CIM時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的研究與實(shí)踐

王明省 何華貴 林鴻

（廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 廣東省廣州市 510060）

1 引言

城市信息模型（City Information Modeling)，是以城市信息數(shù)據(jù)為基數(shù)，建立三維城市空間模型和城市信息的有機(jī)綜合體，從范圍上講是大場(chǎng)景的GIS數(shù)據(jù)+小場(chǎng)景的BIM數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合，作為基礎(chǔ)城市數(shù)據(jù)庫(kù)，目前我國(guó)的CIM建設(shè)還存在諸多問(wèn)題，CIM的研究大多在概念階段，在實(shí)現(xiàn)上還沒(méi)有成熟的方法、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和要求，技術(shù)處于研究摸索階段[1-6]。目前國(guó)內(nèi)國(guó)外使用和研究更多聚焦于建筑BIM，建筑信息模型目前在美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、新加坡、日本等國(guó)家，都從政府層面對(duì)BIM建設(shè)和應(yīng)用提出了明確要求與規(guī)定[7]，國(guó)內(nèi)由政府引導(dǎo)開(kāi)始提出CIM的應(yīng)用要求和規(guī)定，但對(duì)于CIM的技術(shù)研究與應(yīng)用處于起步階段，另外國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)條件不夠成熟，關(guān)于CIM的建設(shè)、管理、應(yīng)用需要相應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境支撐，目前國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)還處于二維地理空間數(shù)據(jù)建設(shè)、應(yīng)用階段，有部分地區(qū)開(kāi)始應(yīng)用三維模型、傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)、實(shí)景影像等數(shù)據(jù)的應(yīng)用，但沒(méi)有地區(qū)真正建立CIM數(shù)據(jù)庫(kù)，其次存在數(shù)據(jù)孤島和重復(fù)建設(shè)的問(wèn)題，由于建設(shè)智慧城市的數(shù)據(jù)量非常大而且信息很繁雜，許多領(lǐng)域的信息需要融合起來(lái)，而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合又需要相關(guān)科技、資金的支持，其商業(yè)價(jià)值還暫不明朗，導(dǎo)致數(shù)據(jù)融合缺乏動(dòng)力，這也進(jìn)一步導(dǎo)致不同部門(mén)之間要對(duì)某些共同的應(yīng)用內(nèi)容或數(shù)據(jù)模型進(jìn)行重復(fù)建設(shè)，降低了資源的利用率。本文從CIM數(shù)據(jù)庫(kù)入手，分析了CIM數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)成，對(duì)CIM數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行劃分，主要包括一張CIM圖和非空間數(shù)據(jù)，形成了完整統(tǒng)一的CIM數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 CIM時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)內(nèi)容

如圖1所示，一個(gè)CIM數(shù)據(jù)庫(kù)包含一張CIM圖和其他非空間CIM數(shù)據(jù)，CIM數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)應(yīng)從智慧城市建設(shè)、管理來(lái)考慮，既要服務(wù)于城市的規(guī)劃、建設(shè)、管理，又要為精細(xì)化城市治理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。因此，一個(gè)CIM數(shù)據(jù)庫(kù)既包含豐富的空間數(shù)據(jù)形成的一張CIM圖，也包含政府各部門(mén)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、IoT數(shù)據(jù)和社會(huì)公眾產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。需要從不同角度分類(lèi)考慮：

（1）從來(lái)源對(duì)象考慮，包括政府部門(mén)所擁有的數(shù)據(jù)，又應(yīng)該包含社會(huì)公眾產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

（2）從來(lái)源部門(mén)考慮，應(yīng)考慮各行各業(yè)相關(guān)部門(mén)產(chǎn)生的空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和IoT數(shù)據(jù)。

（3）從數(shù)據(jù)類(lèi)型考慮，則應(yīng)包括空間數(shù)據(jù)（CIM圖）和非空間數(shù)據(jù)。

2.1 一張CIM圖

一張CIM圖是組成CIM數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是CIM數(shù)據(jù)的核心組成部分。所有CIM數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、銜接和融合，必須圍繞CIM圖進(jìn)行。因此，首先必須建立一張CIM圖，數(shù)據(jù)為包含坐標(biāo)信息的二維空間數(shù)據(jù)和三維空間數(shù)據(jù)。其中二維空間數(shù)據(jù)應(yīng)包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、各部門(mén)的規(guī)劃數(shù)據(jù)、多規(guī)合一成果數(shù)據(jù)、各部門(mén)的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、工程項(xiàng)目空間數(shù)據(jù)和權(quán)籍空間數(shù)據(jù)等。另外，三維空間數(shù)據(jù)包括三維模型數(shù)據(jù)、傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)、實(shí)景影像數(shù)據(jù)和BIM數(shù)據(jù)。

圖1：CIM數(shù)據(jù)庫(kù)組成

（1）根據(jù)我國(guó)各地空間數(shù)據(jù)實(shí)際建設(shè)情況，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)可以匯集基礎(chǔ)地形圖、政務(wù)電子地圖、衛(wèi)星影像圖、航空影像圖等；各部門(mén)的規(guī)劃數(shù)據(jù)應(yīng)包括國(guó)土空間規(guī)劃、城鄉(xiāng)總體規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃、環(huán)保規(guī)劃、林業(yè)規(guī)劃等；多規(guī)合一成果數(shù)據(jù)是指各地開(kāi)展多規(guī)合一工作時(shí)形成的成果數(shù)據(jù)；各部門(mén)的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)應(yīng)包括土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、交通現(xiàn)狀路網(wǎng)數(shù)據(jù)、全國(guó)國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)、地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)、自然資源專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)等，工程項(xiàng)目空間數(shù)據(jù)應(yīng)包括建設(shè)項(xiàng)目選址意見(jiàn)書(shū)、用地預(yù)審意見(jiàn)書(shū)、建設(shè)用地規(guī)劃許可證、建設(shè)工程規(guī)劃許可證、規(guī)劃驗(yàn)收許可證等項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程形成的空間數(shù)據(jù)，權(quán)籍空間數(shù)據(jù)應(yīng)包括國(guó)有房產(chǎn)證、國(guó)有土地使用權(quán)證、集體土地使用權(quán)證、集體土地所有權(quán)證等權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)。

（2）根據(jù)各地三維數(shù)據(jù)實(shí)際建設(shè)情況，三維模型數(shù)據(jù)應(yīng)匯集本地三維現(xiàn)狀建模數(shù)據(jù)，包括三維地上模型、三維地下空間模型、三維管線(xiàn)模型以及其他三維數(shù)據(jù)等；傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)結(jié)合本地?cái)?shù)據(jù)采集情況，可以包括大飛機(jī)采集的傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)采集的傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)以及其他設(shè)備采集的傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)等；實(shí)景影像數(shù)據(jù)是本地根據(jù)部門(mén)需要開(kāi)展的實(shí)景影像數(shù)據(jù)采集的各種成果數(shù)據(jù)；BIM數(shù)據(jù)來(lái)源則分為多個(gè)來(lái)源，包括工程建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃報(bào)批BIM，項(xiàng)目施工報(bào)批BIM，項(xiàng)目竣工驗(yàn)收BIM,各工程建設(shè)單位因建設(shè)需要而自行設(shè)計(jì)BIM,以及必要情況下的BIM翻模數(shù)據(jù)。其中，前兩個(gè)來(lái)源為主要BIM數(shù)據(jù)來(lái)源，特別是工程建設(shè)項(xiàng)目報(bào)批BIM，這將通過(guò)市場(chǎng)需求和政府引導(dǎo)雙驅(qū)動(dòng)，加快推動(dòng)BIM應(yīng)用，促進(jìn)行業(yè)升級(jí)。

2.2 政府各部門(mén)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

CIM數(shù)據(jù)能夠產(chǎn)生更多的應(yīng)用，能夠?yàn)橹腔鄢鞘泄芾砗椭卫硖峁┲?，非常重要的組成部分便是政府各部門(mén)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的疊加應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)用較迫切，且管理實(shí)現(xiàn)信息化手段的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要包括以下幾類(lèi)：工程建設(shè)項(xiàng)目審批數(shù)據(jù)、規(guī)劃審批數(shù)據(jù)、環(huán)保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、交通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、水務(wù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、城管業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、土地管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、不動(dòng)產(chǎn)管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、教育管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。

2.3 政府各部門(mén)IoT數(shù)據(jù)

政府各部門(mén)IoT數(shù)據(jù)是指政府部門(mén)為業(yè)務(wù)需要，通過(guò)建立IoT而產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，本身IoT技術(shù)在各行業(yè)應(yīng)用已越來(lái)越廣泛，針對(duì)各部門(mén)業(yè)務(wù)分析，目前可以考慮接入應(yīng)用的政府各部門(mén)IoT數(shù)據(jù)主要包括智能交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、公共安全、智能消防、路燈照明管控、水系監(jiān)測(cè)等幾個(gè)方面的IoT數(shù)據(jù)。

2.4 社會(huì)公眾產(chǎn)生數(shù)據(jù)

社會(huì)公眾產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是指除政部門(mén)之外，由自然人、法人單位等個(gè)體行為或從事某些活動(dòng)而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)匯總、附加位置信息、其他信息，或是與政府業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相融合，可以為城市管理、治理能夠提供輔助意義的數(shù)據(jù)。比如手機(jī)信令數(shù)據(jù)、個(gè)人出行交通數(shù)據(jù)等。

3 CIM數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)實(shí)踐

隨著智慧城市建設(shè)發(fā)展，結(jié)合本文CIM數(shù)據(jù)庫(kù)的研究分析，可以將其應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，特別是城市規(guī)劃輔助、城市設(shè)計(jì)、市政管理等。

3.1 城市規(guī)劃輔助

結(jié)合政府行政審批改革，整合多規(guī)合一、聯(lián)合審批平臺(tái)、規(guī)劃業(yè)務(wù)平臺(tái)、時(shí)空云平臺(tái)等系統(tǒng)，融合BIM數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃編制、審批提供服務(wù)，提供二三維一體、地上地下一體的規(guī)劃地塊可視化、管控盒子、控高分析、日照分析等，實(shí)現(xiàn)可計(jì)算、可視化的規(guī)劃設(shè)計(jì)模擬。如圖2所示。

圖2：城市規(guī)劃輔助

3.2 城市設(shè)計(jì)

通過(guò)CIM實(shí)體數(shù)據(jù)輔助完成城市景觀設(shè)計(jì)、建筑色彩、建筑風(fēng)格、空氣流動(dòng)分析、建筑群熱工分析等。如圖3所示。

圖3：城市設(shè)計(jì)

3.3 市政管理

通過(guò)市政設(shè)施、管網(wǎng)竣工BIM數(shù)據(jù)的不斷積累，連片，逐步豐富城市管網(wǎng)數(shù)據(jù)，逐步形成區(qū)域級(jí)市政數(shù)據(jù)，用于城市管理應(yīng)用。如圖4所示。

圖4：市政管理

4 結(jié)語(yǔ)

CIM數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)作為智慧城市建設(shè)中重要環(huán)節(jié)，明確CIM數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)內(nèi)容具有重要意義，本文對(duì)CIM數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)進(jìn)行了探索，將CIM數(shù)據(jù)庫(kù)分為CIM一張圖和非空間CIM數(shù)據(jù)，又對(duì)非空間的CIM數(shù)據(jù)建設(shè)內(nèi)容做了詳細(xì)的分類(lèi)研究，最終形成了完整的CIM數(shù)據(jù)庫(kù)，為智慧城市建設(shè)和CIM建設(shè)應(yīng)用提供參考，為提升城市服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。