CIM概念及数字化管理平台选型浅析

石巍

（浙江中南建设集团）

1 CIM提出背景

城镇化作为扩大内需、促进我国国民经济快速增长的重要源泉，2019年已经达到60.6%[1]。传统的城市管理与运维发展模式已经无法支撑未来城市的发展需求。“十四五”规划也提出要“围绕强化数字转型、智能升级、融合创新，布局建设信息基础设施。加强能源、市政等传统基础设施的数字化改造”，由此，以CIM为基础的新一代智慧城市、社区平台应运而生。

2 CIM概念浅析

目前，CIM主流定义为：CIM中“C”为CITY，“I”为INFORMATION，“M”为MODLE或MODLING。然而，这一概念过于狭隘。CIM一词是英语的缩写，每一个字母所代表均不止一层含义。

2.1 “C”的概念

“C”是CIM的主体，它所涵盖不仅是City（城市），亦可缩小为更小单元，Community社区，也可为商业体Commercial Complex等。此外，“C”还包括Circumstance，人类生活环境等因素。总之，“C”不仅是各尺度人类生活空间，更包含环境，所有这些完整囊括在C这一主体中。

2.2 “I”的概念

“I”是CIM的核心，更是灵魂，它包含信息、信息化、输入、互联、交互一系列行为。“I”包含以下五重意思。一是信息。“I”最基础含义是Information（信息），这是CIM最核心的基础。二是信息化动态过程，是informing（信息化/形成）。城市化的管理首先要将我们生活的物理世界转变成信息化、数字化世界，以便计算机可以识别处理，这需要对现有的人类和世界物理状态transform（转换）再重组informing（形成）为数字状态。因此，“I”必须是一个动态转换过程。三是输入，Input（输入），上述C也包含环境，而环境是不断变化的，因此对CIM需兼顾动态变化。“I”还代表动态信息不断输入Input的动态过程。此外，CIM平台这一特性决定CIM必须与IoT物联设备关联，从而与物理世界互动。四是互联，即Internet(联网)。必须有网络将真实世界发生的状态传输到CIM平台端。因此，通过IoT让CIM与物理世界互动的设备，必须通过网络实时传输，否则CIM是僵化的死数据，是一个没有“I”核心生命和灵魂的平台。五是融合，即Integrate。Information、Informing、Input、Internet都需要Integrate(融合)，必须将这些不同来源、内容的东西有机融合在一起，让CIM数字世界中的一切与物理世界无缝衔接。因此，CIM软件平台底层必须有很好的兼容性，包括各类模型数据、实时物联数据、数据库管理等。

2.3 “M”的概念

1）模型化即Mode（l模型）

这一概念被普遍接受和理解，因为CIM目前的主要呈现形式就是模型，甚至很多人对CIM的理解就是将城市建成模型，可以在电脑中看。这一理解，造成一批以白模、体块模型为城市数字基地的CIM平台盛行，但这类平台没有人、环境等各类真正需要被管理的要素主体。

2）动态化模型即Modeling

城市、社区、园区、环境都是不断变化的，尤其是近几年城市化的进程、大型基础设施的建设，我们所处的环境都是不断变化的。因此，建成的model需要不断更新，确保Informing（形成）的Information（信息）是与实际相符的。

3）管理即Management

以一定的形式组织CIM平台，从使用者的管理需要出发。比如，社区管理CIM平台以社区居民民生需求为主，城市CIM平台以城市管理为主，涉及土地规划、基建、市政、经济、安全等城市管理。因此，对于CIM平台的建设来说，CIM平台的功能设计需要与平台用户需求密切相关，合理的功能设计是CIM是否能落地应用的核心。

4）管理实时动态化即Managing

在CIM平台上，要通过平台的功能设定直接实施管理行为，比如，城市违章查办、应急预案自启动与资源调度等。通过平台及时查看调用的城市资源，解决应急事件是智慧城市平台的基本要求，这要求CIM平台必须清晰反映城市现状，其平台功能设计符合城市管理需求。

3 技术路线

3.1 “M”模型数据方式

目前，社会对CIM平台的技术选型方向比较多，主流方向是三维模型模式。城市、社区相对大体量的区域模型一般有以下几种类型。

1）体块模型

即采用人工制作或者根据DEM等现有地图测绘数据，直接生成区域内与建筑高度匹配的体块模型，这类模型具有技术难度低、生产迅速、模型体量小的优点，还可进行简单的特效处理，提高视觉观感。这类底层城市模型被很多“CIM”平台采用，作为数字底层。但只是所谓“CIM”平台，因为既没有现有信息的“I”、更没有实际“M”的状况，只宏观上反映了城市布局。与前述CIM核心概念相比，其所承载的内容远低于真正CIM平台所需。相比真正的CIM智慧平台，需求还相距甚远。

2）SKETCHUP、3DMAX等搭建的三维模型

这类方式因为建模快捷、体量小，在城市、园区CIM平台中有应用。通过人工贴图方式也可以简单反映城区范围内建筑的外观。位居世界智慧城市前列的澳大利亚阿德莱德采用的就是该模型，并以此作为其智慧城市开发应用的亮点。但该模型仍然需要人工建模，工作量大、成本高。所以这类模型在城区范围内的CIM平台中仍然较少使用。此外，大量的“I”数据也需要人工加载到模型上，局限了这类模型作为CIM平台底层的选用。

3）Revit、Bentley等BIM模型

以上是目前比较主流的人工建模软件，覆盖建筑、大型基建领域，这类模型可以精细到建筑立面的每根钢筋、管线的每个零件[2]。模型以共享数据格式集成到CIM平台中[3]。但这类模型过于精细、模型数据量大，占用CIM平台资源过多，因此更适用对局部重点建筑、地下空间、地下管线的监管。

4）倾斜摄影三维模型

这是由GIS地理信息系统分支发展而来的模型技术。主要是通过搭载多目摄像头的无人机，通过对地理信息进行扫描，再通过数据处理形成三维模型。倾斜影像能从多个角度观察现场，更加真实地反映地物的实际情况。通过软件处理后，可直接利用成果影像进行测量，包括高度、长度、面积、角度、坡度等。这一技术降低了城市三维模型的建模成本，是城市级CIM平台建设的较好选择（见图1）。

图1 集成Revit地下管线模型的CIM平台

3.2 平台技术选型

在现有的CIM平台技术选型上，常见的有两大分支，一种是以视觉效果为主的3D可视化平台；另外一种是以真实反映现状的GIS三维模型为基础的平台。

1）以视觉展现效果为核心的平台

视觉效果展现较好的多是以UE4、Unity等游戏引擎为基底平台开发的模式。这类平台的优点是可以兼容上述三维模型并进行特效处理，整体效果和观感较好，该平台在数据大屏中应用较广。但该平台与已有的信息管理系统的整合是短板，此外云端部署技术不成熟、物联设备的接入也不稳定。因此，该类平台在数据的实时性、对实际管理工作的指导性这些方面有欠缺。

2）以GIS为基础的平台

该类平台以GIS倾斜摄影信息模型为数字基底。利用无人机采集大面积城市的现状模型数据，在此基础上进行CIM平台开发。该技术不仅可以在大范围区域内快速完成城市区域模型的搭建，更能对局部区域的“M”进行数据更新。缺点是模型效果观感略差（见图2）。

图2 基于GIS倾斜摄影的某城镇信息管理系统

以上两类平台的应用侧重点不一样，技术侧重点也不同。基于GIS开发的平台一般用于国防、军工、国土、应急调度等项目[4]。而UE4等以游戏开发、工业应用为主的软件，在视觉效果方面有绝对优势，但其在大体量城市数据采集、信息集成与融合方面是劣势。综上，从CIM平台的主要核心要素出发，以GIS为基础技术底层的CIM平台更符合未来智慧城市建设平台的需要。