城市信息模型及其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)

耿 丹 王 丹

(1.建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院有限公司，北京 100007； 2.自然資源部城市空間信息重點實驗室，北京 100007)

引言

城市信息模型(City Information Modeling， CIM)建設(shè)得到了國家及有關(guān)部委的高度重視。2021年3月，全國人大通過的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出“完善城市信息模型平臺和運行管理服務(wù)平臺，構(gòu)建城市數(shù)據(jù)資源體系，推進(jìn)城市數(shù)據(jù)大腦建設(shè)，探索建設(shè)數(shù)字孿生城市”。2019年12月，全國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)工作會議提出“加快構(gòu)建部、省、市三級CIM平臺建設(shè)框架體系”。2020年6月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)信辦聯(lián)合發(fā)布關(guān)于開展城市信息模型(CIM)基礎(chǔ)平臺建設(shè)的指導(dǎo)意見。2020年9月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《城市信息模型(CIM)基礎(chǔ)平臺技術(shù)導(dǎo)則》[1]。2020年9月，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于以新業(yè)態(tài)新模式引領(lǐng)新型消費加快發(fā)展的意見》中提出“推動城市信息模型(CIM)基礎(chǔ)平臺建設(shè)，支持城市規(guī)劃建設(shè)管理多場景應(yīng)用，促進(jìn)城市基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化和城市建設(shè)數(shù)據(jù)匯聚”。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部目前正組織開展CIM平臺建設(shè)試點工作，南京、北京城市副中心、廣州、廈門和雄安新區(qū)等被確定為首批試點。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部也正組織制定CIM平臺系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

CIM的相關(guān)研究同樣受到關(guān)注，國家重點研發(fā)計劃“物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市關(guān)鍵技術(shù)及示范”重點專項2020年項目指南設(shè)立了“城市信息模型(CIM)平臺關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”研究方向，項目研究工作目前正在進(jìn)行中。2020年12月，中國工程院發(fā)布了《全球工程前沿2020》報告，遴選出93個工程研究前沿和91個工程開發(fā)前沿，其中“城市信息模型(CIM)技術(shù)”被列入土木、水利與建筑工程領(lǐng)域Top10工程開發(fā)前沿。

許鎮(zhèn)等[2]對CIM的發(fā)展過程以及框架設(shè)計、數(shù)據(jù)融合和可視化等方面研究現(xiàn)狀做了綜述，并介紹了部分技術(shù)實現(xiàn)平臺和典型應(yīng)用的簡況。張鵬程等[3]結(jié)合廣州試點，介紹了城市信息模型平臺的總體架構(gòu)、數(shù)據(jù)構(gòu)成、平臺功能及實施效果等。當(dāng)前，CIM尚處在初步研究和實踐探索中，關(guān)于其概念、特征、組成以及構(gòu)建和應(yīng)用模式等許多基本問題還沒有形成較為普遍的共識，開展的試點工作也基本上結(jié)合具體應(yīng)用需求。本文擬進(jìn)一步分析CIM的概念、特征、組成，重點探討CIM數(shù)據(jù)建設(shè)中的幾個主要技術(shù)問題，并對利用數(shù)字化城市管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、新型基礎(chǔ)測繪地理實體數(shù)據(jù)和工程建設(shè)項目審批聯(lián)合測繪(也稱“多測合一”)成果以及房屋和基礎(chǔ)設(shè)施普查成果等進(jìn)行CIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)等提出建議。

1 CIM的概念、特征和組成

CIM雖然被寫入國家“十四五”規(guī)劃綱要，有關(guān)部門也在積極推進(jìn)相關(guān)建設(shè)和應(yīng)用工作，但尚有一系列基本問題需要研究探討，首當(dāng)其沖的就是CIM的概念、特征和基本組成等，本文簡述一些初步認(rèn)識。

1.1 CIM的概念

一些文獻(xiàn)對CIM做了定義或界定?！冻鞘行畔⒛Ｐ?CIM)基礎(chǔ)平臺技術(shù)導(dǎo)則》[1]認(rèn)為，CIM是以建筑信息模型(Building Information Model， BIM)、地理信息系統(tǒng)(Geographical Information System， GIS)、物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things， IoT)等技術(shù)為基礎(chǔ)，整合城市地上地下、室內(nèi)室外、歷史現(xiàn)狀未來多維多尺度信息模型數(shù)據(jù)和城市感知數(shù)據(jù)，構(gòu)建起三維數(shù)字空間的城市信息有機(jī)綜合體。耿丹等[4]認(rèn)為，CIM是對城市地上地下、室內(nèi)室外各種實體目標(biāo)及其時空狀態(tài)的數(shù)字化描述和表達(dá)。吳志強(qiáng)等[5]則提出了城市智能模型(City Intelligent Model)的概念，認(rèn)為CIM不僅是指城市模型中海量數(shù)據(jù)的收集、儲存和處理，更強(qiáng)調(diào)基于多維模型解決發(fā)展過程中的問題。

CIM由city、information和modeling三個詞組成，與BIM、GIS和IoT密切相關(guān)。盡管之前也有類似概念，但較為普遍的認(rèn)識是目前CIM的提出源自BIM。BIM是“在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)，對其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計、施工、運營的過程和結(jié)果的總稱”[6]，它包含建筑與設(shè)施所有構(gòu)件、部件等模型元素的幾何和非幾何信息及其間的關(guān)系，同時隨工程設(shè)計、施工等過程的推進(jìn)不斷發(fā)展。BIM中M具有模型(model)、建模(modeling)和管理(management)三重涵義[6]。BIM不僅是技術(shù)，是過程，是結(jié)果，也是一種理念和模式，它具有一系列基本特征，包括[7]：承載建筑或基礎(chǔ)設(shè)施時空信息的多維度結(jié)構(gòu)化描述與表達(dá)； 支持多專業(yè)協(xié)同設(shè)計、多要素協(xié)同優(yōu)化、多工序協(xié)同調(diào)度、多方位協(xié)同管理； 可實現(xiàn)工程全生命期完整信息的遞進(jìn)收集與深度共享； 對智慧建造、綠色建造、智慧園區(qū)、設(shè)施管理、資產(chǎn)管理等相關(guān)業(yè)務(wù)發(fā)展有強(qiáng)大的驅(qū)動和助推效應(yīng)等。

CIM源自BIM，但CIM與BIM也有很多不同，主要是由于城市與建筑之間的顯著差異所致，體現(xiàn)在總體定位、信息內(nèi)容、空間參照、技術(shù)架構(gòu)、功能體系及實現(xiàn)方式等方面。城市是一個多尺度(市域、城區(qū)、街道、社區(qū)、居住小區(qū)、建筑等)的復(fù)雜巨系統(tǒng)，除包含眾多靜態(tài)目標(biāo)外，還有大量動態(tài)目標(biāo)，并且包含各種目標(biāo)間的關(guān)系。對城市進(jìn)行數(shù)字化描述、分析和表達(dá)，不僅要包含各種建筑、設(shè)施及地理空間，還涉及機(jī)構(gòu)、人員、流動性等。因此，與CIM密切相關(guān)的另一個關(guān)鍵就是GIS特別是3D GIS。3D GIS對城市的三維立體空間進(jìn)行統(tǒng)一描述，并集成表達(dá)地下的地質(zhì)、管線、構(gòu)筑物，地上的土地、交通、建筑、植被，以及室內(nèi)的設(shè)施、房產(chǎn)、人口等，形成與現(xiàn)實世界一致的三維立體空間框架，其研究的主題與核心包括三維實體空間一體化的高精度建模、準(zhǔn)確度量分析、高效集成管理與實時可視化分析等[8]。CIM中的信息具有地理空間特征，與3D GIS在根基上是一致的。CIM就是一種3D GIS，或者說，CIM是3D GIS在BIM時代面向城市應(yīng)用的發(fā)展。

與CIM密切相關(guān)的第三個關(guān)鍵是IoT。IoT使CIM具備接入和應(yīng)用記錄城市實體特征的高頻動態(tài)數(shù)據(jù)的能力，為CIM增添了活力和靈性。

可以說，BIM、GIS、IoT等技術(shù)的集成及其與城市規(guī)劃建設(shè)管理的融合造就了CIM。CIM面向應(yīng)用而生，具有多重特征。我們從應(yīng)用的視角給出CIM的一個定義，即：CIM是一種通過對城市實體的時空特征進(jìn)行數(shù)字化描述和可視化表達(dá)，服務(wù)于城市規(guī)劃建設(shè)管理的公共信息平臺。

1.2 CIM的特征

由上述定義，可將CIM的基本特征歸納為以下三個方面。

(1)描述和表達(dá)城市實體的時空特征

描述和表達(dá)城市實體的時空特征及其變化是CIM的基本要求。城市實體的概念涵蓋廣泛，這里的城市實體主要包括各種地理實體以及人和組織等社會實體，其中地理實體指現(xiàn)實世界中具有空間位置、共同屬性的獨立自然或人工地物[9]，社會實體包括自然人和組織機(jī)構(gòu)等[10]。實體的時空特征包括專題特征、空間特征和時間特征。其中，專題特征指的是實體的分類、標(biāo)識和其他基本的專業(yè)或?qū)ｉT特性； 空間特征指的是實體的位置以及地理實體的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)等； 時間特征指的是實體的專題特征和空間特征隨時間的變化情況。CIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)就是要利用各種有效的技術(shù)手段采集并及時更新這些反映地理實體時空特征的幾何和屬性數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地理實體時空特征的數(shù)字化描述。地理實體時空特征的可視化表達(dá)則是CIM作為時空信息平臺的一個重要特征。

(2)作為城市公共時空信息平臺

上述提到，CIM是3D GIS在BIM時代面向城市應(yīng)用的發(fā)展。GIS既是技術(shù)，也是系統(tǒng)，更是平臺。GIS的平臺屬性為CIM繼承，GIS所具有的地理空間數(shù)據(jù)集成融合、組織管理、空間建模、空間分析和可視化表達(dá)等重要特征成為CIM基本功能的一部分。利用BIM、GIS和IoT等技術(shù)，CIM不僅包含建筑、基礎(chǔ)設(shè)施、管理部件等三維數(shù)字模型以及城市基礎(chǔ)地理信息，能表達(dá)和管理城市地面地上、室內(nèi)室外、陸地水域全三維空間，還可通過接入、融合和分析與城市生產(chǎn)、生活、生態(tài)相關(guān)的各種實時動態(tài)數(shù)據(jù)。因此，CIM是一個信息平臺，準(zhǔn)確地說是城市公共時空信息平臺。平臺是CIM的本質(zhì)屬性。

(3)融合并服務(wù)于城市規(guī)劃建設(shè)管理

建設(shè)CIM的一個初衷是支撐工程建設(shè)項目審批制度改革有關(guān)措施的落地[1]，幾個試點地區(qū)利用CIM基礎(chǔ)平臺，初步實現(xiàn)了用地規(guī)劃、建筑與市政設(shè)計規(guī)劃、施工BIM與竣工BIM的報審與審查等。建設(shè)并應(yīng)用CIM的終極目的是，促進(jìn)新一代信息技術(shù)與城市規(guī)劃建設(shè)管理的深度融合，為城市運行和治理的智能化、精準(zhǔn)化創(chuàng)造條件，推動城市高質(zhì)量發(fā)展，并為智慧城市、數(shù)字中國等建設(shè)提供有力支撐。CIM將成為新一代信息技術(shù)與城市規(guī)劃建設(shè)管理融合的重要載體。

1.3 CIM的組成

CIM的本質(zhì)屬性是信息平臺，按照信息平臺的一般技術(shù)體系架構(gòu)，CIM至少由傳感層、設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、功能層、應(yīng)用層以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、信息安全體系等部分組成如圖1所示。

圖1 CIM的基本組成

傳感層通過遙感、IoT、網(wǎng)絡(luò)及與有關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息共享等方式為平臺獲取業(yè)務(wù)管理服務(wù)、物聯(lián)感知、網(wǎng)絡(luò)開放、生活社交等數(shù)據(jù)。設(shè)施層為平臺的數(shù)據(jù)管理、分析、表達(dá)提供存儲和計算等資源，具有按需分配、冗余保護(hù)、故障隔離、資源分級、動態(tài)擴(kuò)展、負(fù)載均衡等能力。數(shù)據(jù)層包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的元數(shù)據(jù)。功能層主要提供數(shù)據(jù)的管理、分析、表達(dá)等基本能力，BIM、GIS、IoT等技術(shù)的有機(jī)集成可顯著增強(qiáng)CIM的能力。應(yīng)用層面向用戶提供各種專題或綜合應(yīng)用服務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系為數(shù)據(jù)獲取、平臺建設(shè)和運行管理等提供所需的數(shù)據(jù)、功能、接口、管理和服務(wù)等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范支撐。信息安全體系為平臺建設(shè)和應(yīng)用服務(wù)提供有效的安全保障，涵蓋網(wǎng)絡(luò)、硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)等方面。

2 CIM的數(shù)據(jù)內(nèi)容與質(zhì)量

在CIM基本組成中，數(shù)據(jù)無疑是核心。CIM究竟需要哪些數(shù)據(jù)？對這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量應(yīng)有什么樣的要求？這是CIM數(shù)據(jù)建設(shè)首先需要解決的問題。

2.1 CIM涉及的對象

CIM描述和表達(dá)城市地理實體、社會實體的時空特征。我們可將CIM中涉及的各類對象歸納為圖2，其中，一些對象為地理實體，如地、物和單元網(wǎng)格等； 一些對象為社會實體，如人(包括自然人、法人和非法人機(jī)構(gòu))； 還有一些對象則是城市運行和治理的場景、事務(wù)等，如事。

圖2 CIM涉及的對象

2.2 CIM數(shù)據(jù)的內(nèi)容

CIM數(shù)據(jù)描述城市各類對象的特征，從平臺建設(shè)和應(yīng)用的角度可分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)兩大類。一是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，CIM平臺必不可少的基本數(shù)據(jù)集，為各種CIM應(yīng)用提供公共數(shù)據(jù)資源，包括建筑物和設(shè)施數(shù)據(jù)、單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、人口基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和法人基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等；二是專題數(shù)據(jù)，各專題或綜合應(yīng)用所需的專業(yè)或?qū)ｉT數(shù)據(jù)，其內(nèi)容根據(jù)應(yīng)用場景及業(yè)務(wù)需要確定。CIM數(shù)據(jù)由于來源、形式、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量等復(fù)雜多樣，需使用元數(shù)據(jù)對各種數(shù)據(jù)的特征進(jìn)行必要的描述，從而為數(shù)據(jù)的正確使用和更新維護(hù)提供支持。上述數(shù)據(jù)中，人口和法人基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的建設(shè)已相當(dāng)成熟，可通過電子政務(wù)數(shù)據(jù)庫共享方式使用，以下對其他幾種數(shù)據(jù)的內(nèi)容做進(jìn)一步討論。

(1)建筑物和設(shè)施數(shù)據(jù)

關(guān)于建筑物和設(shè)施專題、空間和時間特征的數(shù)據(jù)是CIM平臺需優(yōu)先納入的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。與數(shù)字線劃圖(Digital Line Graph， DLG)、數(shù)字正射影像(Digital Orthophoto Map， DOM)等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中包含的建筑物和設(shè)施信息不同，CIM中的建筑物和設(shè)施數(shù)據(jù)必須具有結(jié)構(gòu)化、語義化，并包含必要的基本屬性信息。實景影像數(shù)據(jù)特別是實體三維模型可以更好地描述和表達(dá)建筑物和設(shè)施的空間特征，對不同的應(yīng)用場景，可利用BIM數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)構(gòu)建不同精細(xì)度(Level of Detail， LOD)的實體三維模型。

(2)單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)

單元網(wǎng)格指的是根據(jù)城市管理服務(wù)等需要劃定或形成的有明確界線的各類基本城市地理空間區(qū)域，包括：①各級行政區(qū)劃及社區(qū)； ②各類開發(fā)區(qū)、試驗區(qū)、示范區(qū)、保護(hù)區(qū)、控制區(qū)、統(tǒng)計普查分區(qū)、郵政通信服務(wù)區(qū)； ③街區(qū)、小區(qū)、地塊等。單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)由這些單元網(wǎng)格的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)組成。

(3)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括：①DLG、DOM、數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model， DEM)、數(shù)字表面模型(Digital Surface Model， DSM)數(shù)據(jù)； ②地名地址、興趣點(Point of Interest， POI)數(shù)據(jù)； ③地下空間、室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)等。其中，DLG、DOM、DEM和DSM為城市基礎(chǔ)測繪基本數(shù)據(jù)成果，通過融合DOM與DEM、DSM可生成地形級城市三維模型，該模型可作為CIM的空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)底板； 地名地址、POI數(shù)據(jù)可為社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)與城市地理空間的集成融合和時空分析提供空間參照； 當(dāng)涉及地下和室內(nèi)場景時，則需要地下空間和室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)。

(4)專題數(shù)據(jù)

對各類CIM應(yīng)用而言，需要相應(yīng)的專題數(shù)據(jù)，如：建筑物和設(shè)施的建設(shè)和運行管理，需要有其規(guī)劃、設(shè)計、施工、竣工等階段的成果資料，專項調(diào)查或普查的能源消耗、完好性、病害、結(jié)構(gòu)安全數(shù)據(jù)，以及日常維護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等； 數(shù)字化城市管理應(yīng)用，需要管理部件、事件、專業(yè)部門、業(yè)務(wù)監(jiān)管及案件處置數(shù)據(jù)等。專題數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容取決于應(yīng)用場景和具體管理服務(wù)需求。

2.3 CIM數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度

數(shù)據(jù)的質(zhì)量對保障CIM的有效運行至關(guān)重要。CIM數(shù)據(jù)描述城市實體特別是地理實體的專題特征、空間特征和時間特征。地理實體數(shù)據(jù)針對基本顆粒度的地理實體。CIM數(shù)據(jù)的質(zhì)量可使用精準(zhǔn)度衡量，精準(zhǔn)度包含精細(xì)度(detailedness)和準(zhǔn)確度(accuracy)兩方面，分別描述數(shù)據(jù)的精細(xì)程度和準(zhǔn)確程度。對應(yīng)于地理實體的三個特征，CIM數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度由數(shù)據(jù)的專題精細(xì)度、專題準(zhǔn)確度、空間精細(xì)度、空間準(zhǔn)確度、時間精細(xì)度和時間準(zhǔn)確度完整地衡量。

CIM作為城市公共信息平臺，在其建設(shè)特別是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)中，需要針對基本的應(yīng)用需求，分別確定各類地理實體數(shù)據(jù)的精細(xì)度、準(zhǔn)確度指標(biāo)，為數(shù)據(jù)生產(chǎn)提供具體技術(shù)依據(jù)。

3 CIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)途徑

建筑物和設(shè)施數(shù)據(jù)、單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)以及與工程建設(shè)項目審批有關(guān)的數(shù)據(jù)等在CIM中必不可少。這些數(shù)據(jù)不僅要滿足相應(yīng)的精準(zhǔn)度要求，還要有常態(tài)化的可持續(xù)的獲取途徑。其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可通過專項調(diào)查或普查等方式采集和更新。

3.1 利用數(shù)字化城市管理系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

目前許多城市都建立了網(wǎng)格化城市管理模式[11]，建設(shè)并運行數(shù)字化城市管理系統(tǒng)，并在城市市政工程設(shè)施、市政公用設(shè)施、市容環(huán)境與環(huán)境秩序等監(jiān)督管理應(yīng)用方面取得了積極成效。一些城市還以數(shù)字化城市管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，拓展構(gòu)建了城市綜合管理信息平臺。數(shù)字化城市管理系統(tǒng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)、地理編碼數(shù)據(jù)、管理部件數(shù)據(jù)等，它們按《數(shù)字化城市管理信息系統(tǒng)》系列國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 30428)的規(guī)定采集獲取，并建立了較為有效的更新保障機(jī)制。建設(shè)CIM平臺時，可通過城市不同部門間的信息共享使這些數(shù)據(jù)成為CIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的一部分。

3.2 利用新型基礎(chǔ)測繪地理實體數(shù)據(jù)

按照國務(wù)院批復(fù)的《全國基礎(chǔ)測繪中長期規(guī)劃綱要(2015-2030年)》關(guān)于構(gòu)建新型基礎(chǔ)測繪體系的目標(biāo)要求，2019年自然資源部頒布了《新型基礎(chǔ)測繪體系數(shù)據(jù)庫建設(shè)試點技術(shù)指南》，重點是按照一次測繪、統(tǒng)一建庫、按需組裝的原則，獲取、管理和表達(dá)地理實體數(shù)據(jù)[12]，并開展“實景三維中國”建設(shè)。上海、武漢、西安等城市已經(jīng)或正在開展新型基礎(chǔ)測繪有關(guān)試點工作。

利用地理實體數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建CIM所需的建筑物和設(shè)施、單元網(wǎng)格以及基礎(chǔ)地理信息等數(shù)據(jù)。利用傾斜攝影、移動測量、激光掃描等技術(shù)獲取城市實景三維影像，作業(yè)效率高，不僅可為CIM提供經(jīng)濟(jì)便捷的三維可視化數(shù)據(jù)，還可用于構(gòu)建實體三維模型。激光掃描數(shù)據(jù)、3D GIS數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)等也可用于實體三維模型的建立。實體三維模型具有對象化、語義化、結(jié)構(gòu)化等特征[12-14]，可滿足CIM廣泛應(yīng)用的需要。對建筑物和設(shè)施，可優(yōu)先使用不同設(shè)計和施工階段的BIM數(shù)據(jù)整合處理生成實體三維模型[15]。而在實體三維模型方面，開放地理信息聯(lián)盟(Open Geospatial Consortium， OGC)的CityGML標(biāo)準(zhǔn)值得研究借鑒，目前CityGML 3.0版的概念模型已發(fā)布，操作層面的編碼標(biāo)準(zhǔn)也將面世[16]。

3.3 利用工程建設(shè)項目審批聯(lián)合測繪成果

國家正大力推進(jìn)的建筑工程和市政工程建設(shè)項目審批制度改革，其中對驗收涉及的測繪工作要求實行“一次委托、聯(lián)合測繪、成果共享”。一些地方主管部門將聯(lián)合測繪的業(yè)務(wù)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，除覆蓋項目審批流程的立項用地規(guī)劃許可、工程建設(shè)許可、施工許可、竣工驗收的四個階段外，還延伸到前期的征地拆遷、土地勘界以及后期的不動產(chǎn)登記等環(huán)節(jié)。這一涉及測繪的事項也被稱為“多測合一”。驗收階段甚至多個階段的聯(lián)合測繪成果內(nèi)容豐富、形式多樣，不僅包含建筑和設(shè)施本體信息，還包括審批及建設(shè)過程的許多信息，如土地核驗、規(guī)劃核實、建筑面積及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)不僅對工程建設(shè)項目審批必不可少的，而且也是城市許多應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[7，17]。目前一些地方正在構(gòu)建“多測合一”信息管理系統(tǒng)，對聯(lián)合測繪成果進(jìn)行統(tǒng)一管理，可充分利用這些成果，并將之作為CIM平臺十分重要的鮮活數(shù)據(jù)。

3.4 利用房屋和基礎(chǔ)設(shè)施風(fēng)險普查成果

CIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中建筑物和設(shè)施數(shù)據(jù)至關(guān)重要。當(dāng)前正在開展的第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險普查工作已將房屋和基礎(chǔ)設(shè)施作為承災(zāi)體納入其中[18]。對于房屋，調(diào)查的信息包括單棟房屋建筑的地理位置、建筑面積、結(jié)構(gòu)、建設(shè)年代、用途、層數(shù)、經(jīng)濟(jì)價值、使用狀況、設(shè)防水平等； 對基礎(chǔ)設(shè)施，調(diào)查的信息包括設(shè)施類型、數(shù)量、價值、服務(wù)能力和設(shè)防水平等。該項普查工作計劃于2022年完成。這些信息非常寶貴，可通過相應(yīng)的政策措施實現(xiàn)信息共享，從而為CIM建設(shè)提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

本文在介紹CIM現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了CIM的概念、特征和組成，給出了一種CIM定義，討論了CIM數(shù)據(jù)的內(nèi)容及質(zhì)量描述方式，并對CIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)的幾種途徑做了簡要闡述，這些方面都有必要進(jìn)一步深入探討。當(dāng)前，我國正貫徹新發(fā)展理念，實施城市更新行動，推動城市綠色發(fā)展、智慧發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展。CIM被列入國家“十四五”發(fā)展規(guī)劃綱要，無疑迎來了良好的機(jī)遇，但也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。目前迫切需要圍繞支撐城市高質(zhì)量發(fā)展的根本需求，堅持創(chuàng)新性、系統(tǒng)性思維，進(jìn)一步明確CIM到底是什么、給誰用、怎么用，并在CIM的基本架構(gòu)、概念模型、數(shù)據(jù)組成、核心功能、部署方式、建設(shè)途徑和應(yīng)用模式等關(guān)鍵問題上達(dá)成較廣泛的共識，以引導(dǎo)和促進(jìn)CIM的健康持續(xù)發(fā)展。

CIM建設(shè)和應(yīng)用涉及與城市規(guī)劃建設(shè)管理有關(guān)的不同領(lǐng)域、不同部門、不同層級，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要建立強(qiáng)有力的協(xié)同工作機(jī)制和信息共享模式，妥善處理好信息安全與應(yīng)用開放等問題，實現(xiàn)CIM數(shù)據(jù)動態(tài)更新、平臺有效運行、應(yīng)用不斷擴(kuò)大。