基于CIM 的城市更新應用場景探索

婁東軍 唐柱鵬 江朝勇 曾妮紅

(1.廣州市住房城鄉(xiāng)建設行業(yè)監(jiān)測與研究中心；2.廣州市城市更新規(guī)劃設計研究院有限公司)

2020 年10 月，《中共中央關于制定國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》，首次將“城市更新”寫入五年規(guī)劃。2023 年7 月，《關于扎實有序推進城市更新工作的通知》提出要發(fā)揮城市更新規(guī)劃統(tǒng)籌作用，創(chuàng)新城市更新可持續(xù)實施模式，明確城市更新底線要求，表明國家已高度重視城市更新工作，然而，如何運用好現(xiàn)有技術手段，在城市更新的全過程決策和管理中為決策者提供參考依據是值得研究的課題，本文結合城市信息模型(CIM)，運用人工智能技術，探討構建城市運行體征感知體系，引入大數據和AI 挖掘分析手段挖掘城市問題根因，讓數據和模型賦能城市治理，是實現(xiàn)從管到防轉變的有效手段。

1.概述

1.1 城市信息模型（CIM）

城市信息模型（City Information Modeling，CIM）全面整合數據分析、數據管理和數據顯示，實現(xiàn)城市基礎設施、城市管理、生態(tài)環(huán)境、公共安全、民生工程、應急管理等關鍵領域的實時可視化監(jiān)督，全面模擬數字城市，是新型智慧城市建設的核心支撐。城市信息模型通過積累城市級決策和建設過程的詳細數據，可以支持新型智慧城市的建設，確保未來的運營和維護，實現(xiàn)智慧城市的管理和運營。城市公共空間采用量化管理標準和智能化管理手段，實施標準精細、服務到位、運營高效的城市精細化管理。

目前，廣州市已建成全國首個CIM 基礎平臺，形成全市一張“三維數字底圖”，并開展多項加強城市精細化管理推進城市治理現(xiàn)代化的應用探索，為廣州城市的規(guī)劃、設計、建設、管理、運行全過程提供有力支撐，廣州CIM 平臺構建了全市域7434 平方公里三維地形地貌，完成1300 平方公里城市重點區(qū)域現(xiàn)狀精細三維模型建模工作，積極推動新建項目BIM 入庫，目前共匯聚了超過900 多個BIM 單體模型，按照《廣州市國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠景目標綱要》和《廣州市基于城市信息模型的智慧城建“十四五”規(guī)劃》要求，廣州市會持續(xù)推進CIM 平臺建設工作。

廣州市在CIM 平臺的典型應用有：CIM+智慧工改、CIM+智慧工地、CIM+城市更新、CIM+橋梁健康、CIM+智慧社區(qū)、CIM+智慧園區(qū)等。

1.2 人工智能技術

2022 年7 月，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》將人工智能上升為國家戰(zhàn)略，人工智能產業(yè)已經進入全球價值鏈高端，新一代人工智能在智慧城市、智能家居、智能安防、智慧教育、智能制造、智能農業(yè)、智慧交通、智能醫(yī)療、智能機器人、國防建設等領域得到廣泛應用。

1.3 人工智能產業(yè)賦能城市更新

（1）人工智能賦能智慧基礎設施建設

在城市更新的基礎設施建設中，運用人工智能技術，從而達到智慧管理效果，廣州市在智慧供水、智慧排水、智慧電力和節(jié)能改造、燃氣智能化、智慧綜合管廊、通信管廊、智慧燈桿等基礎設施建設上通過物聯(lián)網技術，運用信息化和人工智能手段，打造了一批智慧基礎設施應用，目前，已上線運行的有智慧水務云平臺、智慧排水信息系統(tǒng)、城市燃氣智能化管理、地下管線綜合管理信息平臺等。

（2）人工智能賦能智慧社區(qū)建設

聚焦業(yè)主的舒適、健康、安全、運動、娛樂、養(yǎng)老、教育、居住、日常生活、出行、公共活動、社會服務、購物等需求，發(fā)揮CIM 平臺的支撐作用，應用信息化手段，建設智慧社區(qū)，通過對接攝像頭、物聯(lián)網煙感器等物聯(lián)傳感設備，對亂扔垃圾、高空拋物、霸道占道、煙霧狀態(tài)、人群異常聚集等進行實時監(jiān)測，發(fā)出警報并推送給管理者，由社區(qū)管理者進行閉環(huán)跟進處理。人工智能不僅助力智慧社區(qū)建設，還可賦能智慧社區(qū)管理，通過人臉識別、智能巡檢、智能平臺等人工智能技術引入，將傳統(tǒng)社區(qū)運營管理智慧化。

（3）人工智能賦能智慧工地

應用物聯(lián)網技術，對建筑施工現(xiàn)場人員、機械設備、材料、環(huán)境等各個方面的實時監(jiān)測和智能管控，通過大數據分析，從而減少人為因素干擾，提高安全生產水平和工作效率的目的。其中較成熟的技術有智能視頻監(jiān)控、智能設備監(jiān)控、智能環(huán)境監(jiān)測、智能安全監(jiān)管等。目前，廣州市實現(xiàn)了對全市2000 多個工地的綜合監(jiān)管，可以對安全施工、工程質量、日常執(zhí)法、文明施工等方面的智慧化管理。

（4）人工智能賦能智慧城市管理

在城市管理的日常監(jiān)測監(jiān)管過程中，需采集不同部門的相關資源，基于經濟運行、社會治理、市場監(jiān)管、環(huán)境保護、公共服務、營商環(huán)境等不同主題的動態(tài)真實數據，結合時空信息建立多維度閾值觸發(fā)規(guī)則，監(jiān)控各類焦點事件的狀態(tài)，關聯(lián)分析告警數據，結合預警模型進行風險研判，確定警告風險級別，提前進行可視化告警。深度融合物聯(lián)感知、AI 識別和人工智能等技術，對城市關鍵信息進行全時段監(jiān)管，對各類異常事件進行自動感知、關聯(lián)分析和實時預警，實現(xiàn)全域態(tài)勢的智能感知。在城市管理決策時，需從各主題的痛點出發(fā)，以業(yè)務場景為抓手，整合不同部門、不同領域的數據，進行對比分析、趨勢分析、預測分析，運用人工智能技術為城市的智慧化以及精細化管理提供決策依據。

2.廣州市城市更新系統(tǒng)現(xiàn)狀及分析

目前已建設的城市更新的相關系統(tǒng)主要包括：針對舊村莊、舊廠房全面改造的廣州市城市更新綜合管理系統(tǒng)（包括城市更新業(yè)務辦理系統(tǒng)、城市更新“片策通”、CIM+城市更新綜合管理專題、城市更新一張圖四個子系統(tǒng)）、城中村改造督辦系統(tǒng)，以及針對老舊小區(qū)微改造的廣州市老舊小區(qū)項目建設全生命周期統(tǒng)一監(jiān)管系統(tǒng)等。

2.1 廣州市城市更新綜合管理系統(tǒng)

（1）城市更新業(yè)務辦理系統(tǒng)

系統(tǒng)以標圖建庫、項目儲備庫、片區(qū)策劃方案、項目實施方案、方案審核備案等城市更新業(yè)務流程，實現(xiàn)對各級城市更新管理部門業(yè)務全流程信息化辦理，功能涵蓋業(yè)務創(chuàng)建、接辦、審批、移交、督辦等，同時，配套實現(xiàn)基礎數據展示、策劃方案瀏覽、現(xiàn)狀分析、規(guī)劃分析、地圖管理、圖文交互等。

系統(tǒng)完成了城市更新業(yè)務辦理流程的信息化，運行至今服務了全市826 個辦理項目。系統(tǒng)基本實現(xiàn)設計的各項業(yè)務辦理功能，但為更好地服務全市城市更新工作，需要進行升級改造，如數據展示模塊、片區(qū)策劃方案部分等。

（2）城市更新“片策通”

“片策通”面向城市更新片區(qū)策劃項目編制成果，提供智能化輔助審查和策劃評估功能。智能化輔助審查根據策劃方案編制的要求，對編制成果提出審查規(guī)整意見，并進行全流程在線化編制程序跟蹤管理。策劃評估基于8 大類基礎數據，進行估算基數設置、復建工作量估算、規(guī)劃投資估算，為城市更新項目改造成本核算提供參考。

系統(tǒng)輔助審核功能將持續(xù)進行優(yōu)化，進一步增強“片策通”的輔助審核作用，能夠做到審核過程的追溯，將片區(qū)策劃的審核重點，以GIS 圖文結合的方式進行列表式、菜單式審核打勾。

（3）CIM+城市更新綜合管理專題

系統(tǒng)支持城市更新項目從全市、區(qū)也可下鉆到具體每個項目進行全生命周期的數據集約化管理及展示。

目前系統(tǒng)框架已經搭建，后續(xù)將完全打通對接系統(tǒng)和業(yè)務數據，實現(xiàn)城市更新項目從項目儲備庫、方案編制批復、項目實施、項目驗收等全生命周期的集約化管理。

（4）城市更新一張圖

系統(tǒng)支持標圖建庫、項目儲備庫、片區(qū)策劃方案、老舊小區(qū)等業(yè)務信息的各類數據多方式查詢、多維度分類統(tǒng)計，可對業(yè)務全生命周期辦理過程進行綜合監(jiān)管和流程回溯。

目前系統(tǒng)已接入全市21296 個標圖建庫、826 個項目儲備庫、824 個老舊小區(qū)以及5 個片區(qū)策劃方案數據，實現(xiàn)了城市更新業(yè)務數據業(yè)務總覽。后續(xù)將持續(xù)完善資源數據接入，如四標四實數據、城市更新基礎數據，并實現(xiàn)基于多源數據的專題分析功能。

2.2 城中村改造督辦系統(tǒng)

系統(tǒng)集業(yè)務協(xié)同、項目進度監(jiān)管督辦、項目改造全流程、通知公告發(fā)布、工作任務統(tǒng)計展示于一體，實現(xiàn)了對城市更新改造項目執(zhí)行情況全面監(jiān)管，促進了城中村改造項目有序推進，進一步將項目轉化成地區(qū)經濟發(fā)展動力。

2.3 廣州市老舊小區(qū)改造項目建設統(tǒng)一生命周期監(jiān)管系統(tǒng)

系統(tǒng)基于全市老舊小區(qū)底數成果，完成市、區(qū)、街道的三級聯(lián)動統(tǒng)籌，實現(xiàn)老舊小區(qū)改造項目建設統(tǒng)一生命周期監(jiān)管、老舊小區(qū)改造項目建設“一盤棋”總覽和“一張圖”展示。系統(tǒng)已經實現(xiàn)對全市老舊小區(qū)改造項目建設統(tǒng)一生命周期監(jiān)管，并且可聯(lián)動下鉆到市區(qū)街道三級，并融合了完整居住社區(qū)的大屏展示模塊，可以接入CIM 平臺直接展示。

2.4 存在問題

（1）信息孤島問題

目前廣州市在城市更新方面的各個系統(tǒng)相對獨立，各自完成對應的功能，CIM+城市更新綜合管理專題就是想打通各系統(tǒng)之間的孤島信息，確保信息數據互通共享，當然打通的不只是城市更新類的信息系統(tǒng)，還應該打通智慧工地、工程監(jiān)測、消防驗收等各類相關聯(lián)的信息系統(tǒng)數據，把信息數據充分應用起來，突破信息壁壘，形成基于CIM 的全生命周期管理系統(tǒng)。

（2）指標缺少評價體系

城市更新的建設缺乏一套指標管理體系和方法，導致城市更新業(yè)務指標體系難以管控。目前廣州市對城市更新項目的評價還是人為的設置評分體系，區(qū)分度小，并且打分的界限也不能做到完全客觀，如果在系統(tǒng)中能夠通過對歷史數據的分析和挖掘，生成一套依托于歷史經驗的評價體系，將對城市更新的項目管理有較好的決策支撐作用。

（3）業(yè)務風險難以預警

缺乏有效的預警手段，難以實現(xiàn)城市業(yè)務體征快速感知與自動預警，城市運行出現(xiàn)異常問題時，不能預先研判，沒有提前感知功能。

（4）業(yè)務重點缺少呈現(xiàn)方式

沒有針對不同層級、不同部門用戶的權責屬性、關注重點，為其量身定制業(yè)務分析報告的能力，領導面對繁多的城市運行體征數據，難以及時獲取重點關注信息。

3.基于CIM 的城市更新場景展望

（1）優(yōu)化CIM+城市更新綜合管理專題，形成城市更新全生命周期管理系統(tǒng)

通過對城市更新項目的實時監(jiān)測、感知與預警，并匯聚相關數據，基于數據感知與決策支撐平臺，構建城市更新運行感知指標體系，構建“1+N”專題場景分析體系，包含1 個城市更新體征總體運行態(tài)勢、N 個城市更新專題場景，圍繞城市更新各領域核心業(yè)務，進行數據匯聚、態(tài)勢感知和分析預警，N 個場景聚焦城市運行的各項復雜場景或疑難問題，提煉場景業(yè)務中的核心難點堵點，通過數據實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的閉環(huán)。并通過大屏、中屏（電腦端）、小屏（手機端）三端進行直觀呈現(xiàn)，為領導決策提供科學精準的數據支撐。

持續(xù)完善CIM+城市更新綜合管理專題，將廣州市城市更新綜合管理系統(tǒng)、城中村改造督辦系統(tǒng)、老舊小區(qū)改造項目建設統(tǒng)一生命周期監(jiān)管系統(tǒng)的數據匯聚到CIM 平臺，實現(xiàn)城市更新項目的二三維一體化展示，并打通聯(lián)合審圖系統(tǒng)、融合監(jiān)管系統(tǒng)、人防審查系統(tǒng)、消防設計審查系統(tǒng)、預售系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、租賃備案系統(tǒng)等相關系統(tǒng)的數據，串聯(lián)城市更新改造前、中、后期全生命周期流程管理，實現(xiàn)城市更新全鏈條、全項目、全類型、全流程、全業(yè)務數據的集約化管理和展示。

（2）全面構建城市更新綜合指標體系，提供實踐成效衡量準繩

通過對城市更新各管理領域的核心指標進行態(tài)勢監(jiān)測與可視分析，以及歷史運行數據的分析，加強對城市更新各領域的信息感知能力，構建城市運行體征感知指標體系，通過大數據和AI 挖掘分析發(fā)揮數據的價值，搭建風險預警模型，形成有效的預警機制，對城市問題進行預測、預警，提前預防，做到“負一秒”感知發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)城市治理工作由被動響應向主動預警處置轉變。管理人員可結合預警模型進行風險研判，確定風險級別，并啟動相應的應急預案，來提升對安全風險的管控力度和對突發(fā)事件的處置效率。

圍繞城市更新項目前、中、后期的關鍵節(jié)點，匯聚歷史和實時數據，通過大數據和AI 挖掘分析技術構建共性指標框架體系，提供全面量化的城市更新項目成效分析圖譜，宏觀上直觀展示城市更新指標總體執(zhí)行情況，微觀上精準分析具體項目實際問題和原因，并可以設置焦點事件設置閾值警示，智能預警風險事件，為城市更新項目科學決策、資源協(xié)調、政策制定等提供參考依據，為城市更新實踐成效評估評定提供衡量準繩。

（3）著力打造城市更新大數據分析圖譜，支撐城市更新科學決策

基于信息化系統(tǒng)內的城市更新基礎數據，結合城市更新其他相關數據，著力打造城市更新大數據分析圖譜，支撐城市更新工作科學決策和前瞻謀劃。依托CIM 基礎平臺和領導駕駛艙，打造基于CIM 的城市更新大數據分析圖譜，實現(xiàn)全市城市更新完成一區(qū)一策和一村一策精細化改造工作。

如基于城市更新基礎數據，結合城市體檢、城中村體檢、自建房、經濟產業(yè)、人口、專題POI 等數據，建立數據挖掘分析模型，可實現(xiàn)空間格局、產業(yè)布局、人口結構等專題專章大數據分析。再如，在城市規(guī)劃中利用城市地理、人口流動性和社會經濟數據，結合交通條件、居民中心區(qū)已經規(guī)劃重點等情況，通過對抗網絡的機器學習方法，生成土地利用配置方案。再如，通過人工智能模擬城市交通，結合處境脆弱者、婦女、兒童、殘疾人和老年人的需要，為城市管理者和規(guī)劃者設計實現(xiàn)城市的包容性賦能，在建設“包容城市”方面發(fā)揮作用。

4.結論

城市更新工作是落實“國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化”的重要工作之一，是城市高質量發(fā)展的重要舉措?；贑IM 平臺，建立實時精準的城市更新數據體系，深挖城市治理數據價值，為城市更新業(yè)務提供數據支撐，借助地理信息系統(tǒng)、大數據、AI 技術、物聯(lián)感知等技術，構建城市更新全周期數字化管理平臺，提升城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化水平，為決策者提供決策依據。