城市信息模型(CIM)基础平台

为贯彻落实十四五规划关于加快数字社会建设步伐、推动“新城建”、“新基建”高质量发展的战略部署,打造智慧城市的三维数字底座,构建联动工建改革与智慧城市建设的城市信息模型(CIM)基础平台,通过集成城市地上地下、室内室外、历史现状未来多维多尺度信息模型数据和城市感知数据,有效推动城市物理空间数字化和各领域数据、技术、业务的深度融合,助力城市规划、建设、管理、运行的信息化、精细化和智能化,赋能城市管理手段、管理模式、管理理念创新。

我国已经进入城市化的中后期,城市发展由大规模增量建设转为存量提质改造和增量结构调整并重,为提高城市智慧化管理水平、加强城市治理方式创新,构建三维数字空间的城市信息有机综合体,当前主要存在以下突出问题:

(一)数据体系支撑不足

构成CIM智慧城市的数据种类繁多,各类数据分散,标准不一,城市三维空间数字底板尚未形成,其次,缺乏动态可持续的数据更新维护机制,各类信息难以及时有效纳入城市管理体系。

(二)信息赋能亟需提升

技术驱动背景下,各地政府建设了多个信息化系统,但省市平台的数据互联互通问题,各部门、各行业、各地区的信息烟囱问题,数据回流与数据归集问题尚未解决,难以形成共建共享的良性循环。

(三)共享应用有待加强

各类共性能力平台建设存在服务单一、联动不足的情况,规建管运一体化数据融通及对接应用困难,导致难以提供多技术融合性分析决策服务,平台驱动智慧应用场景的支撑能力不足。

(一)建底板——融合全要素城市数据

通过建库、服务共享、数据接口等方式,汇聚、联接和融合地上地下、室内室外等多源数据,转换形成CIM数据,包括时空基础数据、资源调查数据、规划管控数据、建设项目数据、公共专题数据、物联感知数据等,同时,城市“规、建、管、运”各环节中所产生的信息数据动态汇聚至CIM库,实现不同时空、不同维度城市全貌的一图统览。

(二)搭平台——构建全方位支撑能力

(1)可视化分析能力

提供二三维一体的可视化分析工具,实现宏观、中观、微观、建筑单元等不同颗粒度场景下的空间分析,包括天际线分析、可视域分析、限高分析、建筑分层等,为城市规划、建设和管理提供决策支持。

(2)异构数据管理能力

平台支持多源异构数据加载、存储、管理及可视化能力,不仅支持DEM、DSM、DLG、DOM、DRG等基础GIS数据,还支持BIM、点云、视频流数据、IoT数据等数据格式,为用户提供强大的数据接入和管理能力。

(3)虚实仿真模拟能力

基于云渲染技术,在服务器端将模型渲染到位,以视频流的方式推送到用户端,实现高逼真渲染,具备从建筑单体、区域级到市级的模拟仿真能力,实现城市规划、建设、管理的模拟仿真。

(4)物联设备集成能力

对接各类建筑、交通、基础设施等传感设备,将城市运行、交通出行等城市动态数据信息集成至CIM基础平台,对城市运行状态进行在线监控和实时预警,为整个城市提供泛在的信息资源与能力支撑。

(5)安全开放对接能力

基于Web API网络应用程序接口或SDK软件开发工具包,平台提供各类系统开发接口,可实现以CIM基础平台为底板的各类信息系统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。

(三)促应用——营造多元化应用生态

平台可面向城市建设、城市治理、应急管理、交通、水务等领域搭建丰富多元的“CIM+应用”系统,形成“规、建、管、运”等智慧城市应用生态,推动城市不同行业、不同部门的数据共享和业务协同。

(1)规:CIM+城市设计

以城市空间管控辅助规划审批为目标,构建统一的信息化应用平台,通过二三维一体化技术辅助城市规划设计,提升城市空间管控工作效能与决策水平,增强城市管理能力,实现城市设计和建筑风貌管控工作从粗放式向精细化管理转型。

(2)建:CIM+智慧工地

打造CIM+智慧工地场景应用,实现全域在建工程空间分布可视化、工地现场可视化,集成工程人员、材料、执法、巡检等信息,对施工进度进行仿真模拟,对噪音、扬尘进行实时监测,对塔吊、深基坑等危险源进行监控预警,切实保障工地项目施工安全。

(3)管:CIM+城市生命线

依托CIM基础平台,充分运用IoT设备实现供水、排水、供电、燃气、桥梁、隧道等市政基础设施智能感知数据的汇聚融合,构建城市安全运行监测“一张网”,加强城市安全生命线的全方位监测和智能化管理。

(4)运:CIM+城市体检

基于CIM平台汇聚的城市体检数据,并通过大数据挖掘分析自动估算城市现状人口、单位、房屋、建筑面积等指标数据,实现对城市运行生态体征的综合评估和监测预警,为城市运行管理和城市更新提供科学化的决策手段。

(一)全要素、全过程、全空间高精度数据汇聚与共享

基于自主研发的三维GIS引擎,将三维数据、BIM数据、GIS矢量栅格数据、IoT数据有机融合,并基于模型要素编码,建立“城市-社区-地块-建筑-户”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,实现从城市全貌大场景到局部细节的直观展示和可视化呈现。

(二)三维场景和视频画面的实时融合与无缝衔接

运用自动投影、校准、畸变矫正等摄像测量学算法,将重点区域摄像头传输的视频监控画面与三维场景进行无缝拼接和高效融合,实现对全域的态势感知和指挥调度,以及对重点场景现场的全景、实时、多角度综合监控。

(三)基于UE的实景三维数据轻量化与高效渲染

平台创新性采用“双引擎”支撑模式,兼顾GIS引擎的轻量化分析能力和UE游戏引擎的高效动态渲染展示能力,优化城市级模型数据结构,支持大规模城市级三维数据加载与渲染,实现三维数据的高仿真可视化与查询分析有机融合,驱动多维场景应用。

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