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汇数据 搭平台 谋智慧

来源:智博会   作者:   更新时间:2021-06-17   浏览次数:262 次

2021年6月,住房和城乡建设部发布了《城市信息模型(CIM)基础平台技术导则》(修订版)(以下简称《技术导则》修订版),进一步指导地方做好城市信息模型(CIM)基础平台建设,推进智慧城市建设。本期邀请中国城市规划设计研究院(住房和城乡建设部遥感应用中心)城市遥感与信息化推进工作组副组长、正高级工程师季珏,广州市住房和城乡建设行业监测与研究中心主任王洋,奥格科技股份有限公司总经理彭进双,由3位专家对《技术导则》修订版中CIM基础平台数据、功能、安全与运维等方面的技术要点进行解读。

季珏:打破数据孤岛推动业务协同

2020年9月住房和城乡建设部发布的《城市信息模型(CIM)基础平台技术导则》(以下简称《技术导则》)是CIM系列标准出台前指导各地CIM基础平台建设的重要技术和政策性文件,自发布以来,得到了各方的积极响应和广泛讨论。

CIM基础平台发展历程短、势头强劲,各界都是在实践中不断取得共识,平台建设也是在实践中不断迭代,一些CIM基础平台的理论和技术性要求需要根据实践需求进一步修订。过去在《技术导则》的实践中,一些地方反映CIM基础平台建设的技术性要求较高、数据构成复杂、实际的建设门槛较高。2021年3月以来,中国城市规划设计研究院(住房和城乡建设部遥感应用中心)、住房和城乡建设部信息中心会同广州市住房和城乡建设局、奥格科技股份有限公司等《技术导则》编写单位,进一步总结各地CIM平台建设实践的共性特点,从降低技术门槛、提高可操作性、服务于更广泛城市、更高效更快速建设的角度,对《技术导则》进行了修订。

本次主要修订了以下几方面内容:

一是明确《技术导则》修订版的定位。《技术导则》(修订版)的发布是为规范城市信息模型(CIM)基础平台建设和运维,推动城市转型和高质量发展,推进城市治理体系和治理能力现代化。《技术导则》(修订版)待相关的国家标准或行业标准公布实施后废止。

二是《技术导则》(修订版)调整了章节结构,将原来的七章精简为六章,合并“平台运维和平台性能要求”至“平台安全与运维”,将“平台数据”调至“平台功能”前。这样调整主要是考虑先要明确CIM基础平台管理的数据内容,围绕数据管理和服务的方式设计平台功能,操作性更为直观。

三是对平台数据做了较大的调整。这是本次《技术导则》(修订版)中变动最大的部分,主要体现分级、分类、数据内容三个方面。

四是进一步明确CIM基础平台的定位和功能。《技术导则》修订版中指出:“CIM基础平台应定位于城市智慧化运营管理的基础平台,由城市人民政府主导建设”“CIM基础平台的建设统一管理CIM数据资源,提供各类数据、服务和应用接口,需要满足数据汇聚、业务协同和信息联动的要求。”由此可见,CIM基础平台要满足对于城市数据资产汇聚,相应的平台功能设计也应是围绕数据服务以及为其他CIM+应用提供服务的方式来设计。《技术导则》(修订版)中修改了CIM基础平台的总体架构图,进一步明晰了CIM基础平台应具备的数据汇聚与管理、查询与可视化、平台分析、运行服务、开发接口五类基础性功能。

此外,《技术导则》(修订版)也在数据存储与更新、数据共享与服务、平台数据等方面做了适当修改和调整。

笔者认为,CIM基础平台建设和应用的核心是要从城市的整体来加强信息基础设施的建设,进而推动各行业数据汇聚和业务协同,解决智慧城市建设中的数据孤岛问题。CIM基础平台的建成和应用不仅是提供一个对于真实世界全息可视的平台,更重要的作用在于为城市管理者提供一个管理城市空间数字资产的平台以及为各界提供应用和服务的底板平台。

自2018年以来,笔者所在的住房和城乡建设部遥感应用中心作为住房和城乡建设部推动CIM工作的重要技术支撑单位,参与了多项行业标准制定、顶层设计、遥感数据和产品生产、遥感技术服务等多项工作。同时,也在实践和调研中参与了地方的CIM咨询工作。结合自身实践及《技术导则》的修订工作,笔者有以下几点体会与建议:

一是客观认识CIM基础平台的建设和推进工作。CIM基础平台的发展历程短,国际也缺乏成熟的参考,相关的理论、软件、技术方法也在不断迭代更新中推进。各地推进CIM基础平台的工作应结合自身的需求和应用场景,统一安排。目前,倾斜摄影、激光点云、高分辨遥感等技术让我们认识世界更加精细、准确、真实。建议各地方应本着《技术导则》修订版中明确的“因地制宜、以用促建、融合共享”的原则,结合管理需求、地方财政等多种因素,来设计CIM的分级、数据内容以及相应的数据更新和共享机制,使CIM基础平台能够在实际建设和运用中不断丰富血液,有效循环,创造价值。

二是注意明确CIM基础平台和CIM+应用的关系。《技术导则》修订版中已明确CIM基础平台是为智慧城市提供的信息基础设施,其作用是管理数据和提供服务接口,是作为底层基础平台来建设的。而CIM+应用是在CIM基础平台之上开发的应用,对CIM基础平台应是数据和服务调用的方式,各类CIM+应用产生的城市基础数据可以沉淀和回流至CIM基础平台,共同形成城市的数据资产。从这个意义上讲,CIM基础平台是城市的基础性平台,CIM+应用可以是部门或者行业的需求驱动。当前国家在推进新型城市基础设施建设,其中就有CIM基础平台建设的必选项,以及一大批CIM+应用。

三是建议各级CIM的建设和应用应遵循统一的技术要求。目前,CIM基础平台的概念项目在商业综合体、园区、社区、街道、城区、新区、城市、省等各级建设主体中频繁出现,由于平台建设一般均为“自下而上”,底层建设者承担了大量的数据生产和汇聚、应用场景设计和搭建的工作,建议各级建设主体在相应行业标准、国家标准尚未出台前,统一遵从《技术导则》(修订版)的技术要求,努力避免由于各类标准和技术不一致形成新的数据和业务孤岛,造成新的资源浪费,同时也为与城市、省、国家级CIM基础平台的数据共享、交换、更新提供接口。

王洋:优化CIM分类分级调整CIM数据构成

●平台数据修订情况

《技术导则》修订版主要明确了CIM相关概念、CIM分级分类、CIM数据内容与构成、CIM基础平台定位、架构、对外联系、功能和运维等内容。其中平台数据主要修订内容如下:

《技术导则》修订版中CIM分级将原有从显示角度考虑的24级分级,调整优化为从数据源精细度考虑的7级分级,并对三维模型提交精度做了补充,明确建筑白模特征与精细度要求,CIM基础平台的模型精细度应不低于2级基础模型(表现为无表面纹理的“白模”),条件具备时宜汇入精细度更高的模型。CIM分级从数据源精细度方面考虑,综合对比分析城市三维模型、CityGML分级及建筑信息模型(BIM)等标准的分级层次,提出从地表模型到零件级模型逐渐精细的七级CIM模型及其特征。

CIM分类将原有从模型特征考虑的七类扩展为五大维度19种分类方式。在国内外BIM分类标准的基础上,以领域扩展思路对CIM采用面分类法进行扩展分类,从成果、进程、资源、属性和应用五大维度提出分类方法及编码规则。具体是在BIM分类基础上,新增了应用分类维度,同时在BIM各大维度分类下,成果新增模型内容,进程新增采集方式,属性新增用地类型,充分吸收了BIM精华,展现了CIM自身特色。

CIM数据内容与构成涵盖了现状城市三维模型、标准地址、实有单位、实有人口、实有房屋和实有设施,分为六大门类数据,有别于CIM较多的分类维度,侧重从成果维度描述CIM涉及的主要成果数据,用于支撑CIM基础平台的资源汇聚及共享应用。根据实际应用需求增加了“房屋建筑普查”和“市政设施普查”数据,删除了“电子地图、城市部件、社会化大数据、激光点云数据、地下空间三维模型、场地三维模型”等数据,精简了国土空间规划、村庄规划和已有相关规划等数据,同时减少了CIM数据内容与构成中必选的内容,明确了原有“社会数据、人口数据、地址数据”与“一标三实”数据的关联。详细调整内容及原因见表1。

汇数据 搭平台 谋智慧

●修订版主要特色

首先,在CIM数据构成方面明确了城市行政区、数字高程模型、建筑三维模型(白模,含建筑统一编码等属性)、标准地址、实有单位和实有人口等必备数据,降低了各地CIM基础平台和数据建设的难度,具有“低门槛”的特色。

其次,CIM分级基本兼容城市三维模型、CityGML分级及BIM等标准的分级层次,将3DGIS与BIM的分级进行了衔接;CIM面状分类解决了CIM数据种类繁杂问题,兼容重用了现有BIM和GIS分类编码,具有“高兼容”的特色。

最后,CIM数据构成涉及城市现状、未来(规划)、建设过程和动态感知等门类广泛齐全的数据,为智慧城市构建了扎实的数字底座,明确与时空信息平台、多规合一信息平台等现有系统的衔接关系,促进二三维信息共享应用,强有力地支撑各专业审批审查系统与智慧城市应用,具有“广覆盖、强支撑”的特色。

彭进双:降低平台建设门槛强化平台运维管理

●平台功能、安全与运维修订情况

《技术导则》修订版中,CIM基础平台总体架构将原有的三个层次、三大体系中的“信息安全体系”与“运维保障体系”合并为“信息安全与运维保障体系”,明确了CIM基础平台所处的位置,去掉了CIM基础平台中平台模拟功能,重新调整了服务层平台功能组织;整体章节层次将原有“平台功能”与“平台数据”位置互换,先讲数据,后讲功能,对应总体框图,增强了逻辑性。

将原有“平台运维”章节改为“平台安全与运维”突出了安全问题,并在对应章节增加“应采用符合国家密码管理有关规定的密码技术,保证重要敏感数据的安全性”,强化了信息安全的相关规定。增加了“CIM数据共享与交换内容”方面的信息安全要求,并将原有“平台数据”章节下的“数据存储与更新”及“数据共享与服务”调整至“平台安全与运维”章节,明确了数据运维内容。

删除了平台性能章节,降低了相关要求,具备了更强的实用性和可推广性。

●平台主要功能

CIM基础平台总体架构从设施层、数据层、服务层三个层次及标准规范体系和信息安全与运维保障体系两大体系考虑,横向层次的上层对其下层具有依赖关系,纵向体系对于相关层次具有约束关系。平台功能主要从数据汇聚与管理、数据查询与可视化、平台分析、平台运行与服务、平台开发接口等方面进行调整和精简。

数据汇聚与管理功能主要考虑CIM基础平台汇聚的信息资源庞杂,涉及的数据量庞杂、交换文件大、数据入库和更新频率快等问题,为方便使用者聚焦特定的资源和数据交换规定相关内容。

数据查询主要考虑CIM基础平台按需在搜索框中输入地名地址,可跳转到目标位置;利用空间索引机制,从数据库中找出符合该条件的空间数据;输入模型名称的关键字,即可在搜索框下方快速检索出用户所需要的目标模型;在输入框输入关键词即可进行模糊查询;按条件过滤查询要素信息;通过简单查询、组合条件查询等方式查询要素服务信息;输入目标模型名称的关键字,即可检索出相关模型等查询方式。可视化主要考虑模型数据加载、可视化渲染、图形变换、场景管理、相机设置、灯光设置、特效处理、交互操作等能力。

平台分析主要考虑以点、线、面实体为基础,自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层,然后建立该图层与目标图层叠加进行分析的二三维缓冲区分析;在统一空间参考系统下,通过对两个数据进行的一系列集合运算,产生新数据的过程的叠加分析;可抽象复杂的地理内容,并将其以最本质的面貌或形式还原出来的空间拓扑分析;以某一点为观察点,研究某一区域通视情况的地形分析的通视分析;模拟分析观察点区域的视线通廊或可视区域进行分析,以便于预留景观通廊或建筑高度限制,辅助城市设计的视廊分析;分析天际线的轮廓的天际线分析。根据平台提示在地图中绘制需要计算的范围,绘制完成后平台会自动根据所绘制的范围计算出绿地率的绿地率分析;提供日历和时钟表盘小工具,用户可自主动态模拟、可视化区域内模型在一年四季、一天当中的日照变化情况的日照分析等方面考虑。

平台运行与服务功能部分,考虑CIM基础平台将涉及规划设计模型报建与审查、施工图模型审查和竣工验收模型备案等工程建设项目审批过程以及其他的政府管理相关应用,参与的单位多,为了保证业务的协同以及数据的安全,CIM基础平台应提供系统管理功能。而在平台运行并对外提供物联感知数据动态汇聚与运行监控等CIM数据服务的过程中,需对平台中所有的服务进行管理和维护,包括服务的发布、注册、浏览、启动与停止、编辑与更新、版本刷新、服务聚合和服务监控等。

平台开发接口充分考虑了平台的扩展使用,描述了CIM基础平台以网络应用程序接口(WebAPI)提供的12类开发接口,便于CIM平台的使用方根据自身的业务特点,定制开发基于CIM基础平台功能的业务应用。详细调整内容及原因见表2。

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