基于CIM平臺下的智慧規(guī)劃和智慧建造

藍利貞

摘要：隨著城市三維空間各類數據采集技術和發(fā)展以及云平臺建設的完善，智慧城市已成為未來城市發(fā)展的重要方向。本文重點探討在智慧城市頂層設計的框架下，如何發(fā)展智慧規(guī)劃和智慧建造兩方面內容，為城市未來的規(guī)劃建設提供有益參考。

關鍵詞：智慧城市;智慧規(guī)劃;智慧建造;GIS;CIM;BIM

一、智慧規(guī)劃技術架構

基于CIM（城市信息模型）平臺下的智慧規(guī)劃技術架構可分為三層，分別為數據層、平臺層與應用層。首先數據層包含三個方面的數據來源：1、各類國家標準和地方規(guī)范以及城市總規(guī)、控規(guī)的審批數據庫。2、三維基礎地形數據即GIS。3、各企業(yè)上傳的三維建筑設計方案數據庫（BIM模型數據）。其次，平臺層為建筑規(guī)劃審批系統(tǒng)提供了三維可視化分析平臺，平臺層主要功能在于融合各類數據并將其可視化，構建信息豐富的交互式虛擬仿真三維場景，并且為后續(xù)應用功能提供接口。最后，應用層對接不同用戶，為用戶提供直觀的三維展示以及多個類別的審核項目，支持建筑間距、建筑限高、建筑面積、容積率等等指標核查。

1.1 數據層

1.1.1規(guī)劃數據

規(guī)劃數據應包含規(guī)劃編制成果類：土地利用性質總體規(guī)劃、城市總體規(guī)劃、控制性詳細規(guī)劃、村莊規(guī)劃及各類專項規(guī)劃。其中，控制性詳細規(guī)劃中對于地塊的容積率、建筑限高、城市退距等指標有詳細規(guī)定，是衡量平臺中BIM模型數據是否合規(guī)的重要指標性數據。

規(guī)劃數據庫中同時還包括空間管控類數據如生態(tài)、農業(yè)、城鎮(zhèn)三類空間、生態(tài)保護紅線、永久基本農田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界等等。這些數據共同組成規(guī)劃數據庫，是整個城市發(fā)展的框架性指標。

1.1.2 GIS數據

GIS系統(tǒng)采集城市的各類地理信息，生成地理信息數據，傳輸至平臺層。包括城市各類遙感圖像、統(tǒng)計數據、測繪數據、礦產資源、地質環(huán)境、不動產等信息資源，并共享發(fā)改、環(huán)保、住建、交通、水利、農業(yè)、林業(yè)等部門國土空間相關信息。這些數據共同打造了數字孿生城市，為規(guī)劃數據提供載體。

1.1.3 BIM模型數據

所有設計單位、施工單位等等單體建筑的BIM模型數據均可納入數字城市的大數據庫。BIM模型數據可以提供海量建筑單體信息數據，其精細化程度可以達一扇門、一扇窗的、一個管道。在規(guī)劃層面，BIM模型主要提供輪廓、面積、高度等幾類數據，隨后通過已納入的規(guī)劃數據進行檢驗，輔助政府完成監(jiān)督審查、方案比選等任務。

1.2平臺層

數據庫通過公用網絡或者專用網絡傳輸進入平臺層。平臺層則負責數據的儲存、融合、分析、挖掘并且將數字城市以三維可視化的形式直觀的展現在使用者眼前。在數字城市階段，平臺層的功能還主要是數據的儲存和展示，但是在智慧城市階段，平臺層對于數據的分析、挖掘才是真正的“智慧”所在。因此智慧規(guī)劃的重點是平臺層的分析功能。

1.3應用層

應用層則是與使用者接觸最為頻繁的交互系統(tǒng)。在智慧規(guī)劃層面則納入了各項應用功能。主要為建筑規(guī)劃方面的政務審批核查和數據管理分析。

1.3.1建筑間距分析

嚴格依據《民用建筑防火規(guī)范》中對于不同高度的建筑不同間距的規(guī)定，讀取BIM數據中輪廓邊緣（注意，非樓底板信息），計算建筑與建筑之間的最小距離，對于違反規(guī)范的地方進行高亮顯示。

1.3.2朝向分析

現行規(guī)范中對于部分建筑類別（如住宅建筑、學校建筑）有朝向要求的，均錄入數據庫，智慧規(guī)劃平臺評審系統(tǒng)應考慮建筑朝向控制條件，并讀取GIS提供的項目所在地地理位置坐標，找出對應城市的朝向要求標準。不同地區(qū)對于其朝向所允許的最大偏角的要求不同，具體規(guī)范要求見下圖。

1.3.3建筑密度和容積率

建筑密度和容積率指標由城市控制性詳細規(guī)劃規(guī)定。城市規(guī)劃數據納入平臺，再根據建筑的BIM模型數據提取某地塊建筑占地面積和總建筑面積，除以該地用地面積，可得出建筑密度和容積率，再核查所得數據是否在城市控制性詳細規(guī)劃的要求范圍內。

1.3.4建筑限高

根據BIM模型，提取建筑高度以及地理位置信息，核查該地區(qū)城市控制性詳細規(guī)劃數據庫中對應地段的控制高度。該功能主要針對歷史文化古跡片區(qū)，避免建筑物對古城風貌造成破壞。

1.3.5 建筑退距檢測

根據BIM模型邊緣輪廓信息（注意：含地下室）以及GIS信息中城市道路邊界信息，提取建筑物與城市道路邊界距離數據，核查該地區(qū)城市控制性詳細規(guī)劃數據庫中對應地段的退距要求。

智慧規(guī)劃控制要素和BIM要素間的對應關系

二、智慧建設技術架構

基于CIM模型下的智慧建設系統(tǒng)是城市級別的建設管理系統(tǒng)。著眼于整個城市的建設工程。通過該平臺，政府可以進行項目征拆、對重點地標性項目進行方案比選、協(xié)調和統(tǒng)籌重點項目的建設進程，督查各類建設項目安全生產、環(huán)境影響。

2.1 征地拆遷

征拆系統(tǒng)共分為六大板塊：征遷管理、補償結算、回遷安置、檔案管理、統(tǒng)計分析、輔助管理。平臺內設置征拆定額標準，結合實物調查數據，通過征拆數字場景的模擬和分析，評估征拆費用，實現征拆工作的標準化和透明化。

2.2輔助決策

對于城市地標性重點建筑項目，可通過鏈接多個方案的BIM模型，進行方案必選。將多方案放至城市三維模型中進行直觀審查，從項目與周邊環(huán)境的契合度、出入口對城市交通的影響，建筑色彩對城市風貌的影響等等角度進行考量，得出優(yōu)勝方案。

對于不同的城市管網建設方案，也可以通過模擬極端天氣情況下管網的應急能力，從而選擇最佳方案?；诔鞘蠧IM平臺上的方案必選，比傳統(tǒng)的虛擬效果圖比選方式更真實，更準確，與建成后的效果更契合，是輔助決策的重要應用。

2.3圖紙&模型審核

在現階段，單體項目信息依舊采用圖紙表達方式。各企業(yè)將設計圖紙上傳至平臺，審圖機構進行電子審核，可實現無紙化辦公。在未來的BIM技術普及的基礎上，很有可能擯棄傳統(tǒng)二維表達方式，直接進行三維模型審核。審核通過后的BIM模型也納入智慧城市平臺的數據庫里，組件和完善總體城市信息模型。

2.4進度監(jiān)管

將城市建設中所有在建擬建的建筑物、市政交通、官網系統(tǒng)通過城市信息模型進行展現，每個在建項目附進度條，紅色代表已完成百分表，綠色代表未完成部分百分比。

由于城市建設項目數量較多，可通過項目規(guī)模、項目位置等參數進行設定，使平臺僅推送重點項目進展情況。以方便政府進行有重點的、高效率審查。

2.5安全監(jiān)管

對于重點項目質量安全方面進行著重督查。例如針對特種設備監(jiān)控系統(tǒng)，是根據傳感器技術、嵌入式技術、數據采集技術、數據融合處理、無線傳感網絡與遠程數據通信技術和智能體技術，實現危險作業(yè)自動報警并進行控制、全天候 24h實時動態(tài)的遠程監(jiān)管、遠程報警和遠程告知，使得特種設備監(jiān)控成為開放的、多方參與的實時動態(tài)監(jiān)控。

2.6環(huán)境評估

對通過各類空氣檢測設備，著重檢測項目建設期揚塵是否超標，是否對周邊居民造成影響。當檢測嚴重超標時會及時向政府監(jiān)督機構發(fā)出警示，第一時間反應在平臺，并顯示違規(guī)項目的具體位置，項目信息如建設單位等等。

（作者單位：中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司）