劉剛：數(shù)字孿生城市——基于CIM的規(guī)建管一體化城市發(fā)展新范式

作者/劉剛

劉剛，廣聯(lián)達(dá)科技股份有限公司首席業(yè)務(wù)架構(gòu)師、廣聯(lián)達(dá)研究院院長；廣聯(lián)達(dá)&清華大學(xué)BIM聯(lián)合研究中心專家委員；高級工程師、高級企業(yè)信息師。多年從事建設(shè)行業(yè)業(yè)務(wù)架構(gòu)、BIM技術(shù)、企業(yè)信息化方向的研究與實(shí)踐，多次參加國家十五、十一五、十二五、十三五等課題研究，多次負(fù)責(zé)和參與產(chǎn)品規(guī)劃、解決方案、咨詢及大型施工企業(yè)、房地產(chǎn)企業(yè)及中介咨詢企業(yè)信息化項(xiàng)目的管理與實(shí)施工作。

一、科技發(fā)展新趨勢

城市已經(jīng)成為人類經(jīng)濟(jì)社會生活首要聚集和全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的引擎，在全球數(shù)字化變革大潮下和數(shù)字中國戰(zhàn)略的指引下，各種數(shù)字科技的創(chuàng)新應(yīng)用，使新產(chǎn)品、新服務(wù)、新業(yè)態(tài)大量涌現(xiàn)，城市的發(fā)展也從原來的二元世界，進(jìn)入到社會空間、物理空間和數(shù)字空間三元世界融合的階段。數(shù)字空間逐步成為城市的新一極。

新型智慧城市是貫徹落實(shí)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，推進(jìn)新一代信息技術(shù)與城市戰(zhàn)略、規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行和服務(wù)全面深度融合，以信息化為引領(lǐng)的城市發(fā)展新形態(tài)。以“數(shù)字孿生”技術(shù)（BIM+3DGIS、VR/AR、云大物移智等）為代表的新技術(shù)，也正在深刻影響著城市的發(fā)展。4月21日中共中央、國務(wù)院批復(fù)的《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》，明確提出了實(shí)現(xiàn)城市智慧化管理，堅(jiān)持?jǐn)?shù)字城市與現(xiàn)實(shí)城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)，推進(jìn)城市智能治理的新思路、新理念。

二、創(chuàng)新發(fā)展新理念

今年4月在福州召開的首屆數(shù)字中國建設(shè)峰會上，福州濱海新城展區(qū)，他們已經(jīng)開始利用新型智慧城市的發(fā)展理念，以數(shù)字孿生技術(shù)為依托，以城市規(guī)劃、建設(shè)、管理一體化為抓手探索城市發(fā)展的新模式。在新城建設(shè)過程中，充分利用BIM和3DGIS、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和智能化等先進(jìn)信息技術(shù)，在數(shù)字空間同步建立一個與實(shí)體城市匹配對應(yīng)、虛實(shí)交融的“數(shù)字孿生城市”，實(shí)現(xiàn)城市從規(guī)劃、建設(shè)到管理的全過程，全要素，全方位的數(shù)字化、在線化和智能化。

數(shù)字孿生城市新范式

通過“數(shù)字孿生城市”可以對新城新區(qū)的城市空間、公共設(shè)施布局、土地利用變化、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市治理服務(wù)等進(jìn)行模擬分析與各種預(yù)案優(yōu)化，演繹城市未來的發(fā)展，極大地優(yōu)化城市空間布局，重塑城市基礎(chǔ)設(shè)施，形成虛實(shí)結(jié)合、孿生互動的城市發(fā)展新形態(tài)。這也是新型智慧城市發(fā)展的必然方向，對城市的建設(shè)和發(fā)展升級了一維，支撐并推進(jìn)城市科學(xué)規(guī)劃、高效建設(shè)、精細(xì)化治理與服務(wù)，確保城市安全、有序運(yùn)行，將城市治理提升到“細(xì)胞級”精細(xì)化水平。

三、建設(shè)發(fā)展新舉措

規(guī)建管一體化業(yè)務(wù)閉環(huán)

未來新城新區(qū)的建設(shè)，需要以數(shù)字孿生為核心，基于統(tǒng)一的城市信息模型CIM，打通規(guī)劃、建設(shè)、管理的數(shù)據(jù)壁壘，改變傳統(tǒng)模式下規(guī)劃、建設(shè)、城市管理脫節(jié)的狀況，將規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)管理、竣工移交、市政管理進(jìn)行有機(jī)融合，管理需求在規(guī)劃、建設(shè)階段就予以落實(shí)，實(shí)現(xiàn)規(guī)建管一體化城市建設(shè)與管理新范式。同時，形成和構(gòu)建統(tǒng)一、動態(tài)更新的全生命期城市大數(shù)據(jù)，形成城市數(shù)字化資產(chǎn)，為城市持續(xù)建設(shè)提供科學(xué)決策依據(jù)，形成規(guī)建管一體化的業(yè)務(wù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)城市一張藍(lán)圖繪到底、一張藍(lán)圖干到底和一張藍(lán)圖管到底！

城市規(guī)建管一體化運(yùn)營中心

1、新規(guī)劃：通過“多規(guī)合一”，實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃一張圖

城市規(guī)劃是“規(guī)建管”的源頭，科學(xué)合理的城市規(guī)劃有利于促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。目前，城市規(guī)劃依然存在多規(guī)矛盾沖突、項(xiàng)目決策困難、審批耗時過長等現(xiàn)象，影響了后期城市建設(shè)和管理。

多規(guī)合一

通過建立CIM城市信息模型，直觀了解城市空間及管網(wǎng)、道路等城市基礎(chǔ)設(shè)施的布局，協(xié)調(diào)景觀風(fēng)貌，進(jìn)行多方案比選、紅線和控高分析、視域分析、通視分析、日照分析等合規(guī)性審查，保證多部門信息溝通聯(lián)動、審批協(xié)調(diào)一致，規(guī)范審批依據(jù)，保證一張藍(lán)圖的實(shí)時性和有效性。通過城市信息模型還可以推演城市發(fā)展，通過仿真模擬和分析，進(jìn)一步優(yōu)化城市規(guī)劃方案，提升規(guī)劃的科學(xué)性。

2、新建設(shè)：通過“智慧建造”，構(gòu)建建設(shè)監(jiān)管一張網(wǎng)

建設(shè)階段作為城市規(guī)劃落地的實(shí)施階段，將對后期城市管理階段產(chǎn)生重要影響。當(dāng)前城市建設(shè)中工程項(xiàng)目體量龐大、專業(yè)眾多、參建方多，由于行業(yè)監(jiān)管資源不足，對施工現(xiàn)場質(zhì)量、安全、進(jìn)度等信息獲取速度慢，準(zhǔn)確性差，造成信息不對稱，難以保障各方有序協(xié)作，對科學(xué)決策支撐不足。

基于BIM重大項(xiàng)目監(jiān)管

通過規(guī)建管一體化平臺，基于統(tǒng)一的城市信息模型，對接規(guī)劃數(shù)據(jù)和后續(xù)管理需求，通過建筑市場與施工現(xiàn)場的兩場聯(lián)動，對建設(shè)工程項(xiàng)目從設(shè)計(jì)圖紙審查、質(zhì)量、安全、綠色施工、進(jìn)度等方面進(jìn)行數(shù)字化動態(tài)監(jiān)管，以及數(shù)字化竣工備案，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目過程的管理前置、多方協(xié)同，多級聯(lián)動，科學(xué)決策，確保工程項(xiàng)目按時、高質(zhì)、安全的交付，推動行業(yè)管理從粗放型監(jiān)管向效能監(jiān)管、規(guī)范監(jiān)管和聯(lián)動監(jiān)管轉(zhuǎn)變，保證把一張藍(lán)圖干到底。

3、新管理：通過智慧運(yùn)營管理，實(shí)現(xiàn)城市治理一盤棋

傳統(tǒng)的城市運(yùn)行管理存在著管理效率低、監(jiān)管手段不健全、跨部門城市綜合治理能力弱、城市基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測與保障能力不足、數(shù)據(jù)價值挖掘利用率低等問題，難以滿足新形勢下城市安全運(yùn)行和精細(xì)化管理的要求。

城市生命線安全監(jiān)測

基于建設(shè)階段完成后交付的城市信息模型，建設(shè)智慧城市運(yùn)營中心，利用規(guī)劃、建設(shè)階段預(yù)置的傳感設(shè)備，對地下排水、供水、燃?xì)夤芫W(wǎng)等城市生命線，生態(tài)環(huán)境和洪澇災(zāi)害等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，敏捷掌控城市安全、應(yīng)急、生態(tài)環(huán)境等突發(fā)事件，實(shí)現(xiàn)事前預(yù)防與控制，多級協(xié)同，將城市管理精細(xì)到“細(xì)胞級”水平。利用積累的城市時空大數(shù)據(jù)資產(chǎn)，反過來又可以指導(dǎo)、優(yōu)化城市的規(guī)劃，形成規(guī)建管一體化的業(yè)務(wù)閉環(huán)，使規(guī)劃更合理、建設(shè)更高效、管理更精細(xì)，大大提升城市建設(shè)治理能力和服務(wù)水平。

四、結(jié)束語

通過基于CIM的規(guī)建管一體化平臺，以“數(shù)字孿生”新理念為亮點(diǎn)，以新規(guī)劃、新建設(shè)和新管理一體化新模式為創(chuàng)新焦點(diǎn)，將對加快轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式，提升城市治理能力，加快現(xiàn)代化城市建設(shè)發(fā)揮重要推動作用。