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数字孪生城市典型案例:广州市城市信息模型基础平台

发布时间:2023/5/4 11:22:09
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  为促进数字孪生城市领域高质量发展,延续《数字孪生城市应用案例汇编(2022年)》已有研究成果,宣传推广一批创新性强、具有示范效应的优秀案例,为各部委及地方政府推动数字孪生城市建设提供有力支撑,中国信息通信研究院与中国互联网协会数字孪生技术应用工作委员会成立联合项目组,开展全国数字孪生城市典型应用案例征集活动。本文是本次征集活动的典型案例之一。
 
  2018年3月2日,国家住房城乡建设部向广州市政府和厦门市政府下发了《住房城乡建设部关于开展运用BIM系统进行工程建设项目报建并与“多规合一”管理平台衔接试点工作的函》(建规函[2018]32号),要求通过改造BIM系统进行工程建设项目数字化管理,提高项目报建审批数字化和信息化水平,并将改造成的BIM报建系统与“多规合一”管理平台衔接,逐步实现工程建设项目电子化审查审批,推动建设领域信息化、数字化、智能化建设,为智慧城市建设奠定基础。2021年8月,广州市试点工作方案经市政府审定并报部备案后,由市住房城乡建设局、市工业和信息化局联合印发实施,内容明确七大类16项任务,分工涉及19家相关市政府职能部门、区政府和企业等。
 
  本项目基于CIM基础平台拓展CIM平台应用,面向政府部门、企事业单位及社会公众开展多种类型的定制开发与应用。其中典型应用场景包括智慧城市规划,该场景集成土地利用现状、城市三维模型,对城市进行二三维一体化展示,利用二三维分析技术对城市规划进行辅助设计,搭建城市空间规划实施监督预警系统,实时提供城市重要信息要素的可视化大数据分析和位置集成,为城市规划和发展提供决策支持。目前广州聚焦新城建任务,构建CIM+应用体系,开发了包括智慧工改、智慧工地、城市更新、桥梁健康、智慧社区、穗智管、智慧名城等20多个场景的CIM+应用,形成CIM+应用生态。
 
  案例详情
 
  广州CIM基础平台以工程建设项目审批改革为切入点,构建了“规划报建、设计方案报审、施工图审查、竣工验收备案”四个阶段的基于BIM模型二三维辅助审查应用:
 
  规划审查阶段,实现了计算机辅助合规性审查,实现容积率等12项规划指标自动提取和计算机辅助生成“规划条件”,减少了人为计核误差和人工复核时间。建筑设计方案审查阶段,实现从设计自检、规划指标一键提取、表单数据自动化填报、指标审核的全链条覆盖。施工图三维数字化审查阶段,实现建筑、结构、给排水、暖通、电气五大专业,以及消防、人防、节能三大专项285条国家规范标准条文的计算机辅助审查,其中结构专业可智能审查覆盖混凝土结构可量化条文80%以上。竣工验收阶段,汇集三维建筑模型,推动三维建筑模型与工程质量验收、测绘验收、消防验收、人防验收等信息挂接,辅助三维数字化竣工验收备案。
  
 智慧工地
 
  广州CIM平台在智慧工地应用方面实现对全市2000多个在建工地的综合监管,可对工程质量、安全施工、文明施工、日常执法等方面进行智慧化管理。
 
  在质量管理方面,广州CIM平台采用物联网技术实现对工程混凝土浇筑情况的过程记录、统计汇总、检测和分析等应用。在安全管理方面,广州CIM平台推行深基坑、起重机械设备的可视化实时监测,三维动态展示起重机的工作状态,包括风速、力矩、载重等实时监测参数在文明施工方面,对扬尘,噪声进行实时监测检查,落实环保要求。在日常执法方面,执法人员在移动端实现工程选取、查看,并展现工程项目现场采集数据、现场执法、反馈信息,跟踪和监督整改落实情况等,并对检查结果数据进行查看。对关键位置定点巡检、远程巡检、视频录像巡检、全景影像巡检、无人机巡检等方式,将无人机影像与CIM模型无缝叠加,提供施工进度的管理与比照。
 
 城市更新
 
  CIM平台可以加快城市更新全过程精准化和智能化管理,从项目申报到数据摸查,方案编制、方案审定,再到批后监管的全生命周期管理,实现从数据到方案生成的一体化协同联动。通过对比改造前后的效果,结合三维规划模型展示详细规划方案,结合周边配套设施可以分析周边工地和房地产市场情况。在城市更新片区智能策划方面,进行经济平衡测算,引导城市更新项目综合考虑投资平衡,保障城市更新项目实施落地;采用智能策划手段布局用地方案,通过强排设计输出三维强排效果图,实现从数据到方案生成的一体化协同联动,将工作效率提高至3倍以上。在具体实施应用方面,采用无人机航拍等手段获取影像数据,并通过影像数据进行三维建模,结合四标四实数据,分析改造范围内的实有人口,实有房屋和实有单位等信息。这解决了村民不配合入户等问题,获取一个村落的数据时间周期由两个月缩减至两周,且作业成本仅为传统入户测量的十分之一,在提高效率的同时降低项目成本。
 
  桥梁健康
 
  基于CIM基础平台可以远程实时监测桥梁健康情况,以物联网、云计算等新技术解决传统管理方式的弊端,用科技提高效率,实现桥梁监测管理工作智能化、可视化、痕迹化,将“人防、物防、技防”结合应用于传统的桥梁健康管理和监督。当前广州CIM平台实现了对静力水准仪、倾角计、温湿度传感器等关键安全设备信息的感测、分析、整合,提高供需对接的有效性,推动桥梁监测模式从传统向现代、被动向主动、单一向综合、人工向智能的发展。
 
      智慧社区
 
  基于CIM基础平台的智慧社区应用,整合区域人、地、物、情、事、组织和房屋等信息,统筹公共管理、公共服务和商业服务等资源,提升社区治理和小区管理现代化,促进公共服务和便民利民服务智能化。广州CIM平台选取试点社区,通过对接门禁、卡口、人脸识别设备等实现对社区人员、车辆等的智慧化管控;通过对接消防设备、电梯设备等实现对社区基础设施运行方面的远程监控;通过对接四标四实信息,实现对社区的房屋、人口的三维管理。以广州市越秀区旧南海县智慧社区为例,社区通过对接AI算法升级摄像头、物联网烟感器等物联传感设备,对高空抛物、垃圾堆放、消防占道人群聚集行为、烟雾状态等进行实时监测并对异常情况发出警报,警报信息实时推送给越秀先锋小程序,由社区相关部门进行闭环跟进处理。
 
 
  应用效果
 
  1.经济效益
 
  现状三维模型每平方公里的成本约为6万元,广州市CIM基础平台分别为广州市公安局、政数局、城管局提供约550平方公里,以及海珠区约69平方公里和黄埔区约24平方公里现状三维模型数据共享使用,节省政府投资约10458万元。通过项目的研究和推广应用,带动了一批国内重点试点示范项目,比如北京、济南、湖南等,并衍生如基于CIM基础平台的多规合一平台、城市设计、工程建设项目审批和建设管理、公共服务与城市公共安全管理等迭代平台,为相关企业创造近12848万元的产值。根据施工图三维数字化审查系统统计数据,自2020年10月1日系统正式试运行至今,共收到报审项目285个,总建筑面积达2051万平方米,按照《广东省建筑信息模型(BIM)技术应用费用计价参考依据》,本项目为BIM设计单位带来经济效益约43000万元。
 
  2.社会效益
 
  试点先行树立标杆,为各地提供可复制可推广的广州经验。作为住建部确定的首批试点城市,广州市率先完成CIM平台搭建,形成可复制可推广的广州经验,充分发挥出试点城市在CIM技术应用的引领作用,树立了全国试点城市CIM建设示范标杆,统筹推进CIM技术研发水平不断提高,在全国的CIM平台建设工作中发挥良好的指导作用,使各地CIM平台建设方面有据可依、趋于一致,减少了矛盾,促进了全国相关建设的高效协同。
 
  CIM平台夯实智慧城市建设基础,提升城市精细化智能化管理水平。利用CIM平台创建新型智慧城市的三维数字底座和可视化管理平台,集成地上地下、室内室外、红线内外无缝对接的三维实体模型,在规划设计阶段可将规划设计蓝图升级为更直观的三维数字化模型,为城市设计及项目设计方案中的建筑材质、城市色彩、建筑风貌等城市品质化需求提供技术保障;在建设施工阶段,基于CIM平台可应用于项目施工图模型的智能审查、施工进程质量动态监管、竣工验收的模型比对与合规检查等;在城市运行阶段,CIM平台集成物联网、移动互联网与实体城市关联,辅助城市规划、建设与运营决策,实现智慧城市的动态精细运行管理。
 
  引领全国CIM/BIM标准研究与应用落地,推动新型智慧城市发展。通过项目首次提出共识性的CIM和CIM基础平台官方定义,并开展BIM/CIM专业技术领域内标准研究、制定与宣贯等工作,提升BIM/CIM标准研究与应用水平。贯彻落实我国自主创新的主张,在BIM和3DGIS集成创新基础上,发展具有自主知识产权的CIM/BIM技术和产品。构建面向超大城市的CIM标准体系,具备全国引领示范作用,提升我国智慧城市领域的整体标准化水平。
 
  培养锻造高水平人才队伍,优化产业生态圈。本项目联合政府、科研高校、建筑和信息化等企业,形成了政产学研的协同攻关团队,培养了一批在CIM技术上具有创新研发能力的高水平人才,为CIM技术高质量发展和应用奠定基础;在CIM产业培育方面,以“新城建”为契机,依托CIM技术发展,由建设、施工、生产、运营、金融等21家龙头企业组建广州市建设行业智慧化产业联盟。同时,以CIM试点建设项目为起点,立足CIM核心关键技术产业,重点发展CIM在智慧建造、智慧市政设施产业领域的融合应用,构建产业体系—产业生态圈—产业功能区的三级支撑体系,通过产业政策引导和龙头企业带动,依托城市良好的产业基础,促进CIM+智慧应用产业的发展。
 
  3.可推广性
 
  建立覆盖CIM平台建设、数据汇交、施工图审查、竣工验收备案等关键技术及应用场景的CIM标准体系,主导编制国内第一部CIM技术导则,并提炼形成多项行业、省级、市级标准,推动广州CIM平台与国家级、省级CIM平台的互联互通。提出面向智慧城市建设的CIM基础平台总体框架,主导编制国内第一部CIM基础平台技术文件《城市信息模型(CIM)基础平台技术导则》;编制国家行业标准3项、省市地方标准3项、试点项目标准9项,覆盖CIM平台建设、数据汇交、施工图审查、竣工验收备案等关键技术及应用场景,打通了CIM平台与工程建设项目审批的信息渠道并解决了BIM软件的兼容性问题,形成可复制推广的广州经验。
 
  4.创新点
 
  建立多类别多层次CIM标准体系,为CIM基础平台建设提供有力保障,标准成果已纳入住建部《城市信息模型(CIM)基础平台技术导则》《城市信息模型应用统一标准》等系列标准,并构建了CIM数据分级分类体系,实现了CIM数据的高效融合、加工、存储和共享应用。
 
  研发了GIS/BIM/VR等多种主流图形引擎的高效混合驱动技术,提出了“场景服务聚合分发策略”,实现了地理信息模型、建筑信息模型、仿真信息模型等的汇聚、存储、统一管理与高效渲染表达,支撑超大城市“一网统管”的运行。
 
  研发了超大城市“规划-建设-运营”的全过程CIM协同系列技术,构建了“穗智管”城市运行管理中枢的三维基础底座,实现CIM服务的分级、分类、抽取、合并等服务组合要求,以及跨部门数据共享与传导互动。

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