由CIM到城市地下空间的数字孪生研究

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。

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。

前沿｜广联达：基于CIM的城市规建管一体化解决方案（附具体案例）导读广联达基于CIM规建管一体化平台，围绕城市建筑和市政基础设施全生命周期，以“数字孪生”城市为载体，以CIM时空一体化云平台为支撑，为城市建设、园区开发等提供规划、建设和管理全过程一体化解决方案和运营服务。

城市是社会经济发展和人们生产生活的重要载体，是现代文明的标志，高起点规划、高标准建设、精细化治理正成为未来城市建设发展的新方向。

坚持规划先行与建管并重相结合，构建以信息化为引领的绿色、智慧和韧性的城市发展新形态。

如何实现绿色、智慧、韧性的城市？产品篇围绕城市建筑和市政基础设施全生命周期，以“数字孪生”城市为载体，以CIM时空一体化云平台为支撑，为城市建设、园区开发等提供规划、建设和管理全过程一体化解决方案和运营服务。

打通规划、建设、管理的数据壁垒，改变传统模式下各阶段管理脱节的状况，支持城市管理需求在规划、建设的落实，积累城市数据资产并指导反馈规划建设，实现科学规划、高效建设和优质运营的智慧城市。

新理念——基于数字孪生的新理念数字化技术驱动城市规划、建设和管理全过程升级，“数字孪生”助推城市建设发展新理念。

新模式——基于数字化技术的新模式数字技术支撑“三个一体化“，创新城市建设管理新模式，将城市建设和管理提升至“细胞级”精细化治理水平。

空间一体化：以BIM+3DGIS为依托构建全方位城市信息模型（CIM），通过数字孪生的城市双体，构筑城市数字化基础设施，实现规建管业务集成、数据集成，支持城市可视化、可模拟和可分析的管理。

管理一体化：通过物联网、智能化、移动等技术实现管理业务纵向打通，数据实时互联。

全程一体化：形成规建管一体化业务数据融通及动态循环更新闭环。

新举措——基于一体化平台的新举措构建基于CIM的规建管一体化平台，是支撑数字城市的新举措。

方案篇通过基于CIM的规建管一体化平台，实现城市规划、建设、管理全生命周期管理，平台架构为“一个平台两大中心三朵云”。

C IM与数字孪生城市的关系文、图/刘晓伦随着国家政策的陆续出台以及雄安等国家级新区的示范效应，数字孪生的理念已经从传统的制造业, 向智慧城市的各个环节渗透，极大地拓展了人们对未来城市形态的想象。

从CIM到数字孪生城市数字孪生一词最早诞生于工业界，但是其在智 慧城市方面的应用则来源于2018年通过的《雄安规 划纲要》，纲要提出：“坚持数字城市与现实城市 同步规划、同步建设，适度超前布局智能基础设 施，打造全球领先的数字城市”“建立健全大数据 资产管理体系，打造具有深度学习能力、全球领先 的数字城市”等建设内容。

中国信息通信研宄院智 慧城市首席专家高艳丽教授曾表示：“雄安新区是 数字城市与现实城市同步规划、同步建设的城市，两座城市将开展互动，打造数字孪生城市和智能城Ttr ，，市。

近年来，在城市建设的过程中，CIM通过BIM、三维GIS、大数据、云计算、物联网（IoT)、人工 智能等先进数字技术，同步形成与实体城市“孪 生”的数字城市，实现城市从规划、建设到管理的 全过程、全要素、全方位的数字化、在线化和智能 化，改变城市面貌，重塑城市基础设施。

数字孪生城市是融合统一数据标准、城市信息 模型、城市运行数据、共性支撑平台、数字孪生应 用等多个单元的复杂系统，其中CIM是最重要的环 节，实现将物理城市的实体模型构建为数字孪生 体。

CIM平台是数字孪生城市建设的数字化模型，也是城市建设管理全流程智慧应用的支撑性平台。

依托CIM平台三维城市数字底板，与实时感知、仿 真模拟、深度学习等信息技术高度融合，开展全方 位多维度智慧城市应用建设，将成为实现城市治理 能力现代化的重要驱动力。

CIM对于数字孪生城市的意义数字孪生城市分为物理实体孪生和运行机理孪 生，例如某建筑实体，通过BIM构建实体孪生模 型，通过IoT传感器感知建筑运行机理，所以需要 将模型与运行机理有效地结合才能更好地服务智慧 城市建设和治理，那么物理实体城市孪生的CIM就 变得十分重要。