CIM實(shí)體數(shù)據(jù)體系構(gòu)建與應(yīng)用

王明省 鄧興棟 何華貴

針對(duì)CIM平臺(tái)搭建需要，提出了一套CIM實(shí)體數(shù)據(jù)體系建立方法：首先明確CIM數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)，然后提出CIM數(shù)據(jù)組織方法，針對(duì)不同數(shù)據(jù)按照不同方式對(duì)CIM數(shù)據(jù)構(gòu)建，在CIM數(shù)據(jù)組織方面，提出CIM元素、傳導(dǎo)CIM、邏輯CIM的概念，并對(duì)CIM元素組成進(jìn)行定義和分類，提出傳導(dǎo)CIM與行政區(qū)劃分緊密結(jié)合的分級(jí)概念，給出CIM數(shù)據(jù)生成過程，最后給出相關(guān)應(yīng)用案例，為推進(jìn)智慧城市建設(shè)管理奠定基礎(chǔ)。

一、引言

2018年3月2日，住建部正式向廈門市、廣州市政府發(fā)送了《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于開展運(yùn)用BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）系統(tǒng)進(jìn)行工程建設(shè)項(xiàng)目報(bào)建并與“多規(guī)合一”管理平臺(tái)銜接試點(diǎn)工作的函》，文件明確，此次試點(diǎn)工作主要是通過改造BIM系統(tǒng)進(jìn)行工程建設(shè)項(xiàng)目電子化報(bào)建，提高項(xiàng)目報(bào)建審批數(shù)字化和信息化水平，并將改造成的BIM報(bào)建系統(tǒng)與“多規(guī)合一”管理平臺(tái)銜接，逐步實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目電子化審查審批，推動(dòng)建設(shè)領(lǐng)域信息化、數(shù)字化、智能化建設(shè)，為智慧城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)，最終形成可復(fù)制、可推廣的CIM（City Information Modeling，城市信息模型）平臺(tái)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。本文首先設(shè)計(jì)了CIM實(shí)體數(shù)據(jù)體系框架，在此基礎(chǔ)上給出CIM實(shí)體數(shù)據(jù)的組織、構(gòu)建方法，對(duì)CIM元素組成進(jìn)行了定義和分類，并歸納CIM數(shù)據(jù)的構(gòu)建過程，為推動(dòng)智慧城市建設(shè)具有一定參考意義和價(jià)值。

二、CIM實(shí)體數(shù)據(jù)體系框架

如何搭建CIM平臺(tái)，目前還處于研究階段，當(dāng)務(wù)之急，首先要建立CIM實(shí)體數(shù)據(jù)體系，形成CIM一張圖，建立CIM數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上，搭建CIM平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基于CIM數(shù)據(jù)更多的智慧應(yīng)用。CIM實(shí)體數(shù)據(jù)體系建設(shè)如圖1所示：

圖1 CIM實(shí)體數(shù)據(jù)體系Fig.1 CIM entity data system

三、CIM實(shí)體數(shù)據(jù)組織構(gòu)建方法

考慮到各地信息化建設(shè)程度和各種數(shù)據(jù)實(shí)際建設(shè)情況差異，CIM數(shù)據(jù)庫建設(shè)方法如下：對(duì)于CIM數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)，首先應(yīng)考慮政府部門現(xiàn)有數(shù)據(jù)，其次再考慮公眾產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，對(duì)于政府部門數(shù)據(jù)考慮優(yōu)先情況，首先考慮政府部門擁有的空間數(shù)據(jù)資源，然后在現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，關(guān)聯(lián)現(xiàn)有的可用的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，按照CIM數(shù)據(jù)規(guī)范進(jìn)行規(guī)范化，形成圖文一體的一張CIM圖，最后根據(jù)本地IoT建設(shè)和應(yīng)用情況，接入IoT數(shù)據(jù)，形成豐富的CIM數(shù)據(jù)。

圖2CIM數(shù)據(jù)庫建設(shè)數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)Fig.2Data priority of CIM database construction

1.CIM數(shù)據(jù)的組織方法

CIM數(shù)據(jù)由各個(gè)級(jí)別CIM元素組成，每個(gè)級(jí)別CIM元素由政府各部門的三維空間數(shù)據(jù)、二維空間數(shù)據(jù)、關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、IoT數(shù)據(jù)和社會(huì)公眾產(chǎn)生數(shù)據(jù)組成。CIM元素分為傳導(dǎo)CIM和邏輯CIM。傳導(dǎo)CIM與行政區(qū)劃分緊密結(jié)合，劃分到城市級(jí)，具體劃分為五個(gè)等級(jí)，分別是單元CIM、社區(qū)CIM、街鎮(zhèn)CIM、區(qū)縣CIM和城市級(jí)CIM。多個(gè)同一個(gè)社區(qū)內(nèi)的單元CIM組成社區(qū)CIM，多個(gè)一個(gè)街鎮(zhèn)內(nèi)的社區(qū)CIM組成街鎮(zhèn)CIM，多個(gè)同一個(gè)區(qū)縣內(nèi)的街鎮(zhèn)CIM組成區(qū)縣CIM，多個(gè)同一個(gè)城市內(nèi)的區(qū)縣CIM組成城市級(jí)CIM。邏輯CIM是相對(duì)具有一定自由度的CIM元素，由一個(gè)或多個(gè)具有物理位置關(guān)聯(lián)或是邏輯相關(guān)的單元CIM組成。在不同的應(yīng)用環(huán)境下，按照不同的要求，各級(jí)CIM元素可作為單獨(dú)應(yīng)用的CIM數(shù)據(jù)，為本級(jí)CIM元素的CIM平臺(tái)搭建和應(yīng)用提供CIM數(shù)據(jù)。

圖3 CIM元素組成Fig.3 CIM element composition

圖4 傳導(dǎo)CIM邏輯關(guān)系Fig.4 Conducting CIM logical relationship

2.CIM數(shù)據(jù)的構(gòu)建方法

CIM數(shù)據(jù)構(gòu)建需要通過匯集、整理、共享、融合、關(guān)聯(lián)和轉(zhuǎn)換多源、多類型數(shù)據(jù)形成，多源數(shù)據(jù)具體來說主要包括二維空間數(shù)據(jù)、實(shí)景影像數(shù)據(jù)、傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)、IoT數(shù)據(jù)、社會(huì)公眾產(chǎn)生數(shù)據(jù)。不同的數(shù)據(jù)需要通過不同的方式構(gòu)建：

（1）二維空間數(shù)據(jù)

二維空間數(shù)據(jù)是進(jìn)行CIM平臺(tái)應(yīng)用的輔助應(yīng)用的空間數(shù)據(jù)，主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、各部門的規(guī)劃數(shù)據(jù)、多規(guī)合一成果數(shù)據(jù)、各部門現(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)等多類型空間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可能收集整理或是其他系統(tǒng)提供，其數(shù)據(jù)提供方式主要包括匯集整理或服務(wù)共享方式。

（2）實(shí)景影像數(shù)據(jù)、傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)

實(shí)現(xiàn)方式同二維空間數(shù)據(jù)一樣，分為匯集整理或是服務(wù)共享方式，并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，形成符合要求的CIM數(shù)據(jù)。

（3）三維模型數(shù)據(jù)

三維模型數(shù)據(jù)則通過建模或模型共享的方式獲取，兩種方式，都需要統(tǒng)一坐標(biāo)，然后按照CIM數(shù)據(jù)入庫標(biāo)準(zhǔn)或CIM共享交換服務(wù)規(guī)范，形成符合要求的CIM數(shù)據(jù)。

（4）BIM數(shù)據(jù)

BIM數(shù)據(jù)是CIM數(shù)據(jù)組成核心，是推動(dòng)CIM平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用的主要?jiǎng)恿ΓＷCBIM數(shù)據(jù)的持續(xù)增加、更新和維護(hù)是CIM平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用應(yīng)重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。BIM數(shù)據(jù)與CIM數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換是平臺(tái)建設(shè)考慮的核心內(nèi)容。不同來源的BIM數(shù)據(jù)應(yīng)該通過IFC數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一規(guī)范化、并能夠進(jìn)行輕量化處理。

（5）IoT數(shù)據(jù)

IoT數(shù)據(jù)是CIM數(shù)據(jù)在智慧城市高層次應(yīng)用中的重要組成內(nèi)容，IoT數(shù)據(jù)一般通過接入，然后再與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，成為一種具有相對(duì)較好實(shí)時(shí)性的CIM數(shù)據(jù)。

（6）社會(huì)公眾產(chǎn)生數(shù)據(jù)

社會(huì)公眾產(chǎn)生數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方式主要通過匯集整理和服務(wù)共享兩種方式獲取，因?yàn)樯鐣?huì)公眾產(chǎn)生數(shù)據(jù)的類型、內(nèi)容和方式等花樣眾多，數(shù)據(jù)的應(yīng)用環(huán)境和范圍也非常復(fù)雜，因此在社會(huì)公眾產(chǎn)生數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，需要根據(jù)應(yīng)用的重要程度、必要程度、數(shù)據(jù)安全性、真實(shí)性和可靠性等方面充分考慮，然后再進(jìn)行應(yīng)用。

圖5 CIM數(shù)據(jù)構(gòu)建方法Fig.5 CIM data construction method

四、CIM實(shí)體數(shù)據(jù)應(yīng)用

1.城市安全

基于CIM實(shí)體數(shù)據(jù)，借助詳實(shí)的BIM數(shù)據(jù)，可以形成形象具體的應(yīng)急預(yù)案、消防預(yù)案，可以為城市安全管理服務(wù)。

圖6城市安全方案預(yù)演Fig.6 Preview of urban safety plan

2.不動(dòng)產(chǎn)管理

基于CIM實(shí)體數(shù)據(jù)，借助詳實(shí)的BIM數(shù)據(jù)，可以形成形象具體的應(yīng)急預(yù)案、消防預(yù)案，可以為城市安全管理服務(wù)。

圖7不動(dòng)產(chǎn)管理Fig.7 Real estate management

3.城市運(yùn)行管理

人口數(shù)據(jù)、法人數(shù)據(jù)、不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)和IoT數(shù)據(jù)（如交通智能監(jiān)控、社會(huì)治安監(jiān)控、出租屋監(jiān)管數(shù)據(jù)、手機(jī)信令數(shù)據(jù)等），可實(shí)現(xiàn)從市民、企業(yè)、社區(qū)、街鎮(zhèn)到城市的全方位的運(yùn)行管理。

圖8 城市運(yùn)行管理Fig.8 Urban operation management

五、結(jié)語

本文提出了CIM實(shí)體數(shù)據(jù)體系框架，提出CIM元素、傳導(dǎo)CIM、邏輯CIM的概念，并將傳導(dǎo)CIM與行政區(qū)劃分緊密結(jié)合，給出CIM數(shù)據(jù)的構(gòu)建方法和組織方法。通過CIM實(shí)體數(shù)據(jù)的建設(shè)應(yīng)用，城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和治理也會(huì)越來越智能化，城市的管理應(yīng)用更加形象化、具體化、智慧化，通過加強(qiáng)CIM實(shí)體數(shù)據(jù)的推廣應(yīng)用，為推動(dòng)智慧城市的智能化建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

基金項(xiàng)目情況：工業(yè)和信息化部BIM軟件與CIM平臺(tái)集成開發(fā)公共服務(wù)平臺(tái)，TC19083WA