匯數據 搭平臺 謀智慧

 二維碼 3
來源:中國建設

2021年6月,住房和城鄉建設部發布了《城市信息模型(CIM)基礎平臺技術導則》(修訂版)(以下簡稱《技術導則》修訂版),進一步指導地方做好城市信息模型(CIM)基礎平臺建設,推進智慧城市建設。本期邀請中國城市規劃設計研究院(住房和城鄉建設部遙感應用中心)城市遙感與信息化推進工作組副組長、正高級工程師季玨,廣州市住房和城鄉建設行業監測與研究中心主任王洋,奧格科技股份有限公司總經理彭進雙,由3位專家對《技術導則》修訂版中CIM基礎平臺數據、功能、安全與運維等方面的技術要點進行解讀。

季玨:打破數據孤島推動業務協同

2020年9月住房和城鄉建設部發布的《城市信息模型(CIM)基礎平臺技術導則》(以下簡稱《技術導則》)是CIM系列標準出臺前指導各地CIM基礎平臺建設的重要技術和政策性文件,自發布以來,得到了各方的積極響應和廣泛討論。

CIM基礎平臺發展歷程短、勢頭強勁,各界都是在實踐中不斷取得共識,平臺建設也是在實踐中不斷迭代,一些CIM基礎平臺的理論和技術性要求需要根據實踐需求進一步修訂。過去在《技術導則》的實踐中,一些地方反映CIM基礎平臺建設的技術性要求較高、數據構成復雜、實際的建設門檻較高。2021年3月以來,中國城市規劃設計研究院(住房和城鄉建設部遙感應用中心)、住房和城鄉建設部信息中心會同廣州市住房和城鄉建設局、奧格科技股份有限公司等《技術導則》編寫單位,進一步總結各地CIM平臺建設實踐的共性特點,從降低技術門檻、提高可操作性、服務于更廣泛城市、更高效更快速建設的角度,對《技術導則》進行了修訂。

本次主要修訂了以下幾方面內容:

一是明確《技術導則》修訂版的定位?!都夹g導則》(修訂版)的發布是為規范城市信息模型(CIM)基礎平臺建設和運維,推動城市轉型和高質量發展,推進城市治理體系和治理能力現代化?!都夹g導則》(修訂版)待相關的國家標準或行業標準公布實施后廢止。

二是《技術導則》(修訂版)調整了章節結構,將原來的七章精簡為六章,合并“平臺運維和平臺性能要求”至“平臺安全與運維”,將“平臺數據”調至“平臺功能”前。這樣調整主要是考慮先要明確CIM基礎平臺管理的數據內容,圍繞數據管理和服務的方式設計平臺功能,操作性更為直觀。

三是對平臺數據做了較大的調整。這是本次《技術導則》(修訂版)中變動最大的部分,主要體現分級、分類、數據內容三個方面。

四是進一步明確CIM基礎平臺的定位和功能?!都夹g導則》修訂版中指出:“CIM基礎平臺應定位于城市智慧化運營管理的基礎平臺,由城市人民政府主導建設”“CIM基礎平臺的建設統一管理CIM數據資源,提供各類數據、服務和應用接口,需要滿足數據匯聚、業務協同和信息聯動的要求?!庇纱丝梢?,CIM基礎平臺要滿足對于城市數據資產匯聚,相應的平臺功能設計也應是圍繞數據服務以及為其他CIM+應用提供服務的方式來設計?!都夹g導則》(修訂版)中修改了CIM基礎平臺的總體架構圖,進一步明晰了CIM基礎平臺應具備的數據匯聚與管理、查詢與可視化、平臺分析、運行服務、開發接口五類基礎性功能。

此外,《技術導則》(修訂版)也在數據存儲與更新、數據共享與服務、平臺數據等方面做了適當修改和調整。

筆者認為,CIM基礎平臺建設和應用的核心是要從城市的整體來加強信息基礎設施的建設,進而推動各行業數據匯聚和業務協同,解決智慧城市建設中的數據孤島問題。CIM基礎平臺的建成和應用不僅是提供一個對于真實世界全息可視的平臺,更重要的作用在于為城市管理者提供一個管理城市空間數字資產的平臺以及為各界提供應用和服務的底板平臺。

自2018年以來,筆者所在的住房和城鄉建設部遙感應用中心作為住房和城鄉建設部推動CIM工作的重要技術支撐單位,參與了多項行業標準制定、頂層設計、遙感數據和產品生產、遙感技術服務等多項工作。同時,也在實踐和調研中參與了地方的CIM咨詢工作。結合自身實踐及《技術導則》的修訂工作,筆者有以下幾點體會與建議:

一是客觀認識CIM基礎平臺的建設和推進工作。CIM基礎平臺的發展歷程短,國際也缺乏成熟的參考,相關的理論、軟件、技術方法也在不斷迭代更新中推進。各地推進CIM基礎平臺的工作應結合自身的需求和應用場景,統一安排。目前,傾斜攝影、激光點云、高分辨遙感等技術讓我們認識世界更加精細、準確、真實。建議各地方應本著《技術導則》修訂版中明確的“因地制宜、以用促建、融合共享”的原則,結合管理需求、地方財政等多種因素,來設計CIM的分級、數據內容以及相應的數據更新和共享機制,使CIM基礎平臺能夠在實際建設和運用中不斷豐富血液,有效循環,創造價值。

二是注意明確CIM基礎平臺和CIM+應用的關系?!都夹g導則》修訂版中已明確CIM基礎平臺是為智慧城市提供的信息基礎設施,其作用是管理數據和提供服務接口,是作為底層基礎平臺來建設的。而CIM+應用是在CIM基礎平臺之上開發的應用,對CIM基礎平臺應是數據和服務調用的方式,各類CIM+應用產生的城市基礎數據可以沉淀和回流至CIM基礎平臺,共同形成城市的數據資產。從這個意義上講,CIM基礎平臺是城市的基礎性平臺,CIM+應用可以是部門或者行業的需求驅動。當前國家在推進新型城市基礎設施建設,其中就有CIM基礎平臺建設的必選項,以及一大批CIM+應用。

三是建議各級CIM的建設和應用應遵循統一的技術要求。目前,CIM基礎平臺的概念項目在商業綜合體、園區、社區、街道、城區、新區、城市、省等各級建設主體中頻繁出現,由于平臺建設一般均為“自下而上”,底層建設者承擔了大量的數據生產和匯聚、應用場景設計和搭建的工作,建議各級建設主體在相應行業標準、國家標準尚未出臺前,統一遵從《技術導則》(修訂版)的技術要求,努力避免由于各類標準和技術不一致形成新的數據和業務孤島,造成新的資源浪費,同時也為與城市、省、國家級CIM基礎平臺的數據共享、交換、更新提供接口。

王洋:優化CIM分類分級調整CIM數據構成

●平臺數據修訂情況

《技術導則》修訂版主要明確了CIM相關概念、CIM分級分類、CIM數據內容與構成、CIM基礎平臺定位、架構、對外聯系、功能和運維等內容。其中平臺數據主要修訂內容如下:

《技術導則》修訂版中CIM分級將原有從顯示角度考慮的24級分級,調整優化為從數據源精細度考慮的7級分級,并對三維模型提交精度做了補充,明確建筑白模特征與精細度要求,CIM基礎平臺的模型精細度應不低于2級基礎模型(表現為無表面紋理的“白?!保?,條件具備時宜匯入精細度更高的模型。CIM分級從數據源精細度方面考慮,綜合對比分析城市三維模型、CityGML分級及建筑信息模型(BIM)等標準的分級層次,提出從地表模型到零件級模型逐漸精細的七級CIM模型及其特征。

CIM分類將原有從模型特征考慮的七類擴展為五大維度19種分類方式。在國內外BIM分類標準的基礎上,以領域擴展思路對CIM采用面分類法進行擴展分類,從成果、進程、資源、屬性和應用五大維度提出分類方法及編碼規則。具體是在BIM分類基礎上,新增了應用分類維度,同時在BIM各大維度分類下,成果新增模型內容,進程新增采集方式,屬性新增用地類型,充分吸收了BIM精華,展現了CIM自身特色。

CIM數據內容與構成涵蓋了現狀城市三維模型、標準地址、實有單位、實有人口、實有房屋和實有設施,分為六大門類數據,有別于CIM較多的分類維度,側重從成果維度描述CIM涉及的主要成果數據,用于支撐CIM基礎平臺的資源匯聚及共享應用。根據實際應用需求增加了“房屋建筑普查”和“市政設施普查”數據,刪除了“電子地圖、城市部件、社會化大數據、激光點云數據、地下空間三維模型、場地三維模型”等數據,精簡了國土空間規劃、村莊規劃和已有相關規劃等數據,同時減少了CIM數據內容與構成中必選的內容,明確了原有“社會數據、人口數據、地址數據”與“一標三實”數據的關聯。詳細調整內容及原因見表1。

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●修訂版主要特色

首先,在CIM數據構成方面明確了城市行政區、數字高程模型、建筑三維模型(白模,含建筑統一編碼等屬性)、標準地址、實有單位和實有人口等必備數據,降低了各地CIM基礎平臺和數據建設的難度,具有“低門檻”的特色。

其次,CIM分級基本兼容城市三維模型、CityGML分級及BIM等標準的分級層次,將3DGIS與BIM的分級進行了銜接;CIM面狀分類解決了CIM數據種類繁雜問題,兼容重用了現有BIM和GIS分類編碼,具有“高兼容”的特色。

最后,CIM數據構成涉及城市現狀、未來(規劃)、建設過程和動態感知等門類廣泛齊全的數據,為智慧城市構建了扎實的數字底座,明確與時空信息平臺、多規合一信息平臺等現有系統的銜接關系,促進二三維信息共享應用,強有力地支撐各專業審批審查系統與智慧城市應用,具有“廣覆蓋、強支撐”的特色。

彭進雙:降低平臺建設門檻強化平臺運維管理

●平臺功能、安全與運維修訂情況

《技術導則》修訂版中,CIM基礎平臺總體架構將原有的三個層次、三大體系中的“信息安全體系”與“運維保障體系”合并為“信息安全與運維保障體系”,明確了CIM基礎平臺所處的位置,去掉了CIM基礎平臺中平臺模擬功能,重新調整了服務層平臺功能組織;整體章節層次將原有“平臺功能”與“平臺數據”位置互換,先講數據,后講功能,對應總體框圖,增強了邏輯性。

將原有“平臺運維”章節改為“平臺安全與運維”突出了安全問題,并在對應章節增加“應采用符合國家密碼管理有關規定的密碼技術,保證重要敏感數據的安全性”,強化了信息安全的相關規定。增加了“CIM數據共享與交換內容”方面的信息安全要求,并將原有“平臺數據”章節下的“數據存儲與更新”及“數據共享與服務”調整至“平臺安全與運維”章節,明確了數據運維內容。

刪除了平臺性能章節,降低了相關要求,具備了更強的實用性和可推廣性。

●平臺主要功能

CIM基礎平臺總體架構從設施層、數據層、服務層三個層次及標準規范體系和信息安全與運維保障體系兩大體系考慮,橫向層次的上層對其下層具有依賴關系,縱向體系對于相關層次具有約束關系。平臺功能主要從數據匯聚與管理、數據查詢與可視化、平臺分析、平臺運行與服務、平臺開發接口等方面進行調整和精簡。

數據匯聚與管理功能主要考慮CIM基礎平臺匯聚的信息資源龐雜,涉及的數據量龐雜、交換文件大、數據入庫和更新頻率快等問題,為方便使用者聚焦特定的資源和數據交換規定相關內容。

數據查詢主要考慮CIM基礎平臺按需在搜索框中輸入地名地址,可跳轉到目標位置;利用空間索引機制,從數據庫中找出符合該條件的空間數據;輸入模型名稱的關鍵字,即可在搜索框下方快速檢索出用戶所需要的目標模型;在輸入框輸入關鍵詞即可進行模糊查詢;按條件過濾查詢要素信息;通過簡單查詢、組合條件查詢等方式查詢要素服務信息;輸入目標模型名稱的關鍵字,即可檢索出相關模型等查詢方式??梢暬饕紤]模型數據加載、可視化渲染、圖形變換、場景管理、相機設置、燈光設置、特效處理、交互操作等能力。

平臺分析主要考慮以點、線、面實體為基礎,自動建立其周圍一定寬度范圍內的緩沖區多邊形圖層,然后建立該圖層與目標圖層疊加進行分析的二三維緩沖區分析;在統一空間參考系統下,通過對兩個數據進行的一系列集合運算,產生新數據的過程的疊加分析;可抽象復雜的地理內容,并將其以最本質的面貌或形式還原出來的空間拓撲分析;以某一點為觀察點,研究某一區域通視情況的地形分析的通視分析;模擬分析觀察點區域的視線通廊或可視區域進行分析,以便于預留景觀通廊或建筑高度限制,輔助城市設計的視廊分析;分析天際線的輪廓的天際線分析。根據平臺提示在地圖中繪制需要計算的范圍,繪制完成后平臺會自動根據所繪制的范圍計算出綠地率的綠地率分析;提供日歷和時鐘表盤小工具,用戶可自主動態模擬、可視化區域內模型在一年四季、一天當中的日照變化情況的日照分析等方面考慮。

平臺運行與服務功能部分,考慮CIM基礎平臺將涉及規劃設計模型報建與審查、施工圖模型審查和竣工驗收模型備案等工程建設項目審批過程以及其他的政府管理相關應用,參與的單位多,為了保證業務的協同以及數據的安全,CIM基礎平臺應提供系統管理功能。而在平臺運行并對外提供物聯感知數據動態匯聚與運行監控等CIM數據服務的過程中,需對平臺中所有的服務進行管理和維護,包括服務的發布、注冊、瀏覽、啟動與停止、編輯與更新、版本刷新、服務聚合和服務監控等。

平臺開發接口充分考慮了平臺的擴展使用,描述了CIM基礎平臺以網絡應用程序接口(WebAPI)提供的12類開發接口,便于CIM平臺的使用方根據自身的業務特點,定制開發基于CIM基礎平臺功能的業務應用。詳細調整內容及原因見表2。


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