以「時空」為出發點打造城市資訊作業系統

2021-10-11 09:27:34 字數 3817 閱讀 4692

我國智慧型城市建設正全面鋪開,但實踐中「煙囪林立」、「資料孤島」、「重複建設」等現象屢見不鮮。近年來,bim(建築資訊模型)、物聯網、移動通訊等技術快速發展,也讓cim(城市資訊模型)越來越多地出現在人們的視野中。cim這一集合了三維地理資訊系統、建築資訊模型和物聯網等多種先進技術的城市管理手段,為智慧型城市發展注入了新鮮血液。越來越多的城市開始嘗試以cim為智慧型城市的資料中心和管理平台,探索新的建設方向——數字孿生城市。

中國城市規劃設計研究院未來城市實驗室執行副主任楊滔認為,cim建設既是智慧型城市跨行業融合的基石和底板,也是推動城市高質量發展的重要抓手,更是帶動我國21世紀產業公升級的重要引擎。cim建設將會擴充套件出「數字空間領地」,探索基於資訊融合創新的新產業培育發展路徑,為我國產業融合以及新型城鎮化建設提供切實可行的方案。

q:cim建設對於傳統智慧型城市有哪些突破?

a:傳統智慧型城市建設強調以通訊為主的智慧型基礎設施建設和應用場景,如智慧型教育、智慧型醫療、智慧型交通、智慧型水務、智慧型政務等。在這些建設之中,資訊化更多強調城市神經系統、城市大腦、城市中樞系統等,本質是試圖將神經植入城市,使城市行為更敏捷、更智慧型。cim建設更強調城市本身的全息數位化,時間和空間是極其重要的維度,也是城市運轉的本質之一。所有城市要素與其關聯,重新勾畫基於時空單元的箭頭,形成城市過去、現在、未來的全息場景。這套數字孿生的城市空間作業系統就是數字新基建,具有感知層、資料層、計算層、網路層以及應用層,核心是時空單元構成的虛擬城市及人機互動的介面。

數字孿生的cim不僅是實體城市的複製和對映,更是基於真實城市資料不斷進化的智慧型。它的能量將隨著數字技術的演進日益強化,最終成為乙個承載人類物質世界、社會活動和集體心智的無限場域。傳統智慧型城市空間的物理性將被無限延伸,城市將逐漸成為現實空間和虛擬空間逐漸交融的混合空間。在數字孿生的cim中,城市之間、人類之間、萬物之間的時空阻隔將逐漸被實時資料交換所打破,乙個時時刻刻萬物感知、萬物互聯、萬物智慧型的新世界將成為可能。

數字孿生的cim還將突破人類感知的極限,開展一場重塑人類感知能力的實驗,勾勒出城市中無數隱匿的維度和場景,發展出超越人體本身感知維度的超感知能力。cim與人合二為一,構成通感城市,將使真實的物質城市發生多維摺疊,構成無限擴充套件的空間和流變,數位化的城市和人類會蛻變出新的感知通聯,人類在時空穿梭中永續迭代、通感萬物。

因此,cim首先是傳統智慧型城市空間定位的數字座標;其次是城市建設領域資訊化整合應用的數字作業系統;最終是城市智慧型化建設運營交易的數字中樞。

q:目前國內cim建設現狀如何?存在哪些問題?

a: 國內現階段cim建設情況還處於探索階段,重點圍繞bim集合展開。同時,cim平台還承載著非bim的幾何模型、文字等不同型別的資料。基於這些資料的整合或單專業領域的貫通,cim建設力圖服務城市規劃管理、城市建設運營、物業管理服務、大型園區施工管理等工作。住房和城鄉建設部也啟動了cim建設試點,圍繞「放管服」進行了有益探索,縮短了建設審批時間,實現了「只跑一次」的目標。

cim建設目前還存在很多問題。首先,cim概念並未形成共識,國內外在學術上有不同觀點;其次,不同型別的bim彼此不通,實現不同型別的bim集合存在技術難度,資料量過於龐大,圖形引擎效率不夠理想;再其次,資料標準難以統一,不同機構、行業、部門、城市等都有不同的規劃建設運營標準;最後,安全性問題尚未解決,cim匯聚了海量資訊,使城市地上地下基本透明。

從務實角度而言,cim建設亟待解決三方面核心技術:一是空間定位、分割及編碼體系,確保城市任何部件或事件都能在四維時空中得到識別;二是影象快速儲存、顯示、計算等,尤其是在移動網頁端實現,與影象引擎效率密切相關;三是跨行業、跨機構、跨部門的標準體系,包括專業、資料、安全等。

q:國內目前最典型的cim建設案例是什麼?

a:cim本質是服務城市全生命週期,不斷地全要素迭代、全開放賦能各行各業,最終形成超越真實城市的數字超級系統,與真實城市共同演進。河北雄安新區cim(以下簡稱「雄安cim」)建設實踐從2023年7月開始,核心是堅持數字城市與現實城市同步規劃、同步建設,適度超前布局智慧型基礎設施,推動全域智慧型化應用服務實時可控,建立健全大資料資產管理體系,打造具有深度學習能力、全球領先的數字城市。同時,建立城市智慧型治理體系,完善智慧型城市運營體制機制,打造全覆蓋的數位化標識體系,構建匯聚城市資料和統籌管理運營的智慧型城市資訊管理中樞。

雄安cim平台強調全週期,以時間為核心的整合創新。遵循城市空間生長週期的客觀規律,以數字技術賦能增效空間管理,監測與展示雄安空間成長建設全過程。根據現實城市成長的「現狀評估—總體規劃—控詳規劃—方案設計—施工監管—竣工驗收」六個階段,實現城市全生命週期資訊化和城市審批管理全流程數位化,推動數字城市資料匯聚,記錄雄安的過去、現在與未來。以空間為座標的方法創新,匯集地上地下空間資料和動態資訊,建立空間編碼體系,促進數字城市全時空要素管理。以空間為城市資料交換、共享和融合的基本id(身份資訊),構建統一空間編碼作為空間惟一身份證,以對映城市每一立方公尺數字空間和實體空間的對應關係,覆蓋「城市—組團—社群—鄰里—街坊—街塊—地塊—建築—構件」不同空間粒度,以「位置—單元—屬性」將不同層次、不同維度、不同粒度的資料進行融合後協調處理,從時空維度對城市進行全方位、全生命週期的數位化描述,支撐城市精細化管理需求,通過人工智慧技術,讓資料發揮價值,讓城市更加智慧型。

雄安cim平台強調全要素,以演算法為動力的應用創新。協同規劃、市政、建築、道橋、園林、地質等多領域,全面梳理行業知識圖譜、技術應用、發展趨勢等內容,以數位化技術為橋梁,整合地質勘測、自然地理、市政交通、城市規劃、建築設計、施工建造、運營管理等型別資料和資訊,理順從現狀走向未來城市的全產業鏈條,建構全域性敏捷聯動和反饋的新機制,創新一體化迭代管理和產業體系。

雄安cim平台強調全透明,以聯動為原則的治理創新。建立多規合

一、多測合

一、多管合一體系,最大限度地實現城市建設資訊共享共有,促進城市建設專案穩步推進,重點解決多方審查、專案審批、城市建設監管等問題,推進多部門管理流程與制度統一,線上支援多部門聯審、多專家論證,不斷完善各部門多管合一機制,加強部門協調與溝通,更好地服務於城市整體發展需求。

雄安cim平台強調全開放,以共享為理念的原始創新。以共享為哲學基礎,以資料開放、規劃開放、產業開放為目標,以安全為底線,搭建原始創新能力。以xdb(雄安資料交付標準)開放資料格式實現「大場景三維地理資訊系統(3dgis)資料+小場景bim資料+微觀物聯網(iot)資料」等有機融合,確保各專業交付成果的名稱標記、資料標記、計量單位、座標體系四統一,實現多軟體共享格式、多領域公開應用,全面提公升平台的靈活度、適用性和安全性。

q:cim建設前景如何?未來發展應注意什麼?

a: cim建設是國內外發展大趨勢,不管是bim+gis還是基於廣義資料庫的bim+gis+iot等,都是行業探索的技術路徑,本質都是為解決區域、城市、片區、社群、建築、部件、事件、人等在空間中的定位、資料融合及其計算。在bim領域,我國目前與國外差距仍然很大,關鍵性技術並未解決,應用人才隊伍尚未成熟。因此,建議順應人才教育、硬軟體創新、產業培育、規範標準制定等發展趨勢,結合5g(第五代移動通訊技術)和物聯網變革,進行中長期布局,而不僅是解決短期問題。

cim建設要實現關鍵性突破,首先要通過政策槓桿,改變長期以來建設行業資訊化和工業化程度不高的局面。在設計、施工、運營這個閉環中,數位化技術將推動行業透明化與標準化,而對於提公升過程中設計質量、施工質量、運營質量等收費政策,均需要進一步研究。bim是cim的基石,缺少bim的法律地位,cim無法真正建立。bim的本質不在於資料化,而在於從設計創作端就能對後續深化設計、圖紙製作、施工運營等進行頂層設計、高品質管理及風險管控,真正實現全過程管理。

其次,以各部委公信力為基礎,推動在大建設領域中跨行業跨部門資料融合。資料庫建立與共享的管理政策與標準規範是核心。資料在中樞匯聚或採用分布式技術進行端的融合,被更多部門、機構和企業採用,才能實現資料庫的真正價值。根據安全要求和市場經濟規律,出台相關政策和標準,規範資料交流、獲取、交易制度,這些是各部委的重要抓手。

最後,圍繞cim市場化運營,推動全行業公升級轉型,組織企業、教育和科研機構等,展開特定產業鏈條重塑改革,建立相關場景試點,包括綠色建材、裝配式建造、老舊小區改造、可支付住宅、城市管理、社群共同締造、智慧型交通等細分領域在cim平台上的應用。

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