基于BIM技术的智慧城市(CIM)如何建造?

2021年4月1日
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现在的城市,人越来越多,城市里面的建筑也越来越多、越来越密。同样会给城市带来各种各样的问题,比如,现在大家都能亲身感受到道路交通拥堵、生态环境问题等各种城市病。

站在GIS人的角度,智慧城市建设就是希望应用数字化地理的力量,去创建一个更加美好的未来。

基于BIM技术的智慧城市(CIM)如何建造?

GIS, 为我们提供了一个创造和应用地理知识的框架和流程, 我们可以集成和管理各类数据, 进行制图和可视化展示, 通过各种分析和建模, 进行规划与设计,并运用地理科学与GIS来支持我们的决策, 和指导我们的行动。

同时,我们的着眼点是宏观的,就像最常见的三维系统,首先看到的就是整个地球。这是我们做GIS的天然思维。与此同时,不同行业,不同知识背景。比如从事建筑工程行业的人,他们的着眼点就更加精细,偏向微观、小场景,他们会考虑到每一个具体的建筑单元,考虑到建筑内部的构造,考虑到建筑结构和地上地下的工程等,这是一种微观小场景的思路。而对于那些做ICT(信息、通信、技术)的人,他们关注的却是如何布设各种传感器,完成数据传输、收集这类事情。

不同的人站在不同的角度,智慧城市建设的思路就不同。

站在空间的角度,不能只按照GIS思路考虑大范围的场景,更应该把各类场景考虑周全,不只是宏观、微观的,还有室内、室外、地上、地下等等,都融合在一起,这就是CIM。

基于BIM技术的智慧城市(CIM)如何建造?

CIM平台的能力是要承载城市规模的海量信息,不只是我们熟知的三维地理信息的内容,还融合了BIM。又可以作为平云台提供协同工作与数据调阅功能,同时如果和物联网、大数据挖掘、云计算等技术结合起来,还能提供满足城市发展需求的集成性管理系统。这就是CIM为整个智慧城市建设所提供的丰富内容。

从特征上来说,CIM基本典型特征是城市细胞数据库、可计算、定义城市和建筑的空间数据、所有城市应用数据与CIM相连、城市可视化、可感知、开放性、安全性。

其中一些特征可以和刚才所提到的这些具体思维方式有所对应,比如城市细胞,实际它对应BIM所谓的建筑单体。再比如定义城市和建筑的空间数据,这部分就是GIS所擅长的,做数据的存储、管理和可视化。又比如可感知,对应的是做ICT物联网这部分的信息。
CIM的构成,也就可以抽象理解为这三方面内容:以GIS作为所有数据的承载,作为所有数据融合的功能性平台,同时,还会加入新的内涵;BIM数据,就是城市单体、城市细胞的数据。还有一部分IoT,它能够给CIM平台带来实时呈现,呈现客观世界所有的状态,也就是我们经常说到的“数字孪生”概念。

如刚才所提到的,BIM是CIM的细胞,CIM是一个内涵跨度更大的概念,涉及包括规划、国土、交通、水利、安防、人防、环境保护、文物保护、能源燃气等各大行业和一切智慧城市相关的领域。

比如上面所展示的三张图,同样是上海市的数据,包括全上海市的白模内容,上海浦东新区和市中心区域的传统三维数据等,对于重点的建筑会进一步引入BIM的内容,会有更精细化的建筑物内部构造,乃至于一扇窗一个门,还有内部每层楼的信息,室内室外的场景,所有信息不同层次叠加在一起,才是一个完整的CIM平台。
由BIM到CIM,扩展成为智慧城市的底板,包含建筑物、构筑物、道路、地下管线、地址、水体和地表等7类基础数据资源,共同构成城市公共治理的物质底板。
而整个数字化虚拟空间构成,就是刚才所提及的GIS+BIM,再加上实时的物联网信息进行有机整合。在整合过程中,GIS会提供基础数据,BIM会加入更精细的内容、部件和构件信息,IoT同时为我们提供整个城市的鲜活状态,所有这些被融入在一起,就被称为CIM智慧城市的基础平台。
站在地理信息的角度,需要在CIM里面融入更多的内容和内涵,第一个就是BIM。

BIM+GIS的联结互通,就是刚刚所说的宏观到微观的延伸。GIS更加宏观,BIM会更加精细,偏向微观。

技术上,所以我们要建立一个联结互通的生态圈,一方面BIM数据要能进入到GIS平台中,另外一方面BIM平台也需要有地理信息,能承载更加宏观的地图数据。
数据支持上,整个的BIM环境也有很多厂商,有原生的支持,也有用插件的方式转化数据。2017年,Esri和Autodesk达成战略合作关系,携手致力GIS+BIM的融合。

在国内,易智瑞与飞渡科技进行了深度合作,从设计、建造到运营,提供面向“数字孪生”的集成平台与BIM解决方案。

BIM数据的构建很复杂,其中大量的信息对于CIMS平台是一种资源的浪费。所以对并不是原生做数据导入、格式转换就完了,实际上有复杂的轻量化过程,而轻量化的数据在平台上也不只是一个简单的三维模型,它的构建非常精细,支持室内室外的一体化分析,在管理分析和可视化的整体过程中,还有很多的工作需要做。
这就是我们一直想传达的思路,CIM提供了一种可能性,越来越多的新技术如BIM、IoT、AI带入到GIS平台当中,对智慧城市建设形成有力支撑,从而让城市的建设以及整个城市的运维更加智慧。

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