我国 CIM发展及其平台应用研究
摘 要：笔者从CIM的技术由来出发，阐述了从单体建筑模型到群体建筑模型直至城市模型的关系和发展趋势。以BIM技术作为基点，延展到城市信息模型再到城市智慧模型，描述了城市智慧模型——CIM，展现CIM建设的三个阶段和目标输出的逻辑架构图，分析城市智慧模型平台的要求和原因，为智慧城市的创新建设发展提供了合理的决策参考。展望未来智慧城市模型平台的功能性和建设现实依据。
关键词： CIM；BIM；智慧城市；CIM平台
建设智慧城市已成为当今世界城市发展不可逆转的历史潮流[1]。智慧城市是源于信息技术发展的、依赖于智能化设备的、立足于高级管理科学的一种高等城市管理模式，通过新型信息技术构建智能化的城市运行系统，优化城市资源分配等方式提升城市治理、民生服务、产业经济、生态环境的城市管理新形态[2]，实现城市的可持续化发展。
基于信息模型技术为基点的城市智能底座——智慧城市模型（City Intelligent Model，CIM）应运而生,旨在打造平台化、组件化的城市中台能力，通过数据和业务融合，赋能智慧城市中各功能性领域和行业，实现数据互联互通、推进资源协调和信息共享，对打破信息孤岛、烟筒壁垒有重要作用。
1 从BIM到CIM
建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）一般是单个建筑，是相比城市之下的小规模信息模型。BIM是构成城市信息模型的构件，将单构件扩至城市空间即变为城市信息模型，而CIM的内涵从城市信息模型（City Information Modeling）到城市
智慧模型（City Intelligent Model）[3]，即在原本空间坐标系上添加了时间维度，将城市信息模型赋予智能化属性。
2 智慧城市模型和CIM平台
CIM是以建筑信息模型和地理信息系统（Geographic Information System，GIS）为基础数据构成。其中，BIM是CIM最基础、最重要的数据来源之一。在CIM的整体视图中将CIM记作有限平面，建筑物即为聚集信息的点，BIM展现建筑信息和数据的精细度，GIS展现每一个点阵的位置。
CIM建设分为信息模型建设、信息处理分析、智能化处理3个阶段。第一阶段是收集城市建筑物和道路交通等参数收集；第二阶段是将所采集的信息参数进行数据处理分析、并存储在智能底座即CIM平台上；通过CIM平台显示的流量数据监测做出对促使城市积极、高效率发展的建设规划和智慧城市服务，如图1所示。
图1 – 智慧城市模型
由上知CIM平台是可更新数据的城市信息底座，将城市运营在定制的CIM平台上，可
实现数据的多方录入，数据共享和参数更新。同时为有资质的城市建设方提供所需信息，为城市管理者提供监测，为城市运营者提供资源倾斜依据。三方共同打造一套建设高效、运营优质、服务多方的智慧城市。
CIM平台源于构建数字空间一一映射的数字孪生城市，对于刻画城市发展细节、呈现城市运行趋势、模拟推演城市未来发展具有重要作用。其数据源包括基础地理信息、建筑BIM信息、地形高程信息、卫星遥感信息、倾斜摄影等；其表现形式包括动态数据加载和可视化渲染等方法[4]。在该平台上，横向可表达各类标识、高程、几何信息，纵向可表达各类单体信息，如建筑单体、道路单体、环境绿植单体等独立信息。在运行过程中，不断完成动态数据加载和数据可视化渲染，实现环境数据、经济数据、业务数据、道路数据的可视化表达。
3 CIM平台的要求
建设CIM平台需要先进的城市管理技术系统支持，既要有完整性和兼容性，又要以安全性为前提。使用承载能力强的数据中心和管理平台作为“城市数据处理器”[5]来构建各种城市模型及功能化。
整体性指平台是为整体城市规划做贡献，而添加时间维度才可将信息模型锻造为智慧模型[6]。将实时的数据进行更新和修正，剔除冗长繁琐的重复计量，将真正有意义的数值呈现在管理者的眼前。平台需将数据收集、储存处理、智能化分析融合至一个“城市大脑”中，既可以独立工作，又必须协同处理。城市内部，平台应有能够打通城市规划、建设、管理三大方向全过程一体化的能力；城市外部，平台应有连接城市群和整合资源和标注的能力，将传统城市的物理性进行延伸。
兼容性是指在平台中将有可能会造成整体的崩溃的不融合信息进行交互融合。现今不同信息模型在技术层面上存在着不同操控系统间信息交互不兼容的问题，平台应有对多类数据进行解码，储存，修改和更新的能力。在已有基础上进行创新和增值可以极大的减少成本和难度，任何不能更新的基础都具有极大的局限性，CIM平台管理者需要对现今存在的模型数据交互进行规范化管理。
稳定性是指CIM平台需要打造成一个耐用性高、传输速度快、荷载能力强、安全性牢靠的城市信息数据堡垒。该CIM平台除空间地理信息和建筑信息之外，仍需包含城市基础设施与功能规划、人口分布、避难场所、地质信息等城市发展和建设所需的各类参数[7]。其所需数据空间和运算能力非小型服务器所能荷载的，相应的硬软件技术也要经得起数据洪流的考验。
安全性指数据量如此庞大且精准的CIM平台，其核心技术应为我国所掌握，且断绝平台应用软件“后门”的存在。即断绝开发者通过技术手段，利用特定的方法绕过安全控制中心，从而获取对程序或系统访问权的黑客行为。保障建筑物及基础设施参数不被他人截获，在特殊情况下能够确保城市基础设施安全和建筑结构信息安全。
在CIM平台建设技术方面，我国目前与国外差距仍然很大，目前推广的建模软件核心技术仍然使用国外软件公司所开发的软件，其关键性技术并未独立解决，且部分应用人才队伍尚未成熟[8]。就全局来看，不仅仅是建筑行业，目前我国大量的重要基础设施和工业设施都是用国外的操作系统和控制系统，在某些极端情况下这些装置易受网络攻击，关键信息基础设施面临较大风险，利用他人之盾牌盾我要害之大门，那么这个盾牌形同虚设。
笔者从不反对在建筑模型建立或建筑设施设计上应用国外开发的优质软件工具，但绝不能把我国的信息化发展的“命门”交给国内外任何技术公司，应由独立的安全部门把控
风险，在国家的监管之下运行操作，在特殊时刻有接手管理的能力。同样，封闭式单一集成型的CIM平台亦不能亦无法实现城市信息的平台化，人工智能的加入将辅助管理者处理城市信息后的网络安全问题，信息数据通过网络传输安全技术，管理安全技术均要有相应的跟进。
4 结语与展望
智慧城市可以最小化的资源消耗和环境破坏以达到实现城市效率最大化和生活品质最优化的效果。建设智慧城市是国际上公认的推进城市走向绿色、低碳、可持续发展的重要途径，也是当前我国城镇化进程中有效提升政府效能、创新社会管理、改善民生服务、优化产业结构、促进经济转型、保护生态环境的现实选择[9]。
由BIM技术和GIS技术形成的城市框架进而建立起完整的城市信息模型，由物联网技术采集城市数据来源，通过5G通讯技术实时传输到CIM平台中，经由人工智能配合进行数据的筛选和分析，最终做出决策方案和依据供城市顶层管理者抉择。最终将城市打造成一个有自动化感知，智能化控制的强大生产力平台。CIM平台和智慧城市模型将会基于我国以往的城市建设基础，取长补短，可为城市规划设计、建设与管理、社会经济和市场监管等分析提供数据服务和决策支撑。通过CIM平台这一巨型管理系统，传统城市将会被延伸，让城市管理者、建设者、运营者通过实时的数据交换进一步紧密连接，对城市进行全方位的数字化描述，满足城市精细化管理的需求。
成熟的CIM平台还可以提供多层次的能力：具备协同性、模拟性、多层级等特性；具备提供全景视角、城市多维度冠梁和全量数据分析能力；具备精细管理、全视角监控检测；提供协同手段，突发事件应急手段，全区域协调联动，就近调动资源。
新一轮的新型基础设施建设，特别是5G通讯技术、大数据中心的投入使用，对新型智慧城市的发展无疑起到推动作用。更大级别的空间信息模型和场景数据可视化管理将打破数据孤岛，人工智能的加入将不断提高CIM平台的数据质量，多种技术强有力的支撑，给予智慧城市的建设更多的便利条件和实践基础，智慧城市的发展在未来科技更加进步的道路上前途无量。但是一定谨防误入CIM建设误区，做好长期建设的准备。
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