基于CIM平臺的地下市政基礎設施開發(fā)研究

張春梅

（沈陽城市建設學院，遼寧 沈陽 110167）

0 引言

近年來，信息化技術發(fā)展速度日益加快，基于這一技術而產(chǎn)生的各項信息化平臺，在種類以及數(shù)量上明顯增多，CIM平臺便屬于其中的一種。地下市政基礎設施，屬于城市基礎設施的一種，包括給排水設施、燃氣設施以及地下交通設施等多種。在上述基礎設施的開發(fā)過程中，傳統(tǒng)方法均面臨著效率低、質量差、難度高等問題。即使運用BIM平臺進行地下市政基礎設施開發(fā)，取得一定的效果，但依然具有較大的發(fā)展空間。CIM平臺的出現(xiàn)，為地下市政基礎設施開發(fā)效率以及質量的提升奠定了基礎。因此，為了達到促進城市發(fā)展的目的，有必要對CIM平臺在基礎設施開發(fā)過程中的應用方法進行研究。

1 CIM平臺及其構成

城市信息模型（英文City Information Modeling)，是以城市信息數(shù)據(jù)為基數(shù)，建立起三維城市空間模型和城市信息的有機綜合體。從范圍上講是大場景的GIS數(shù)據(jù)+小場景的BIM數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)的有機結合。與傳統(tǒng)基于GIS的數(shù)字城市相比，CIM將數(shù)據(jù)顆粒度細化到城市單體建筑物內(nèi)部的一個機電配件、一扇門，將傳統(tǒng)靜態(tài)的數(shù)字城市升級為可感知、動態(tài)在線、虛實交互的數(shù)字孿生城市，為城市敏捷管理和精細化治理提供了數(shù)據(jù)基礎。

2 CIM平臺建設

2.1 CIM平臺的構成

CIM平臺的構成情況見圖1。

圖1 CIM平臺的構成情況

通過圖1可以看出，在CIM平臺中，包含多種組成部分，不僅能夠用于進行用地規(guī)劃，同樣可應用到城市的綜合管理、安全建設，以及智慧管網(wǎng)與環(huán)境保護等多項工作中。上述功能的集成，促使CIM平臺相對于BIM平臺而言具有了明顯的優(yōu)勢。將其應用到地下市政基礎設施的建設過程中，成為城市發(fā)展的主要方向[1]。

2.2 功能建設

2.2.1 構架方面

CIM平臺在構建上具有開放式的特征，所謂開放性，指的是平臺構架能夠隨時進行優(yōu)化以及更新，不具有固定性?；谏鲜鎏卣鳎珻IM平臺的功能同樣具有可擴展的優(yōu)勢。將其應用到地下市政基礎設施建設中，可取得良好的效果，有利于長期應用，避免被現(xiàn)代技術淘汰。

2.2.2 多源數(shù)據(jù)存儲以及管理

在地下市政基礎設施建設過程中，會涉及到大量數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)來源不統(tǒng)一。在CIM平臺中，工作人員可以借助多源數(shù)據(jù)存儲以及管理功能，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲，并在需要時，對數(shù)據(jù)進行利用。

2.2.3 海量數(shù)據(jù)承載功能

在CIM平臺中，工作人員可以借助上述功能對海量數(shù)據(jù)進行調度以及應用，此平臺可承載海量數(shù)據(jù)，無需擔心數(shù)據(jù)量過大導致系統(tǒng)無法承載的問題發(fā)生[2]。

2.2.4 三維渲染

CIM平臺具有較強的三維渲染功能，將其應用到地下市政基礎設施的建設過程中，能夠幫助建立基礎設施三維模型，根據(jù)三維模型，工作人員則可掌握大量的信息，并借助模型完成基礎設施開發(fā)工作，評價開發(fā)效果。

2.2.5 可視化

CIM平臺可視化功能良好，工作人員在利用上述平臺建立地下市政基礎設施模型后，模型可在平臺上呈現(xiàn)，從而幫助工作人員從整體上了解開發(fā)完成后的基礎設施分布情況。

3 CIM平臺開發(fā)要點

在地下市政基礎設施開發(fā)的過程中，需要經(jīng)歷四大環(huán)節(jié)，分別為規(guī)劃環(huán)節(jié)、設計環(huán)節(jié)、建造環(huán)節(jié)，以及運維環(huán)節(jié)。而CIM平臺的利用，則可幫助上述開發(fā)過程更加順利地實現(xiàn)。地下市政基礎設施具有多種類型，本部分僅以給排水管線為例，闡述CIM平臺的開發(fā)要點。

3.1 規(guī)劃方案

地下市政基礎設施規(guī)劃的環(huán)節(jié)，包括方案設計、三維展示、工程勘察、線路規(guī)劃以及可視化模擬幾項流程[3]。在上述流程中，CIM平臺的應用方法體現(xiàn)在以下方面：

3.1.1 方案設計

工作人員可利用CIM平臺對給排水管線的建造方案進行設計，例如：管線如何分布、如何避免與其他管線出現(xiàn)碰撞、管線的各項參數(shù)如何設置等。

3.1.2 三維展示

方案設計完成后，可通過三維展示的方式，將管線的CIM三維模型展現(xiàn)在平臺中。給排水管線CIM側視圖與俯視圖見圖2：

圖2 給排水管線CIM側視圖（左）與俯視圖（右）

3.1.3 工程勘察

在三維展示完成后，應通過工程勘察的方式，對當?shù)氐幕厩闆r進行掌握。給排水管線建設過程中，極有可能受到地下原有基礎設施的影響，需要更改方向，導致以往的開發(fā)方案無法使用。因此，在工程勘察過程中，應了解當?shù)氐牡厣辖ㄖ?、地下基礎設施分布情況，從而保證開發(fā)方案具有合理性以及可行性。

3.1.4 線路規(guī)劃

工程勘察完成后，便可對給排水管線的線路進行規(guī)劃，保證線路開發(fā)不受到其他基礎設施的影響，為未來的建設奠定基礎[4]。3.1.5可視化模擬

規(guī)劃方案確定后，可通過CIM平臺建立可視化模型，并對其進行展示。

3.2 設計方案

地下市政基礎設施設計的環(huán)節(jié)，屬于開發(fā)過程中的重要組成部分，具體包括三維協(xié)同設計、碰撞檢查、虛擬漫游、工程量計算以及可視化模擬幾項內(nèi)容。

3.2.1 三維協(xié)同設計地下市政基礎設施開發(fā)工程中，可對設施進行三維協(xié)同設計，借助CIM平臺的功能，保證設計結果具有準確性。

3.2.2 碰撞檢查地下基礎設施建設情況復雜，如發(fā)生碰撞，將導致工程無法進行。因此，需要借助CIM平臺進行碰撞檢查。將規(guī)劃方案中的管線參數(shù)輸入到CIM平臺之中后，工作人員需要立即對其進行運行，并利用平臺的碰撞檢查功能，觀察有無碰撞現(xiàn)象[5]。

3.2.3 虛擬漫游

可通過虛擬漫游的功能，對數(shù)據(jù)進行分享。

3.2.4 工程量計算CIM平臺具有工程量計算的功能，可利用這一功能，對整個工程量進行評估，從而保證最終的開發(fā)結果具有合理性。

3.2.5 可視化模擬

設計方案最終完成后，需要選出最優(yōu)的方案，并對其進行可視化模擬。

3.3 建造方案

地下市政基礎設施建造的環(huán)節(jié)，包括場地開發(fā)、施工模擬、進度管控、質量以及成本控制等內(nèi)容。以上開發(fā)環(huán)節(jié)，均可借助CIM平臺而實現(xiàn)。

3.3.1 場地開發(fā)

地下市政基礎設施建設的過程中，以往的場地開發(fā)過程效率低下。對此，可以將CIM平臺應用到開發(fā)過程中，通過平臺當中所存儲的城市開發(fā)數(shù)據(jù)，保證所選場地具有準確性，同時提高開發(fā)效率。

3.3.2 施工模擬與進度管控

可利用CIM平臺對施工的過程進行模擬，從而了解每一個步驟所需要的時間，保證地下市政基礎設施的開發(fā)建設工期。

3.3.3 質量與成本控制

地下市政基礎設施開發(fā)，質量以及成本控制較為重要。借助CIM模型，可在施工模擬的基礎上，了解最終的工程質量，從而判斷是否需要對方案進行修改。另外，也可以通過CIM模型對成本進行控制，保證能夠利用較小的成本獲得較高的效益。

由此可見，利用CIM平臺，可有效改善地下市政基礎設施的建設效果，降低建設成本，提高經(jīng)濟效益。

3.4 運維方案

運維過程，通常屬于地下市政管線開發(fā)的主要流程之一。而通過CIM平臺，則可以保證運維效果良好。具體而言，基于CIM平臺的地下市政基礎設施運維開發(fā)，包括四大步驟，分別為資產(chǎn)管理、設備維護、災害模擬以及綜合管理。在上述步驟中，設備維護以及災害模擬更加重要。在上述兩項開發(fā)流程中，CIM平臺的應用方法如下。

3.4.1 設備維護

地下基礎設施中含有多種設備，正是上述設備維持了基礎設施的運行，一旦設備出現(xiàn)故障，則會導致基礎設施系統(tǒng)陷入癱瘓?；贑IM平臺可對設備進行維護，設備附近所設置的傳感器可將設備的實時運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_當中，平臺則可發(fā)揮其對海量數(shù)據(jù)的承載能力，對數(shù)據(jù)進行分析、處理及評估。如數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，則表明設備可能存在故障，平臺可立即預警，幫助工作人員實現(xiàn)對設備的及時維護。

3.4.2 災害模擬

借助CIM平臺可實現(xiàn)對災害的模擬，了解在地震、洪水等多種災害下，地下市政基礎設施的運行情況，了解其所受到的影響，并且采取相關應急方案，提高基礎設施開發(fā)的安全性。CIM平臺之所以具有上述功能，與其海量數(shù)據(jù)承載功能有關。在上述功能的支持下，平臺便可以掌握災害的相關數(shù)據(jù)，從而將其利用到地下市政基礎設施開發(fā)的過程中，提高開發(fā)的安全性。

4 CIM平臺應用中的問題及解決措施

4.1 開發(fā)問題

4.1.1 開發(fā)標準未統(tǒng)一

當前，基于CIM平臺的開發(fā)尚未統(tǒng)一開發(fā)標準。由于標準的統(tǒng)一需要一定時間，同樣需要一定的經(jīng)驗，方可總結出一套具有可行性的開發(fā)標準。目前，我國各個地區(qū)對基礎設施開發(fā)的要求不一致，對CIM平臺開發(fā)的要求也各不相同，因此，極易對平臺功能的拓展以及其推廣應用造成阻礙。

4.1.2 數(shù)據(jù)標準化有待實現(xiàn)

數(shù)據(jù)標準化，指的是在對地下市政基礎設施進行歸類的基礎上，將同一項目中的數(shù)據(jù)進行整理，并使其呈現(xiàn)出標準化態(tài)勢的過程。數(shù)據(jù)的標準化，有利于提高基礎設施開發(fā)效率，保證數(shù)據(jù)能夠被充分應用。但目前以CIM平臺為基礎的地下市政基礎設施開發(fā)，并未實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準化，究其原因，在于經(jīng)驗數(shù)據(jù)的總結不夠。

4.1.3 資源需要共享

CIM平臺具有資源存儲與整合的能力，并且具有對海量數(shù)據(jù)進行承載的能力。如果資源無法進行共享，則會出現(xiàn)信息孤島現(xiàn)象，導致信息無法被充分應用，從而對地下市政基礎設施開發(fā)過程造成不良影響。

4.2 解決措施

4.2.1 統(tǒng)一開發(fā)標準

對開發(fā)標準進行統(tǒng)一，是未來CIM平臺發(fā)展的主要方向，也是以這一平臺為基礎進行地下市政基礎設施開發(fā)的關鍵。開發(fā)標準的統(tǒng)一，得益于對大量經(jīng)驗的總結。對此，建議有關領域的工作人員不斷對數(shù)據(jù)進行存儲、統(tǒng)計以及分析，并且在此過程中，聯(lián)合各個工程以及各個區(qū)域的工作人員，盡可能制定一套統(tǒng)一的標準。

4.2.2 實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準化

實現(xiàn)數(shù)據(jù)的標準化，能夠幫助提高數(shù)據(jù)的應用水平，促使各個基礎設施開發(fā)工程都能夠在數(shù)據(jù)的支持下，更高效地完成開發(fā)工作。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的標準化，首先，應當對市政地下基礎設施進行分類，分類完成后，整理出一套相對具有可推廣性的數(shù)據(jù)。在確保數(shù)據(jù)全面后，則可以之作為標準，對地下市政基礎設施進行開發(fā)。開發(fā)期間，同樣需要對經(jīng)驗進行總結，并不斷對數(shù)據(jù)進行優(yōu)化以及調整，最終為數(shù)據(jù)標準化的達成奠定基礎。

4.2.3 積極共享資源

積極共享資源，有利于促使基于CIM平臺的地下市政基礎設施使開發(fā)過程更加順利，提高開發(fā)效率，降低開發(fā)難度。為了實現(xiàn)資源共享，需要將互聯(lián)網(wǎng)與CIM平臺相互結合，保證CIM平臺中所存儲的數(shù)據(jù)，都能夠通過互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸，才能夠被廣泛應用，從而為地下市政基礎設施的開發(fā)過程提供保證。

5 結束語

本文針對基于CIM平臺的地下市政基礎設施開發(fā)的研究，有利于提高基礎設施開發(fā)的質量，并能夠促進智慧城市的開發(fā)。城市在地下基礎設施開發(fā)過程中，借助CIM平臺的功能，制定規(guī)劃方案，并對設計方案進行調整以及優(yōu)化。在此基礎上，保證地下市政基礎設施建造的合理性，降低基礎設施運維的難度。另外，還需要統(tǒng)一開發(fā)標準，實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準化，網(wǎng)上傳輸，資源共享，全面促進地下市政基礎設施開發(fā)效率的提升，改善開發(fā)效果。