基于BIM和大數(shù)據(jù)云平臺的智慧城市研究與應(yīng)用

馮亦根

（中國電信股份有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310000）

1 BIM技術(shù)應(yīng)用于智慧城市建設(shè)過程中存在的問題

1.1 數(shù)據(jù)更新慢

近幾年來，全國掀起了“智慧城市熱”，但是由于城市經(jīng)濟水平、通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等存在問題，BIM技術(shù)和大數(shù)據(jù)云平臺技術(shù)的融合還存在一些不足。第一，智慧城市建設(shè)背景下，政府、企業(yè)對城市建設(shè)測繪數(shù)據(jù)的準確性、時效性要求越來越高，但是卻忽略了把BIM技術(shù)與大數(shù)據(jù)、云計算和區(qū)塊鏈等新技術(shù)銜接起來，導致數(shù)據(jù)更新緩慢，數(shù)據(jù)無法實時共享。第二，城市通信技術(shù)設(shè)施不完善，對公共網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)信息和智慧城市交通系統(tǒng)數(shù)據(jù)難以同一時間搜集和分析，導致數(shù)據(jù)更新速度慢，產(chǎn)生數(shù)據(jù)時間差，無法做到數(shù)據(jù)同步更新，影響了智慧城市建設(shè)決策的準確性[1]。

1.2 智能化體現(xiàn)不充分

隨著城市網(wǎng)絡(luò)逐步全覆蓋，城市公共視頻系統(tǒng)、交通系統(tǒng)和醫(yī)療系統(tǒng)逐步建立，數(shù)據(jù)量非常龐大，但是由于網(wǎng)絡(luò)速度不穩(wěn)定、網(wǎng)速受限等因素的影響，BIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)搜集和更新受限，導致智慧城市所需大數(shù)據(jù)無法及時自動更新，城市各個部門、企業(yè)無法及時獲取最新數(shù)據(jù)，影響了智慧城市建設(shè)和管理工作的開展。此外，由于部分城市尚未實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)信號全覆蓋，影響了BIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動收集和傳輸功能，很多數(shù)據(jù)需要人工更新和上傳，BIM技術(shù)智能化、高效化優(yōu)勢沒有發(fā)揮出來[2]。

1.3 數(shù)據(jù)服務(wù)對象不集中

很多城市大數(shù)據(jù)云平臺不太完善，BIM系統(tǒng)、智慧交通、移動通信等數(shù)據(jù)管理存在“各自為政”的問題，缺少統(tǒng)一化大數(shù)據(jù)管理平臺，影響了城市治理效率。部分地區(qū)智慧城市管理體系不太完善，服務(wù)對象分散性比較強，智慧城市建設(shè)業(yè)務(wù)和BIM系統(tǒng)實際應(yīng)用銜接不太緊密，如對城市在建項目數(shù)據(jù)匯總和分析不及時，這些問題說明智慧城市大數(shù)據(jù)云平臺和BIM管理體系還有待完善。

2 基于BIM和大數(shù)據(jù)云平臺的智慧城市架構(gòu)分析

2.1 BIM三維模型數(shù)據(jù)解析分析處理

BIM技術(shù)的本質(zhì)就是建筑信息模型，利用智能化軟件繪制建筑物三維立體模型，全程展現(xiàn)建筑物內(nèi)部排水、排風、電氣等管道設(shè)計，以及室內(nèi)裝飾，立體化展示建筑物竣工效果圖。我們將BIM技術(shù)應(yīng)用在智慧城市建設(shè)中，利用三維模型對城市地理數(shù)據(jù)進行分析，并把建筑物數(shù)據(jù)實時上傳到智慧城市大數(shù)據(jù)云平臺，把城市建筑物、在建項目等轉(zhuǎn)化為三維模型，更加直觀展示城市建設(shè)進度，為管理者提供更加準確的數(shù)據(jù)，全程監(jiān)督城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、商品住宅建設(shè)，加快智慧城市建設(shè)步伐。

2.2 多領(lǐng)域多場景的平臺架構(gòu)

基于BIM技術(shù)和大數(shù)據(jù)云平臺的智慧城市管理平臺，可以滿足多領(lǐng)域、多場景管理需求，分為政府部門、企業(yè)和公眾用戶三大模塊，涵蓋了智慧建設(shè)與直居、智慧管理與服務(wù)和智慧產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟三大應(yīng)用模塊，打造智能化信息平臺。例如，智慧城市管理平臺包括公共數(shù)據(jù)庫，通過搜集政務(wù)數(shù)據(jù)、民務(wù)數(shù)據(jù)、運營數(shù)據(jù)和感知數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)分享給大數(shù)據(jù)云平臺和BIM大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可進一步提升智慧城市數(shù)據(jù)管理質(zhì)量。此外，智慧城市建設(shè)離不開互聯(lián)網(wǎng)、通信技術(shù)的支持，要整合5G網(wǎng)絡(luò)、廣播電視臺等資源，進一步提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，為大數(shù)據(jù)傳輸、用戶上網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

2.3 跨終端的三維和虛擬現(xiàn)實呈現(xiàn)

BIM技術(shù)可以構(gòu)建三維建筑模型，模擬建筑物內(nèi)部排水、排風、電氣管路以及內(nèi)部裝飾效果，并在系統(tǒng)終端構(gòu)建三維建筑模型，便于政府管理部門、用戶了解建筑物信息，讓他們在短時間內(nèi)獲得建筑數(shù)據(jù)，解決智慧城市建設(shè)中的地域、間距問題。三維模擬現(xiàn)實技術(shù)可以打破時間的限制，便于用戶在不同時間段查看建筑信息，觀看三維效果圖，并提出相應(yīng)的意見，積極參與到智慧城市建設(shè)中。同時，三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓建筑物信息更加直觀，利用VR技術(shù)呈現(xiàn)建筑物三維立體模型，展示內(nèi)部裝飾風格、電氣、排水和網(wǎng)絡(luò)等設(shè)計效果，體現(xiàn)智慧建筑物理念，為智慧城市大數(shù)據(jù)云平臺提供更加真實的建筑信息，提升城市建設(shè)質(zhì)量。

2.4 時空大數(shù)據(jù)挖掘分析

智慧城市大數(shù)據(jù)云平臺分為基礎(chǔ)設(shè)施、大數(shù)據(jù)層云平臺層和智慧城市應(yīng)用層，在IaaS和DaaS基礎(chǔ)上，將BIM和大數(shù)據(jù)相關(guān)資源進行整合，為政府部門、個人用戶提供云服務(wù)。例如，云平臺層包括服務(wù)組件、平臺引擎和平臺服務(wù)，其中，服務(wù)組件負責網(wǎng)絡(luò)訪問控制服務(wù)、業(yè)務(wù)流程管理，平臺引擎則包括了數(shù)據(jù)交互引擎、工作流程引擎。平臺服務(wù)是智慧城市大數(shù)據(jù)云平臺的核心服務(wù)，為用戶提供時空信息數(shù)據(jù)服務(wù)、影像數(shù)據(jù)分析和地名地址匹配引擎等服務(wù)，更加全面獲取用戶、智慧城市建設(shè)方方面面的數(shù)據(jù)，為政府部門決策提供科學數(shù)據(jù)。

3 BIM和大數(shù)據(jù)云平臺在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用策略

3.1 在智慧交通中的應(yīng)用

首先，技術(shù)人員要搭建BIM+大數(shù)據(jù)云平臺，利用城市各條道路安裝的攝像頭、傳感器等獲取車輛、道路信息，以及地下軌道交通數(shù)據(jù)，構(gòu)建地面公交出租車、地鐵和汽車服務(wù)一體化管理模式，及時預(yù)判城市擁堵高峰，并在相關(guān)路口顯示屏上進行提示，提醒司機避開擁堵路段。BIM技術(shù)可以進行三維模擬施工、可視化施工，構(gòu)建智能交通三維立體模型，獲取各個路段建筑信息、道路信息，科學預(yù)判容易堵車的路段，幫助交管部門制定疏導方案，緩解堵車帶來的危害。其次，交管部門可以根據(jù)BIM系統(tǒng)實時回傳的數(shù)據(jù)進行計算，尤其是對早晚上下班高峰期各個路段車流量進行計算，再根據(jù)回傳的堵車路段圖像信息進行交通疏導，可遠程分派交警對堵車路段進行疏導，保證道路通暢。此外，交管部門可以利用大數(shù)據(jù)和云計算匯總城市各個路段車流量，計算出堵車路段可以承載的車輛數(shù)，在智慧交通系統(tǒng)中設(shè)定警戒值，一旦車輛超過道路承載量，要及時安排交警進行疏導，進一步促進智慧交通發(fā)展。

3.2 在智慧城市樓宇中的應(yīng)用

第一，政府部門要重點對城市公共建筑進行監(jiān)管，例如對城市圖書館、體育館以及立交橋等進行全程監(jiān)管，督促施工企業(yè)及時更新建筑項目數(shù)據(jù)，便于政府部門了解項目進度，控制好建筑項目成本。第二，BIM+大數(shù)據(jù)云平臺可以構(gòu)建智能樓宇系統(tǒng)，便于物業(yè)對樓宇內(nèi)照明、網(wǎng)絡(luò)、排水和消防等實施智能化管理。用戶還可以在大數(shù)據(jù)云平臺繳納物業(yè)費、水費等，并線上呼叫物業(yè)服務(wù)，進一步提升智慧城市樓宇物業(yè)管理和服務(wù)質(zhì)量。

3.3 在智慧城市規(guī)劃管理中的應(yīng)用

基于大數(shù)據(jù)云平臺，政府部門可以構(gòu)建綜合化管理平臺，整合城市農(nóng)業(yè)、交通、工業(yè)和自然資源等數(shù)據(jù)，鼓勵各部門開展跨部門合作，做好城市自然資源、空間開發(fā)和資源優(yōu)化配置規(guī)劃，為智慧城市規(guī)劃管理提供數(shù)據(jù)和服務(wù)支撐。首先，政府部門可以利用遙感技術(shù)對全市進行勘察，明確耕地、林地和工業(yè)用地面積，以及河流分布情況，構(gòu)建地理模型，并把相關(guān)數(shù)據(jù)導入BIM系統(tǒng)中，構(gòu)建城市BIM模型，更加直觀呈現(xiàn)城市自然資源、工業(yè)區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和居住區(qū)分布情況，為城市規(guī)劃提供科學數(shù)據(jù)。例如，城鄉(xiāng)規(guī)劃部門可以對地理數(shù)據(jù)進行分析，并把數(shù)據(jù)導入BIM系統(tǒng)，構(gòu)建建筑物模型，再把遙感數(shù)據(jù)導入大數(shù)據(jù)云平臺，利用云計算統(tǒng)計城市耕地、林地、工業(yè)用地和住宅用地面積變化，構(gòu)建城市規(guī)劃效果圖，加快智慧城市建設(shè)步伐。其次，政府部門可以對建筑環(huán)境進行分析，了解城市建設(shè)方案生態(tài)效益，構(gòu)建地上建筑、地下管線三維立體信息模型。例如，技術(shù)人員可以根據(jù)BIM數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)來構(gòu)建城市信息模型，明確住宅區(qū)、街道和區(qū)域基本信息，實施“以點帶面”管理，進一步提升城市管理規(guī)劃質(zhì)量。

3.4 在通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的應(yīng)用

第一，政府部門要加大在通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上的投入，增加信號基站、鋪設(shè)光纖，進一步完善通信基礎(chǔ)設(shè)施，為下一步5G基站建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)，構(gòu)建萬物互聯(lián)管理模式，進一步加快智慧城市建設(shè)速度。例如，通信公司可以進駐各個小區(qū)，及時更新小區(qū)基站設(shè)備，架設(shè)光纖線路，進一步提升網(wǎng)絡(luò)運行速度，滿足用戶上網(wǎng)需求。第二，中國電信、中國聯(lián)通等企業(yè)要增強自身使命感，積極參與智慧城市建設(shè)，樹立綜合管理理念，從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、城市物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃和信息安全服務(wù)平臺建設(shè)三個方面入手，積極與城市大數(shù)據(jù)云平臺連接，參與城市安保管理，通過對行為軌跡、社會關(guān)系、社會輿情等進行集中監(jiān)控和分析，為公安部門指揮決策、情報研判提供有力支持，為政府部門提供更加準確的數(shù)據(jù)，保證城市網(wǎng)絡(luò)順利運行，為智慧城市建設(shè)提供技術(shù)支持。

3.5 在智慧社區(qū)建設(shè)中的應(yīng)用

智慧社區(qū)是智慧城市建設(shè)的重要組成部分，一方面可以通過社區(qū)網(wǎng)絡(luò)開展便民服務(wù)。另一方面，智慧社區(qū)可以解決社區(qū)物流、社區(qū)文化等問題，進一步豐富居民文化生活。首先，通信企業(yè)技術(shù)人員要進一步完善社區(qū)網(wǎng)絡(luò)，保證通信順利運行，為社區(qū)居委會安裝BIM+大數(shù)據(jù)云平臺管理系統(tǒng)，把社區(qū)數(shù)據(jù)庫和城市數(shù)據(jù)庫連接起來，便于社區(qū)工作人員查詢居民信息、辦理相關(guān)業(yè)務(wù)，進一步完善智慧政務(wù)工作模式，提升社區(qū)居民滿意度。其次，社區(qū)工作人員要積極搜集轄區(qū)居民各類信息。

3.6 在城市大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)中的應(yīng)用

首先，技術(shù)人員要制定BIM+大數(shù)據(jù)云平臺等級保護、電子認證、安全測評制度，規(guī)范數(shù)據(jù)采集、傳輸、存數(shù)、使用和開放等環(huán)節(jié)，明確政府部門和企業(yè)職責，對各類數(shù)據(jù)進行加密處理，明確數(shù)據(jù)責任主體，保護國家財產(chǎn)和個人數(shù)據(jù)安全。例如，政府部門可以制定大數(shù)據(jù)匯編、整合和使用制度，把交通、醫(yī)療和教育等信息整合在一起，設(shè)置不同保存格式，便于用戶查找和利用數(shù)據(jù)，進一步提升數(shù)據(jù)利用效率。其次，通信企業(yè)要加強網(wǎng)絡(luò)安全管理，及時對城市網(wǎng)絡(luò)進行檢修，利用云計算對各個區(qū)域網(wǎng)絡(luò)基站運行情況進行檢測，還可以利用BIM技術(shù)對城市建筑進行監(jiān)測，及時獲取各類信息，并利用云計算、區(qū)塊鏈技術(shù)對數(shù)據(jù)進行分類管理，加強數(shù)據(jù)庫管理，為政府部門、企業(yè)和市民提供便捷的數(shù)據(jù)服務(wù)，提升電子政務(wù)工作質(zhì)量，促進智慧城市發(fā)展。

4 結(jié)束語

智慧城市融合了人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，可以滿足民生、環(huán)保、安全和電子政務(wù)等發(fā)展需求，在提升政府部門工作效率的同時為市民提供高質(zhì)量服務(wù)，提升市民生活幸福指數(shù)。BIM技術(shù)+大數(shù)據(jù)云平臺為新時期智慧城市建設(shè)開辟了新渠道，進一步促進了城市建筑、城市網(wǎng)絡(luò)、電子政務(wù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間的銜接，有利于整合城市資源，構(gòu)建智慧交通、智慧樓宇、智能社區(qū)發(fā)展模式，做好大數(shù)據(jù)安全保護工作，全面促進智慧城市發(fā)展?！?/p>