 人流、物流、信息流等资源的全面管理， 提高园区的运营效率和管理水平。
效果评估指标体系构建
感知层评估
评估传感器、摄像头等设备的数 据采集能力和准确性。
平台层评估
评估数据处理、存储和分析能力 ，以及数据可视化效果。
网络层评估
评估数据传输的速度、稳定性和 安全性。
应用层评估
评估各应用场景的效果和实用性 ，如智能交通、智能能源等。
持续改进方向和目标设定
BIM CIM 数字孪生 元宇宙的关系
BIM CIM 数字孪生元宇宙的关系BIM、CIM、数字孪生、元宇宙，这些词语在建筑、工程、制造等行业中已经越来越常见。
它们代表着数字化、智能化、虚拟化的未来趋势，也是建筑行业数字化转型的方向。
本文将深入探讨这四个概念之间的关系，解释它们的内涵和作用，探索其在建筑行业数字化转型中的应用。
一、BIM与CIMBIM（Building Information Modeling）是建筑信息模型的缩写，它是一种数字化的建筑设计、施工、运营管理工具。
BIM将建筑物的各种数据、信息、参数以三维模型的形式进行集成，实现了建筑设计、施工、运营的全流程数字化。
BIM不仅能够提高建筑项目的设计效率、施工质量和运营效果，还能够减少建筑项目的成本和风险。
CIM（City Information Modeling）是城市信息模型的缩写，它是BIM的延伸和升级版。
CIM将BIM的概念扩展到城市规划和管理领域，将城市的各种数据、信息、参数以三维模型的形式进行集成，实现了城市规划、建设、管理的全流程数字化。
CIM不仅能够提高城市规划和管理的效率和质量，还能够促进城市可持续发展和智慧化。
BIM和CIM是建筑行业数字化转型的重要工具和手段。
它们能够实现建筑和城市的全流程数字化，提高效率、质量和可持续性，降低成本和风险，为建筑行业数字化转型提供了坚实的基础。
二、数字孪生数字孪生（Digital Twin）是一种虚拟的、数字化的、与实物相对应的模型。
它通过传感器、数据采集、模拟仿真等技术，将实物的各种数据、信息、参数以数字化的形式进行集成和模拟，实现了实物的虚拟化。
数字孪生不仅能够对实物进行远程监测、预测、优化和维护，还能够对实物进行仿真和模拟，提高决策的准确性和效率。
数字孪生是建筑行业数字化转型的重要手段和应用。
它能够将建筑物的实物模型与数字模型进行对应和比对，实现建筑物的虚拟化和数字化，为建筑物的设计、施工、运营提供了更加精确和可靠的数据支撑。
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由CIM到城市地下空间的
数字孪生研究
一BIM→CIM目 录
CONTENTS 二CIM→数字孪生
三城市空间数字孪生→地下空间数字孪生
四地下空间数字孪生的发展和应用
01
BIM相关概念
B I M是建筑信息模型（B u i l d i n g I n f o r m a t i o n
Modeling）的英文缩写，是一种利用数字化手段对建筑项目的实体与功能特性进行表达，通过多维仿真的数字化、可视化平台，将项目相关各种信息集成形成工程数据模型的方法。
02
BIM发展阶段
国内BIM经过十余年的发展，从 1998年-2005年的“概念导入期”，到 2006 年-2010年“理论研究
与初步应用阶段”，再到 2011 年至今的“快速发展及深度应用阶段”。
概念导入期主要是 IFC 标准研究和 BIM 概念产生；理论研究与初步应用阶段主要是针对 BIM 技术、标准及软件研究，并且 BIM 技术在大型项目中开始试用；快速发展及深度应用阶段表现为 BIM 开始大规模运用于工程实施中，政策大力支持 BIM发展，BIM 应用软件越来越多，围绕“BIM+”的深度应用越来越多。
BIM技术应用
03u 设计阶段：
方案比选；布局优化；环境模拟；能耗分析u 投标阶段：
模型创建；方案展示；施工模拟；提量计价
大型设备运输路径模拟
复杂节点模拟
土方开挖模拟
管线综合
碰撞检查&设计错误检查建筑模型u 施工阶段：三维场布；模架设计碰撞检查；管线综合；方案展示；进度管控模型算量；阶段核算u 运维阶段：运维模型创建；设备设施运行监控；隐蔽工程管理；应急管理
从理论和实证来看，“BIM+互联网”改变建筑业，已无悬念。
与此同时，随着智慧城市建设成为政府的重头戏，一个更宏大的技术概念——CIM（City Imformation Modeling）将开始兴起。
从之前20年以来的智慧城市建设经验来看，建设智慧城市要从将城市数字化或先建成一个数字化的城市开始，否则大
量的智慧城市应用无发展开，应用价值受限。
BIM
GIS IOT物联网云平台CIM
◆1 城市基础数据库
从这个数据库中可以快速定位一个园区、一栋建筑，快速查询建筑模型之中的所有相关数据。
◆2 可计算
对于城市量级可计算，才能产生高价值的应用，框选一个街区，有多少栋楼，有多少建筑面积，容积率多少，人口数量多少，有多少家单位，拥有多少车辆等数据等及时的统计出来。
◆3 定义城市和建筑的空间数据
BIM+GIS+IOT，将城市的空间数据库进行了准确的定义。
通过BIM-GIS将人所活动的城市进行数字化，通过IOT将人真正的同整个城市联系起来。
◆4 所有数据同CIM相关联
城市中所有的数据，人口、教育、管理都将同基础模型相关联，获取更高的城市运维效率。
◆5 可视化
提升城市运维效率和管理体验。
◆6 可感知
所有的物联网数据同城市空间关联，数据可视化，快速关联。
◆7 可开放
经过授权，可以让相关部门和使用人员进行关联，产生社会和经济价值。
06
BIM基础数据集成
从建设阶段采集BIM基础数据，节约成本、缩短工期、精细化管理 建筑是城市的组合单元，庞大数量的建筑单元构成城市，BIM模型不仅将建筑外观信息，结构信息进行可视化展示，同时也囊括了建筑在设计-施工-使用期间的所有数据，成为信息数据和可视化数据的载体。