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文檔簡介
2021廣州城市信息模型(CIM)白皮書
廣州市新型城市基礎設施建設試點工作聯席會議辦公室
2022年8月
廣州市CIM平臺白皮書
1.1.建設背景
2018年,住建部在BIM技術應用的基礎上提出了建設城市信息模型
(CIM)的構想,北京城市副中心、廣州、南京、廈門、雄安新區被列為運
用BIM系統和CIM平臺建設的試點。2019年,住建部辦公廳發布《關于開
展城市信息模型(CIM)平臺建設試點工作的函》,廣州被列為住建部首批
CIM平臺建設兩個試點城市之一。2020年,住建部、中央網信辦、科技部
等七部委印發《關于加快推進新型城市基礎設施建設的指導意見》,提出要
“全面推進CIM平臺建設”的重要任務,廣州也被住建部列入全國首批新型
城市基礎設施建設試點城市。這標志著CIM在我國由概念階段開始正式進入
到建設階段。2021年國家“十四五”規劃明確提出“要完善城市信息模型
平臺和運行管理服務平臺,構建城市數據資源體系,推進城市數據大腦建
設,探索建設數字孿生城市”。CIM平臺建設已上升為國家戰略,以CIM
平臺為重要模型基礎的智慧城市發展路徑逐漸清晰可行,重要性日益突
出。
1.2.建設宗旨
對標世界一流城市,以提升超大城市管理水平為目標,圍繞城市綜合管
理、城鄉一體建設、城市運行安全、生態環境改善、城鄉住房發展等事關城
市發展、民生改善的重點領域,以體制機制改革和科技創新為動力,全面提
升城鄉建設和管理綠色化、精細化、智能化、法治化水平;以城市信息模型
(CIM)平臺為底板,建設城市大數據運行平臺,構建多元異構數據融合的
城市運行管理體系,加強各類城市運行系統互聯互通,帶動城市管理走向“城
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市運行一網統管”,實現“高效處置一件事”,實現對城市基礎設施和城市
綠地、濕地等重要生態要素的全面感知以及對城市復雜系統運行的深度理解;
提高城市基礎設施智能化水平,發展智能建筑,推動地下管廊等市政基礎設
施智能化改造升級;達到城市規劃、設計、建設、管理、運營全生命周期智
能化的精細化管理。
1.3.建設原則
1.3.1.多元主體,和諧治理
加強政府統籌協調和政策扶持,逐步建立新城建系統內分工協作、系統
外協調聯動的工作機制。加強政企合作、多方參與,加快公共服務領域數據
集中和共享,推進平臺對接企業積累的社會數據。堅持政府“自上而下”的
主導引領與社會、市民、企業多元主體“自下而上”的積極參與相結合,在
政府與社會、公民的良性互動中,逐步構建以政府為主導,以市場為主體,
社會、企業、市民等廣泛參與的新城建合力治理新格局。
1.3.2.精準服務,傳遞價值
堅持以需求為牽引,立足于政府服務管理、企業生產經營、市民生活便
利等實際需求,引導城建領域實現"管理型"部門到"服務型"部門的轉變,業
務優化既要落實管理到位,又要以服務企業、方便群眾為初心,以提供精準、
便民服務為目標,推進部門業務服務從以部門管理為中心向以市民服務為中
心轉變,梳理優化部門內部操作流程、辦事及處置流程,推進線上審批辦理,
在企業積累的社會數據共享基礎上,減少審批數據報送,大幅度提高辦事效
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率,最大限度減少辦事審批環節。
1.3.3.智慧賦能,精細管理
通過對廣州市城建全系統、全部門的流程剖析,勾勒出整個系統在"大、
智、移、云、鏈"(大數據、智能化、移動化、云端、區塊鏈)方面需要實現
的目標,重新評估工作流程,詳細規劃工作方案。鼓勵城建行業企業推動生
產經營過程的智能化并與政府有關平臺對接,以此為基礎,對工作場景進行
重構,尋找人工智能(ArtificialIntelligence,AI)在業務流程上的切入點,
投入大數據分析工具,提供有效的特定"智慧"預測,為精準決策提供定點解
決方案,推進城市規劃、設計、建設、管理、運營全生命周期科學化、精細
化、智能化管理。
1.3.4.統籌兼顧、均衡協調
加強建設的統籌規劃和頂層設計,統籌兼顧智慧化基礎設施建設與經濟、
政治、文化、社會和生態文明建設的關系。廣泛聚合各方力量,重視城市智
慧化發展理念、文化氛圍、信用環境、法規標準等軟環境建設,形成可持續
發展的總體布局,探索超大城市空間基于CIM可視化治理模式,打造廣州模
板、廣州經驗。
1.3.5.全局眼光、務實優先
以“高質量發展、高品質生活、高標準建設”為要求,用全局眼光,系
統謀劃,使頂層設計目標更加明確,治理手段先進科學,實施路徑清晰可達。
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務實工作作風,科學、理性制定實施計劃,貫徹“有高度、能落地”的規劃
理念,確保規劃的先進性和可操作性,實現城建領域公共服務高效化、社會
治理精細化。
1.3.6.國際視野、廣州特色
基于國際視角,通過國內外比較研究,分析廣州市在新城建領域的短板
與不足,深入挖掘廣州市新城建的發展潛力,明確廣州市基于CIM平臺推動
智慧城市建設的方向。立足廣州市新城建總體研究,聚焦“十四五”期間廣
州市智慧城市建設與歷年"信息化發展五年計劃"的傳承與創新,結合當前相
關領域的發展、執行情況,繪制廣州市基于CIM的新城建發展藍圖,提出適
合廣州特色的切實可行的新城建治理模式。基于廣州市CIM基礎平臺,為“穗
智管”城市運行管理中樞賦能,爭取實現“城建業務一網審批,城管工作一
網治理,城市服務一網覆蓋”,全力推進廣州市新城建試點工作。
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2.開展CIM平臺研究和探索
2.1.廣州CIM平臺研究探索
廣州對CIM的研究探索起步較早,2015年起,廣州市住房城鄉建設行
業監測與研究中心、住房和城鄉建設部信息中心、同濟大學、華南理工大學
等10家單位合作共同承擔了城市信息模型(CIM)平臺關鍵技術研究與應
用項目,經過長達5年的時間,已完成理論方法研究、技術攻關以及推廣應
用。該探索主要包括:“廣州市城市信息模型(CIM)平臺項目”、“廣州
市城市信息模型CIM平臺建設試點中心城區三維現狀信息模型及單體化建
設”、“城市信息模型(CIM)平臺關鍵技術研發及示范應用”、“廣州市
工程建設項目聯合審批系統”、“廣州市建設工程智慧監管一體化平臺”、
“CIM平臺建設試點工作——城市信息模型標準編制項目(CIM數據及平臺
類、施工圖審查類、竣工驗收備案類)”等11個項目。這些項目在制定CIM
標準體系、構建超大城市數字底板、開發CIM基礎平臺、開展CIM+應用等
方面進行了廣泛的研究探索。目前廣州CIM平臺基于奧格股份有限公司的
AgCIM平臺自主研發,產權自主可控。同時廣州市利用數據匯聚融合與存儲
技術、數據高效調用與服務聚合共享技術、高逼真可視化渲染技術、CIM材
質紋理優化策略、施工圖三維數字化智能審查技術等多項關鍵技術和手段,
搭建可視化動態監測平臺,對城市指標進行智能化計算和分析,構建CIM+
應用,發揮CIM在城市管理和治理方面的應用優勢,提高城市智慧化管理水
平和精細化治理水平。與國內外同類技術相比,CIM平臺關鍵技術研究與應
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用項目成果在標準、技術、應用等方面具有先進性、新穎性、創造性,達到
了國際領先水平,獲得2021年度華夏建設科學技術獎一等獎。
圖2-12021年度華夏建設科學技術獎一等獎證書
2.2.CIM平臺研究探索重點
廣州市政府高度重視CIM平臺建設工作,建立了CIM試點工作聯席會
議制度,制定了專項工作方案,并將CIM試點工作納入深化改革的重要舉措
和2020年市重點工作任務進行統籌,市住房城鄉建設局、規劃和自然資源
局、政務服務數據管理局牽頭,全市21個市直部門和大型國企共同參與,
高標準、高質量推進試點工作。廣州CIM平臺試點工作重點從以下四個方面
進行探索:
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2.2.1.制定城市級CIM標準體系及系列標準
構建了涵蓋CIM平臺建設、數據匯交、施工圖審查、竣工驗收備案的多
類別多層次CIM標準體系。主導編制國內第一部CIM基礎平臺技術文件《城
市信息模型(CIM)基礎平臺技術導則》,編制CIM基礎平臺技術標準、數
據標準及適用于立項用地規劃審查、規劃設計模型審查、施工圖模型審查、
竣工驗收模型備案的BIM交付標準,形成行業、省級、市級及項目標準。當
前已形成的CIM標準體系框架,由總體標準、平臺建設與運維標準、數據標
準、應用標準、評價標準、安全標準組成,如圖2-2所示。
圖2-2CIM標準體系框架
總體標準:CIM平臺建設與應用亟需標準規范和頂層設計進行指導,與
現有相關系統實現資源協同,并避免交叉重復。總體標準主要是城市信息模
型相關的國家標準,是總體性和框架性的標準,包括術語、頂層規劃等方面
的標準。
平臺建設與運維標準:平臺是城市信息模型中不同部門、不同用戶異構
系統間資源共享和業務協同的基礎,能避免低水平重復建設、資源浪費等問
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題,有效支撐相關行業的資源再利用。平臺建設與運維相關標準包括平臺技
術、工程規劃報審、建筑設計方案審查、施工圖審查、竣工驗收備案等。
數據標準:CIM平臺建設離不開城市信息資源目錄、三維建模等方面的
支持,是構建城市信息模型的基礎。數據相關標準包括資源目錄、數據采集、
數據存儲、數據融合等。
應用標準:基于CIM技術開展的城市各領域智慧化管理與服務不斷推陳
出新,都是通過城市信息模型平臺支撐專項領域應用。涉及應用的相關標準
包括綜合應用、工程項目審批、房地產監管、建筑業監管、城市綜合管理等。
評價標準:針對CIM平臺體系在評價方面的標準化工作,主要圍繞評價
模型、評價指標等。
安全標準:在CIM平臺建設與應用中,落實信息安全防護體系,防止因
為信息安全事件對城市運行造成影響,是支撐城市綜合治理的基本要求。安
全相關的標準包括平臺安全、數據安全、安全檢測等。
表2-111項相關標準規范清單
序號標準名稱
1項目標準《城市信息模型(CIM)基礎平臺技術標準》
2項目標準《城市信息模型(CIM)數據標準》
3項目標準《CIM平臺匯聚BIM數據標準》
4項目標準《施工圖三維數字化設計交付標準》
5項目標準《施工圖三維數字化交付數據標準》
6項目標準《施工圖三維數字化審查技術手冊》
7項目標準《施工圖審查系統建模手冊》
8項目標準《三維數字化竣工驗收模型交付標準》
9項目標準《竣工驗收資料掛接指引》
10廣州市建設工程規劃報批信息模型交付技術指引(建筑工程篇)
11廣州市建設工程規劃報批信息模型應用指南(建筑工程篇)
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2.2.2.打造超大城市級數字底板
構建了從地表模型到零件級模型的7級CIM分級數據體系,研發多源異
構數據匯聚、融合與存儲技術,實現了CIM數據的高效融合、加工存儲和共
享應用,從而打造出一個多源、多尺度、全空間的超大城市數字底板。該數
字底板包括廣州全市域7434平方公里的測繪影像數據與三維地形地貌,
1300平方公里的城市重點區域現狀精細三維模型,664個項目的BIM模型,
19萬個公共治安視頻攝像頭監控視頻,1.5億余條的“四標四實”數據,形
成全市一張“三維數字底圖”,并向部級CIM平臺共享了20大項35小項
的數據。研發施工圖三維數字化智能審查技術,實現BIM智能化審查并匯聚
至CIM基礎平臺,實現CIM數據的可持續增長,為CIM平臺建設和CIM+
應用開展奠定了堅實的數據基礎。
2.2.3.搭建高效的CIM基礎平臺
研發高效CIM數據引擎、CIM輕量化渲染、建成環境景觀特征識別、
城市認知地圖生成等技術,搭建了涵蓋BIM模型輕量化功能、CIM數據引擎、
數據管理子系統、數據集成網關、數據驅動引擎、數據模擬與分析子系統、
數據交換與定制開發子系統、移動應用子系統、運維管理子系統的智能化
CIM基礎平臺,實現多維度、多尺度的城市景觀特征識別、認知地圖模擬,
以及城市尺度、街區尺度和建筑構件尺度多源異構數據的實時融合表達。
2.2.4.實現多樣的定制化CIM+應用
開展基于CIM基礎平臺的城市管理多業務和多場景的應用。在城市規劃、
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建設、管理和運維等方面提供CIM+應用服務與開發定制,構建CIM+智能
應用體系,推動CIM+應用生態的建設。廣州CIM基礎平臺支持向全市各單
位的平臺提供統一豐富的開發接口,方便其定制符合其業務特點的CIM+應
用,適應多場景的開發需求,支撐智慧城市管理業務,實現城市管理的智慧
化建設。
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3.構建廣州城市信息模型(CIM)平臺
3.1.搭建平臺總體框架
廣州CIM平臺總體架構借助數字中臺的理念、方法和技術路線,基于微
服務開發和運行框架,以云原生架構的服務共享與運維體系為支撐。平臺整
體架構設計遵循智慧城市基礎平臺的架構,包括基礎設施層、數據層、平臺
層、應用層、展示層、用戶層。具體如下圖:
圖3-1CIM平臺總體架構
(1)基礎設施層:主要指通過感知設備、市級基礎設施云平臺、時
空大數據平臺獲取城市運行數據,為項目提供基礎支撐,其中感知設備包
括衛星感知、航空感知、設備感知等。
(2)數據層:囊括了基礎數據、城市現狀三維模型、建筑信息模型、
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城市規劃專題數據、城市建設專題數據、城市管理專題數據等,為CIM平
臺建設提供數據支撐。
(3)平臺層:基于基礎層和數據層而建設,數據經數據管理子系統、
數據交換與定制開發子系統、運維管理子系統等接入平臺,并對外提供服
務和成果共享;可在應用層瀏覽展示系統;在數據分析和模擬系統、輔助
審查系統進行模擬與應用。
(4)應用層:瀏覽展示系統,分析模擬系統,輔助審查系統支撐平
臺的應用,并在瀏覽展示系統、分析模擬系統、輔助審查系統中實現對“規、
設、建、管”四大方面的應用。
(5)展示層:通過電腦、移動終端和大屏進行展示。用戶可通過PC
端和移動終端,在統一的網絡上使用系統平臺。
(6)用戶層:項目面向的用戶,主要包括政府部門、企業單位、社
會公眾等。
3.2.建設平臺六大核心能力
CIM基礎平臺建設過程中不斷強化平臺的核心能力,實現對上層應用的
支撐。基于高效安全的三維引擎,創新融合二三維地理信息服務(Geographic
InformationService,GIS)、BIM和物聯網(InternetofThings,IoT)數據,構
建多源異構CIM數據體系,豐富CIM平臺的數據資源;推進三維模型與各
種信息的集成,將企業、經濟、人口、稅收等信息與三維單體化模型集成,
建立全信息模型體系;強化可視化分析能力,開發二三維一體的可視化分析
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功能,實現宏觀、中觀、微觀、建筑單位等不同維度的分析,包括二三維緩
沖區分析、疊加分析、空間拓撲分析、視廊分析、天際線分析、日照分析等,
實現對各種數據的深化應用;構建模擬仿真的能力,實現從建筑單體、社區
到城市級別的模擬仿真能力,輔助城市規劃建設管理;提供統一豐富的開發
接口,適應多場景的開發需求,支撐智慧城市管理業務。
3.2.1.多源海量數據高效渲染能力
CIM平臺基于高效安全的三維引擎創新融合了二三維GIS、BIM和物
聯網數據,構建多源異構的CIM數據體系,同時基于云服務及微服務架構
構建城市級大規模CIM數據引擎。高效的圖形引擎能驅動城市級CIM數
據,實現在平臺上管理與展示海量的二三維GIS、BIM模型以及物聯網數
據。
圖3-2海量數據高效渲染
3.2.2.物聯網設備實時接入能力
將部署在各類建筑、交通工具和基礎設施上的傳感設備以及城市運行、
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交通出行等動態數據全面接入,如將橋梁的各種監測設備數據接入并進行
分析展示,包括環境監測(溫度、濕度、風速等)、形變監測(沉降、水
平位移等)、應力應變監測(混凝土結構表面、內部應變等)數據。通過
物聯網設備的接入,實現對城市運行狀態監控直觀呈現的效果。
圖3-3物聯設備實時接
3.2.3.模型與信息全集成能力
CIM平臺能夠結合各個部門的動態數據,并與三維模型進行掛接。用
戶可根據自身業務需求掛接相關信息,實現物聯網感知數據、公共專題數
據、業務數據等多類數據與三維模型的關聯。
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圖3-4信息與三維模型掛接
3.2.4.模擬仿真能力
CIM平臺匯聚各種數據后,結合算法、模型、人工智能等技術手段,
實現從建筑單體、社區到城市級別的模擬仿真。例如模擬城市發生降雨,
結合降雨強度和地形地貌,及河道、管線道路上裝的各類型傳感器,可以
對特定區域的不同淹沒深度所影響的范圍進行模擬分析,實現防澇預警,
為城市防澇提供決策支持。
圖3-5疏散模擬
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圖3-6淹沒模擬
3.2.5.可視化分析能力
CIM平臺實現宏觀、中觀、微觀、建筑單位等不同維度的分析,包括
二三維緩沖區分析、疊加分析、空間拓撲分析、視廊分析、天際線分析、
綠地率分析、日照分析等,用戶可以利用白模渲染的方式來分析某個區域
的用水用電情況、房屋結構情況等。
圖3-7二三維一體的可視化分析
3.2.6.二次開發支撐能力
廣州CIM平臺數據交換子系統通過接入多源異構數據服務和開發API
接口管理實現平臺數據的集成與擴展,提供Revit、Bentley、CATIA常見
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BIM軟件生產的模型和基于IFC標準的模型按模型交付標準的導入導出服務,
完成模型服務交換。同時CIM平臺支持向全市各單位的平臺提供二次開發接
口,方便其他單位基于CIM平臺的數據和功能,根據自身的業務特點定制開
發基于CIM的應用,例如智慧城建、智慧交通、智慧水務等。
圖3-8API二次開發功能
3.3.打造平臺四大特色
3.3.1.LOD高效組織與輕量化渲染
廣州CIM平臺建設的三維模型原始數據具有幾何精細、紋理精度高等特
點,對數據直接應用存在數據加載緩慢、內存顯存資源占用高、平臺渲染壓
力大等問題。利用多細節層次(LevelofDetails,LOD)技術解決了三維模
型數據資源占用不可控和調度渲染效率低的問題。可以根據BIM模型的LOD
級別進行提取和輕量化,減少BIM模型的大小,從而在不影響視覺效果的前
提下提高本地電腦實時渲染BIM模型的效率,并始終保持瀏覽器內存在可控
的范圍內,方便在大場景里面對模型的加載和瀏覽。
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3.3.2.多源異構數據時空融合
針對包含GIS、BIM和物聯網等多源異構數據的CIM平臺,應根據不同
的數據類型,采用不同的數據建庫與更新技術。對于二三維空間數據,應采
用開放式、標準化的數據格式組織入庫,為保證數據傳輸和可視化表達的高
性能,三維模型在二三維空間數據加工處理方面建立多細節層次;為保證數
據統計分析和模擬仿真的高性能,應同時保存一套相應的實體數據,其中傳
統二維數據、三維模型數據可依據現行標準數據格式組織入庫,BIM數據應
建立模型構件庫,并保留構件參數化與結構信息,采用數據庫方式存儲。
CIM數據庫可采用要素更新、專題更新、局部更新和整體更新等方式。
幾何數據和屬性數據應同步更新,并應保持相互之間的關聯,數據更新后應
同步更新數據庫索引及元數據。數據更新時,數據組織應符合原有數據分類
編碼和數據結構要求,應保證新舊數據之間的正確接邊和要素之間的拓撲關
系。
3.3.3.BIM數據高效融合
為實現BIM數據與三維GIS數據(包括地形數據、三維傾斜攝影數據、
視頻數據等)融合的一體化服務,需要整合技術框架,建立一套基于WEB
服務的多源異構數據服務框架體系。
CIM平臺采用索引目錄方式進行數據服務發布,優化、提升了傳統的二
三維數據存儲的模式,經檢驗文件通過索引服務方式發布,數據請求及渲染
的效率會更高,這樣可以快速響應前端的應用需求,并更好的反映整個城市的
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宏觀立體規劃,利用二維建筑物矢量面符號化實時生成三維體塊模型。同時,
以矢量切片技術實現的矢量數據加載,使矢量數據能夠快速被調度到場景中。
通過矢量的符號化實時生成三維體塊模型,能夠大大豐富無BIM數據的三維
基礎數據的內容,對于理解、分析和管理CIM系統的整體性能具有非常好的
補充作用。
3.3.4.物聯網實時感知信息接入
CIM與遙感技術結合,可識別出建筑過程的前、中、后期不同施工階段,也
能分析出建筑質量和建筑周期,輔助工程管理。CIM通過與視頻設備獲取的圖形
圖像結合,能進行建筑設計與施工過程的識別對比,可快速修正施工中可能存在
的問題。在社會經濟與人類安全中,當發生緊急狀況時通過感知設備追蹤目標,
可快速定位,為施救過程提供幫助。
3.4.發布首個CIM基礎平臺
2021年7月27日,由廣州市建設科技中心、廣州市住房城鄉建設行業監測
與研究中心、廣州建設行業智慧化產業聯盟聯合主辦的首屆“廣州CIM論壇暨
第四屆廣州BIM論壇”在廣州召開。大會發布了首個CIM基礎平臺“廣州市CIM
基礎平臺”,平臺以設計、施工、竣工BIM相關標準作為引領,打造了聯動工
建改革與智慧城市建設的統一場景與平臺,基于GIS、政務信息、物聯網數據、
三維模型、BIM模型等多源數據的匯聚互通,形成多方應用的智慧數據資產。該
平臺的核心應用具有三維模型與信息全集成、可視化分析、模擬仿真、AI輔助
審查等多項功能,有利于提升智慧城市和建設工程多方主體的精細化管理水平。
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圖3-9CIM平臺發布儀式
3.5.制定CIM基礎平臺數據匯聚標準
廣州市住房和城鄉建設局組織編制了《廣州市城市信息模型(CIM)基
礎平臺可復用可共用使用指引》(指引),形成包含26個部門的《廣州市
城市信息模型(CIM)平臺信息共享目錄》,推動時空基礎數據、資源調查
數據、規劃管控數據、工程建設項目數據、公共專題數據、物聯網感知數據
7大類數據資源共建共享,支撐CIM平臺應用場景的開發建設,并可作以下
用途:(1)指導使用廣州CIM基礎平臺的各單位快速了解廣州CIM基礎平
臺的功能、數據及適用場景,明確應用接入規范和要求;(2)協助各單位
快速進行系統功能搭建配置、接口開發、測試和部署上線,減少溝通成本,
提高與各環節人員的溝通效率。
3.6.建設CIM數字展廳
為配合廣州CIM平臺的宣傳推廣,廣州市建設了廣州市CIM數字展廳。
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展廳位于廣州市越秀區東風中路362號珠江頤德中心15樓,占地面積約500
㎡,展廳內共兩塊LED大屏、15臺一體機,劃分為CIM概述、CIM平臺試
點任務、BIM施工圖審查、CIM平臺6大核心能力、新城建7大任務、大屏
演示CIM平臺、新城建CIM+產業、智慧社區、智慧園區、車城網、智能化
城市安全管理平臺等板塊。展廳可對CIM平臺進行現場演示,展示廣州CIM
基礎平臺已匯聚的多源異構數據,海量數據的高效渲染、模擬仿真、物聯網
設備接入、三維模型與信息的全集成、可視化分析、二次開發等核心能力,
以及智慧工地、城市更新、智慧社區、智慧房地產等典型應用。廣州市CIM
數字展廳得到住建部和上級部門的高度肯定,多次作為展示廣州新城建工作
的觀摩點,接待參觀交流共計30余次。此外,廣州市“新城建”各項工作
取得的成效,多次刊登在《中國建設信息化》期刊上,同時中央電視臺、新
華網等多家主流媒體也對廣州市“新城建”工作先后進行過20余次報道。
圖3-10廣州市CIM展廳
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4.拓展CIM平臺應用
基于CIM基礎平臺,可面向政府部門、企事業單位及社會公眾開展多種
類型的定制開發與應用。其中典型應用場景包括智慧城市規劃,該場景集成
土地利用現狀、城市三維模型,對城市進行二三維一體化展示,利用二三維
分析技術對城市規劃進行輔助設計,搭建城市空間規劃實施監督預警系統,
實時提供城市重要信息要素的可視化大數據分析和位置集成,為城市規劃和
發展提供決策支持。目前廣州聚焦新城建任務,構建CIM+應用體系,開
發了包括智慧工改、智慧工地、城市更新、橋梁健康、智慧社區、穗智管、
智慧名城等20多個場景的CIM+應用,形成CIM+應用生態。
4.1.CIM+智慧工改
基于BIM模型開展在“規劃報建、設計方案報審、施工圖審查、竣工驗
收備案”四階段的計算機輔助審查應用。廣州CIM基礎平臺以工程建設項目
審批改革為切入點,構建了四個階段的二三維輔助審查應用:(1)規劃審
查階段,實現了計算機輔助合規性審查,實現容積率等12項規劃指標自動
提取和計算機輔助生成“規劃條件”,減少了人為計核誤差和人工復核時間;
(2)建筑設計方案審查階段,實現從設計自檢、規劃指標一鍵提取、表單
數據自動化填報、指標審核的全鏈條覆蓋;(3)施工圖三維數字化審查階
段,實現建筑、結構、給排水、暖通、電氣五大專業,以及消防、人防、節
能三大專項285條國家規范標準條文的計算機輔助審查,其中結構專業可智
能審查覆蓋混凝土結構可量化條文80%以上;(4)竣工驗收階段,匯集三
維建筑模型,推動三維建筑模型與工程質量驗收、測繪驗收、消防驗收、人
防驗收等信息掛接,輔助三維數字化竣工驗收備案。
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圖4-1工程項目建設審批
廣州市在施工圖三維數字化審查階段,針對施工圖審查的主要特點,對
《工程建設標準強制性條文房屋建筑部分》分專業統計并形成完整條文清單。
以重要性為出發點,對條文清單進行篩選分級,形成條文篩選表。經審圖專
家及開發人員共同確認,最終確定智能審查范圍。在前期階段,召開專家討
論會,對智能審查范圍內的條文進行權威解讀,拆解條文內容并建立量化指
標體系;召開專家評審會,對跨專業的聯合審查內容進行知識融合,對疑難
問題進行研討,保證審查的準確性和權威性。在開發階段,開發人員與專家
持續深入溝通,確保審查內容準確可靠,根據條文語義規則庫,開發智能審
查引擎,最終實現BIM智能審查。廣州市施工圖三維數字化審查系統在2020
年10月1日正式上線試運行,截至2021年底,全市通過BIM申報的項目
數達到393,參與的建設單位231家、設計單位173家、審查機構21家。
系統上線運行期間連續組織多場“基于規范條文的BIM施工圖審查”推廣培
訓,直接地促進廣州市建造業BIM信息化水平的提升。以華南理工大學廣州
國際校區二期為例,其建筑面積59萬平方米,通過BIM數字化技術發現問
題共1733處,減少了不必要的損失。
4.2.CIM+智慧工地
廣州CIM平臺在智慧工地應用方面實現對全市2000多個在建工地的綜
合監管,可對工程質量、安全施工、文明施工、日常執法等方面進行智慧化
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管理。(1)在質量管理方面,廣州CIM平臺采用物聯網技術實現對工程混
凝土澆筑情況的過程記錄、統計匯總、檢測和分析等應用;(2)在安全管
理方面,廣州CIM平臺推行深基坑、起重機械設備的可視化實時監測,三維
動態展示起重機的工作狀態,包括風速、力矩、載重的等實時監測參數;(3)
在文明施工方面,對揚塵,噪聲進行實時監測查,落實環保要求;(4)在
日常執法方面,執法人員在移動端實現工程選取、查看,并展現工程項目現
場采集數據、現場執法、反饋信息,跟蹤和監督整改落實情況等,并對檢查
結果數據進行查看。對關鍵位置定點巡檢、遠程巡檢、視頻錄像巡檢、全景
影像巡檢、無人機巡檢等方式,將無人機影像與CIM模型無縫疊加,提供施
工進度的管理。
圖4-2智慧工地
4.3.CIM+城市更新
CIM平臺可以加快城市更新全過程精準化和智能化管理,從項目申報到
數據摸查,方案編制、方案審定,再到批后監管的全生命周期管理,實現從
數據到方案生成的一體化協同聯動。通過對比改造前后的效果,結合三維規
劃模型展示詳細規劃方案,結合周邊配套設施可以分析周邊工地和房地產市
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場情況。在城市更新片區智能策劃方面,進行經濟平衡測算,引導城市更新
項目綜合考慮投資平衡,保障城市更新項目實施落地;采用智能策劃手段布
局用地方案,通過強排設計輸出三維強排效果圖,實現從數據到方案生成的
一體化協同聯動,將工作效率提高至3倍以上。在具體實施應用方面,采用
無人機航拍等手段獲取影像數據,并通過影像數據進行三維建模,結合四標
四實數據,分析改造范圍內的實有人口,實有房屋和實有單位等信息。這解
決了村民不配合入戶等問題,獲取一個村落的數據時間周期由兩個月縮減至
兩周,且作業成本僅為傳統入戶測量的十分之一,在提高效率的同時降低項
目成本。
圖4-3城市更新
4.4.CIM+橋梁健康
基于CIM基礎平臺可以遠程實時監測橋梁健康情況,以物聯網、云計算
等新技術解決傳統管理方式的弊端,用科技提高效率,實現橋梁監測管理工
作智能化、可視化、痕跡化,將“人防、物防、技防”結合應用于傳統的橋
梁健康管理和監督。當前廣州CIM平臺實現了對靜力水準儀、傾角計、溫濕
度傳感器等關鍵安全設備信息的感測、分析、整合,提高供需對接的有效性,
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推動橋梁監測模式從傳統向現代、被動向主動、單一向綜合、人工向智能的
發展。
圖4-4橋梁健康
4.5.CIM+智慧社區
基于CIM基礎平臺的智慧社區應用,整合區域人、地、物、情、事、組
織和房屋等信息,統籌公共管理、公共服務和商業服務等資源,提升社區治
理和小區管理現代化,促進公共服務和便民利民服務智能化。廣州CIM平臺
選取試點社區,通過對接門禁、卡口、人臉識別設備等實現對社區人員、車
輛等的智慧化管控;通過對接消防設備、電梯設備等實現對社區基礎設施運
行方面的遠程監控;通過對接四標四實信息,實現對社區的房屋、人口的三
維管理。以廣州市越秀區舊南海縣智慧社區為例,社區通過對接AI算法升
級攝像頭、物聯網煙感器等物聯傳感設備,對高空拋物、垃圾堆放、消防占
道人群聚集行為、煙霧狀態等進行實時監測并對異常情況發出警報,警報信
息實時推送給越秀先鋒小程序,由社區相關部門進行閉環跟進處理。
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圖4-5智慧社區
5.培育壯大CIM產業
以住房和城鄉建設部在全國范圍內推廣CIM平臺和新城建為契機,結合
廣州的信息產業現狀,建立建設行業智慧化產業聯盟,促進產業信息的互通;
積極推進廣州CIM產業體系的規劃建設,重點著力CIM核心產業、CIM關
聯產業、CIM應用產業的培育、推廣與發展。
5.1.建立建設行業智慧化產業聯盟
廣州市試點積極探索和推動新城建商業模式和產業發展創新,培育新城
建商業模式,推動成立廣州建設行業智慧化產業聯盟。該聯盟由廣州地區從
事智慧建造、智慧社區、智慧城市等方面的建設、施工、生產、運營、金融
等知名企業自愿組成,是一個集創新性、專業性和前瞻性于一體的行業聯盟
組織。廣州建設行業智慧化產業聯盟致力于為成員單位搭建交流平臺,強化
業界信息共享和交流合作,鼓勵建筑企業、科技企業、房地產、銀行等市場
主體,積極參與城市信息模型(CIM)平臺建設試點、智慧汽車基礎設施及
機制建設試點、城市更新、老舊小區改造及租賃住房建設運營等工作,探索
市場主體參與新城建工作的商業新模式,發展新業態,推動新城建項目落地
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應用,培育孵化智能建造等相關產業,激發市場活力,營造健康有序、可持
續發展的產業經濟環境,提升廣州智慧建設產業整體水平,促進廣州智慧建
設產業集聚和經濟發展。
5.2.發展CIM核心產業
CIM核心產業可主要歸為CIM核心軟件產業、CIM基礎數據產業、CIM
硬件支撐產業三類。對接國家的信息技術應用創新產業戰略,強調軟硬件產
業國產化,力爭實現CIM核心產業的自主可控。
(1)重點發展CIM核心軟件產業
CIM核心軟件產業是構建CIM基礎平臺和CIM中臺的必要軟件,主要
包括BIM建模平臺軟件、二三維GIS軟件、存儲軟件(數據庫、數據倉庫)、
數據處理軟件及工具等,以及包括數據中臺中間件、技術中臺中間件、業務
中臺中間件等一系列用于CIM開發、集成的中間件產品。
(2)積極發展CIM基礎數據產業
CIM基礎數據產業為CIM平臺提供基礎數據服務,包括細粒度BIM建
模、傾斜攝影、地理勘測等CIM數據采集、維護、更新服務等。通過自主可
控BIM、CAD等應用軟件產業的發展,帶動BIM數據建模行業的發展,鼓
勵加大BIM應用的廣度與深度,形成規模化的BIM數據建模市場。通過自
主可控的GIS軟件的研發與應用推廣,形成一定規模的CIM傾斜攝影基礎
數據市場需求,帶動遙感與測繪數據采集、地理信息基礎數據維護等數據維
護服務行業的發展。
(3)帶動發展CIM硬件支撐產業
CIM硬件支撐產業包括支撐CIM平臺運行的底層設備與物聯感知終端
設備,如服務器、工作站、各類傳感器等。通過CIM核心軟件產業的重點建
設,建設形成具備服務全國CIM平臺推廣的產能,拉動國產自主可控的傳感
器、服務器等硬件網絡設施的需求,帶動CIM硬件支撐產業的發展。
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5.3.拓展CIM關聯產業
CIM關聯產業可按服務于CIM平臺的信息產業分類,主要包括CIM信
息咨詢服務、平臺運營服務、CIM數據安全與存儲及應用分析服務等行業。
通過CIM核心產業的大力發展,積極促進CIM關聯產業的發展,重點發展
和CIM相關的信息技術咨詢服務行業、信息處理和存儲支持服務行業,包括
為CIM平臺開發建設提供的頂層設計及咨詢、數據安全保障、算力算法支持
以及數據集成分析應用等。
5.4.推進CIM應用產業
5.4.1.重點發展CIM+智能建造產業
鼓勵CIM技術優先在智能建造領域推進開展,積極發展城市建設管理信
息化技術應用。推動智能建造與建筑工業化協同發展,建設建筑產業互聯網,
推廣裝配式等新型建造方式,加快發展智能建造產業。利用CIM技術與智慧
工地、裝配式、綠色建筑相結合,建立并完善城市建筑用水、用電、用氣、
用熱等數據共享機制,提升建筑能耗監測能力,實現建筑能耗和資源消耗的
實時監測、數據分析,發揮數據決策支撐和市場服務作用。做好建筑廢棄物
無害化處理和回收再利用。推動城市工程建設領域轉型升級,向數字化、智
能化、集約化、綠色化方向發展,進而帶動新型智慧工地、裝配式建筑等智
能建造產業的發展。
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5.4.2.推動CIM+智慧社區建設和改造產業
將CIM與智慧社區建設與改造產業中的老舊小區改造相結合,從多方面
促進老舊小區改造工作的開展。在完備老舊小區基礎設施、配套設施,改善
小區房屋質量安全的過程中,充分引入CIM技術及其他智能化軟硬件基礎設
施,進一步提升老舊小區改造水平。利用CIM在房屋安全、設施完備、生活
便利等各方面,對老舊小區健康度進行評估,輔助確定納入改造小區范圍,
合理確定老舊小區改造內容。利用CIM對老舊小區改造建設過程進行全方位
管理,輔助小區物業運營管理,建立智能化參與渠道,激發居民參與改造的
主動性、積極性,充分調動居民與各方力量參與、反饋、評價老舊小區改造
過程。
5.4.3.加快發展CIM+智能化市政基礎設施產業
加快推進基于數字化、網絡化、智能化的新型城市基礎設施建設和改造,
將CIM技術與智能化市政基礎設施建設融合貫通,全面提升城市建設水平和
運行效率。實施智能化市政基礎設施建設和改造,提高運行效率和安全性能。
協同發展智慧城市與智能網聯汽車,打造基于CIM平臺的智慧出行平臺“車
城網”,推動基于CIM的智能網聯汽車新型基礎設施產業發展。
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6.規劃CIM平臺未來發展
6.1.直面發展挑戰
CIM是新型智慧城市管理的核心支撐。現階段是我國新城建的戰略機遇
期,也是CIM平臺發展的機遇期,但CIM平臺發展在標準體系建設、全生
命周期應用、應用深度與廣度、產業體系培育等方面還面臨著諸多挑戰。
6.1.1.標準體系建設尚未健全
CIM建設是一項多技術交融、多源數據融合、多業務協同、多主體參與
的復雜性系統工程,需要一套完善的標準體系規范平臺建設、數據接入、運
維保障等各個環節。雖然目前我國發布的CIM相關指導性文件和CIM標準
在內容上涵蓋了CIM平臺的功能、數據以及數字化基礎設施等方面的要求,
但行業對于CIM的認識尚處于逐步統一的過程中。各級CIM平臺地方標準
尚未編制發布,基于CIM的各類應用仍在探索,尚未形成標準。
6.1.2.全生命周期應用尚需深化
2018年以來在北京、上海、廣州、深圳等一線城市BIM的應用十分廣
泛,遍布于工業、交通業、農業、生活等各個方面。在中西部地區如武漢、
西安等地,隨著政策、規范的完善,也已經開始通過試點,分階段、分步驟
推行BIM技術。總體來說,BIM技術應用已經呈現出從聚焦設計階段向施工
階段深化應用轉變、從單點技術應用向項目管理應用轉變、從單機應用向基
于網絡的多方協同應用轉變的整體趨勢。但從BIM模型“規、設、建、管、
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運”全生命周期應用角度來看,各地應用主要體現在規劃、設計和建設三個
方面,在管理和運營方面還沒有較為成熟的應用,基本處于初步探索階段,
需要進一步挖掘提升。
6.1.3.應用深度及廣度尚需提升
CIM平臺的活力和價值體現在CIM+應用中,目前部分城市CIM+應用
在城市建設、規劃管理、一網統管等試點領域開展了一定的探索,但應用深
度和廣度有限,數據與業務、服務深度融合需要創新,尤其是在交通、水務、
城管、應急、公安等領域還未開展有效的應用推廣。
6.1.4.“新城建”產業體系尚處于培育階段
國內基于CIM的“新城建”產業鏈打造還在起步期,信息技術應用創新
產業任重道遠,在底層國產化芯片、BIM國產化平臺、底層CAD軟件、海
量數據的存儲等方面具有一定的技術缺失。同時,CIM相關行業企業主要集
中于平臺開發、智能建造等領域,在智慧城市管理服務、公共衛生、社會安
全、應急管理等領域,相應的承載類企業較少。
6.2.聚焦重點項目
6.2.1.設計之都二期產業與應用示范基地項目
廣州設計之都二期位于廣州市白云區,規劃面積270畝,總建筑面積
42萬平方米。項目以廣州市CIM基礎平臺為基礎底座,以“數字化設計、
工業化建造、智慧化管理”為主要技術路線,打造園區級運行管理服務平臺。
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廣州市CIM平臺白皮書
設計之都二期的建設將充分發揮CIM平臺的基礎支撐作用,全面匯聚園區規
劃、設計、施工、管理等各階段BIM模型和智慧化監測數據,探索貫穿企業
和項目管理的建筑產業互聯網平臺,實現裝配式建筑全覆蓋和高標準建筑單
體示范;實行與市級監管平臺互聯互通的智慧工地管理,形成數據收集、融
合、展示一體化,實現園區在“規劃、設計、建造、運營”上的全生命周期
精細化管理,打造全生命周期智能建造示范,進一步推動廣州市建設產業轉
型升級,實現高質量發展。
6.2.2.智能化城市安全管理項目
按照廣州“新城建”試點實施方案總體要求,結合廣州城市風險防控實
際需求,建設基于城市信息模型(CIM)的智能化城市安全管理平臺項目。
基于CIM基礎平臺優勢,按照全市統籌規劃、統一標準的原則,構建涵蓋地
上地下、室內室外、現狀未來全要素的智能化城市安全管理平臺,規劃建設
燃氣安全、綜合管廊、橋梁安全、地面塌陷防控、供電設施安全、消防安全、
路燈安全等七大應用場景,實現對廣州市城市安全運行的全面感知、實時監
測和智能預警預測。同時,建立城市安全運行管理數據接入體系、指揮調度
體系和綜合評價體系,為智能化城市安全運行管理平臺的長效運行提供體制
機制保障。打造國內首創“新城建”智能化城市安全管理平臺樣板,形成可
復制和可推廣的“廣州模式”。
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廣州市CIM平臺白皮書
6.2.3.智慧城市基礎設施與智能網聯汽車協同發展項目
為推動“智慧城市基礎設施與智能網聯汽車協同發展”的任務,廣州市
聚焦車城網琶洲示范區建設項目、黃埔區智慧交通“新基建”項目、番禺車
聯網項目進行雙智試點建設探索。
通過對城市基礎設施升級改造與整合,建立城市一體化智能物聯感知體
系,推動智慧城市動態和靜態信息整合。探索推進基于CIM基礎平臺搭建車
城網平臺,支撐智慧出行、智慧停車、城市環境綜合管理、智能化城市安全
管理等領域應用,為市區兩級交通治理提供先進手段,為城市治理體系和治
理能力現代化探明方向。積極探索智能網聯車輛的商業運營模式,推動廣州
智能網聯汽車技術和產業發展,形成可復制推廣的經驗,作為廣州“新城建”
全面建設發展的長效示范。
6.2.4.社區智慧化建設運營項目
開展社區智慧化建設運營試點,基于CIM平臺整合社區數據資源,實現
社區物聯感知數據、社區管理運行數據與我市CIM基礎平臺數據的共享互通,
實時掌握社區運營管理態勢,最終實現CIM對社區運營、管理的全面賦能。
推動建設以智慧社區建設運營為統領的宜居、綠色、人文、韌性、創新的新
型智慧社區,以“智慧社區”支撐“智慧城市”構建,以“社區體檢”支撐
“城市體檢”升級,以“社區治理”支撐“城市治理”提質,推進城市治理
體系和治理能力現代化。通過整合社區數據資源,補齊社區數字化短板,打
通服務群眾的“最后一公里”,引入便民服務產業為社區改造“輸血”,形
成“產業反哺,持續提升”的良性循環,滿足人民美好生活需要,提升社區
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廣州市CIM平臺白皮書
群眾的獲得感、幸福感、安全感。
6.3.重點發展領域
6.3.1.跨部門CIM平臺治理及深化建設
通過推進基于CIM的跨部門協同治理,推動CIM平臺深化協同建設,
促進城市管理走向更高決策層面。CIM平臺的治理與建設是相互作用、相互
聯系的兩個不同范疇,治理包含評估、指導和監督三個關鍵活動。深化廣州
市CIM工作聯席會工作制度及組織機制,建立CIM平臺治理機構、CIM平
臺建設機構,分別成立動態的工作專班及相應的實施團隊,確定廣州市住房
和城鄉建設局、廣州市規劃和自然資源局、廣州市政務服務數據管理局、廣
州市發展和改革委員會以及廣州市智慧城市投資運營有限公司等相關單位
在CIM平臺治理、建設、運營中的組織協調關系,健全CIM平臺跨部門協
同工作機制;貫通各部門間數
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