基于CIM智慧城市的規(guī)劃

聯(lián)通系統(tǒng)集成有限公司 北京 100032

引言

CIM(City Information Modeling，城市信息模型)，是通過城市信息數(shù)據(jù)建立三維城市空間模型和城市信息的有機(jī)綜合體，行業(yè)內(nèi)認(rèn)為CIM是由BIM、GIS和IoT組成，從應(yīng)用場(chǎng)景來看，CIM同時(shí)也與AI、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等技術(shù)緊密關(guān)聯(lián)。

2020年住建部發(fā)布了《關(guān)于加快推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》，鼓勵(lì)各省市申報(bào)CIM試點(diǎn)并搭建平臺(tái)，加快城市智慧化進(jìn)程。但CIM的應(yīng)用目前國內(nèi)外仍未成熟，在城市規(guī)劃過程中也存在諸多問題，特別是針對(duì)智慧城市領(lǐng)域的研究大多處在探索階段。從各城市政府來看，現(xiàn)狀分析、土地規(guī)劃、城市規(guī)劃和發(fā)展規(guī)劃等各自為政，規(guī)劃一致性無法得到保障，過程形成孤島，無法真正實(shí)現(xiàn)高效規(guī)劃協(xié)同，審批效率緩慢，成果的質(zhì)量更是難以保障。急需創(chuàng)新規(guī)劃工作方式和管理模式，將各自為政的多張圖通過CIM集成為一張藍(lán)圖，基于它進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì),提升規(guī)劃審批效率和質(zhì)量，對(duì)規(guī)劃內(nèi)容進(jìn)行可視化預(yù)覽和綜合分析，通過城市物理建設(shè)、數(shù)字城市同步建設(shè)，推演規(guī)劃、建設(shè)與管理的合理性，提升規(guī)劃的科學(xué)性和前瞻性。

1 基于CIM智慧城市的規(guī)劃現(xiàn)狀

從現(xiàn)狀來看，目前國際上和國內(nèi)CIM大多仍停留在傳統(tǒng)的BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)和GIS(Geo-Information system，地理信息系統(tǒng))階段，雖然美國、英國、澳大利亞、新加坡、日本等發(fā)達(dá)國家以及中國，從政府層面對(duì)CIM提出明確要求和政策指引，但應(yīng)用方面還未成熟，大多還處在二維地理空間層次，只是部分地區(qū)開始應(yīng)用三維模型、傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)、實(shí)景影像等，離真正基于CIM平臺(tái)的智慧城市的規(guī)劃長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)相差還很遙遠(yuǎn)[1]。各國城市規(guī)劃、土地規(guī)劃和發(fā)展規(guī)劃等各自為政的問題突出，同時(shí)還存在規(guī)劃不一致、審批效率低、無法高效協(xié)同、規(guī)劃成果質(zhì)量差等諸多問題[2]。

CIM(BIM、GIS和IOT)與AI、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等技術(shù)在城市規(guī)劃中的融合應(yīng)用，建立智能規(guī)劃應(yīng)用模型，統(tǒng)一城市空間布局，通過仿真模擬和分析進(jìn)行多方案比選、合規(guī)性比對(duì)、會(huì)商會(huì)審、同屏溝通、沙盤互動(dòng)等，設(shè)計(jì)方案通過多個(gè)場(chǎng)景融合模擬和綜合研判后優(yōu)化規(guī)劃[2]。將其作為研究對(duì)象將有示范和推廣效應(yīng)，推廣到全國可帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?；贑IM智慧城市的規(guī)劃，覆蓋政務(wù)服務(wù)、城市治理、公共服務(wù)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，既包括傳統(tǒng)的城市建筑規(guī)劃，同時(shí)也覆蓋智慧城市的新型規(guī)劃內(nèi)容，如地下管網(wǎng)、基于網(wǎng)格或一網(wǎng)統(tǒng)管的城管設(shè)施等規(guī)劃，并應(yīng)用于城市生長(zhǎng)、用地布局、資產(chǎn)配置、城市管廊、旅游和安防等三維虛擬展現(xiàn)。把創(chuàng)新規(guī)劃、管理模式提升到日程上來，將各自為政的多張圖通過智慧城市數(shù)字化手段集成為一張藍(lán)圖，基于該圖進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)、會(huì)議會(huì)審、并聯(lián)審批等[2]，是目前提升規(guī)劃審批效率和質(zhì)量迫在眉睫的需求。

2 基于CIM智慧城市的規(guī)劃

為了提高城市規(guī)劃效率，加強(qiáng)城市管理水平，推進(jìn)城市演進(jìn)速度，應(yīng)基于統(tǒng)一的CIM智慧城市規(guī)劃平臺(tái)，集成土地和城市規(guī)劃等各方多規(guī)異構(gòu)數(shù)據(jù)的控制線信息及其他相關(guān)要求、政策與依據(jù)，建立統(tǒng)一的城市三維體量模型，能夠進(jìn)行輔助規(guī)劃決策、多規(guī)沖突檢測(cè)、規(guī)劃管理與監(jiān)管等，打通規(guī)劃、建設(shè)、管理的各階段數(shù)據(jù)壁壘，解決傳統(tǒng)模式下規(guī)劃、建設(shè)、城市管理脫節(jié)的問題，將規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維、市政管理進(jìn)行有機(jī)融合[2]，管理需求在規(guī)劃、建設(shè)階段就予以落實(shí)，形成規(guī)建管一體化的有效業(yè)務(wù)閉環(huán)，對(duì)城市建設(shè)項(xiàng)目的諸多環(huán)節(jié)進(jìn)行三維可視化輔助審批，提高規(guī)劃審批并及時(shí)更新建筑及基礎(chǔ)設(shè)施信息模型，為城市持續(xù)建設(shè)提供科學(xué)有效的決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)建管一體化城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)與管理新模式，以及跨系統(tǒng)應(yīng)用集成、跨部門信息共享，有效支撐數(shù)字孿生城市建設(shè)的決策分析[3]。

基于城市信息模型(CIM)在城市規(guī)劃中的融合應(yīng)用，最終建立CIM智慧城市規(guī)劃平臺(tái)，依托平臺(tái)建立智慧城市的規(guī)劃應(yīng)用模型，統(tǒng)一城市空間等城市規(guī)劃布局，內(nèi)容包括通過仿真模擬和分析進(jìn)行多方案比選、協(xié)調(diào)一致，通過多個(gè)場(chǎng)景的融合模擬，進(jìn)行綜合分析和研判，進(jìn)一步制定智慧城市的規(guī)劃方案，最終形成智能化規(guī)劃平臺(tái)。通過多源數(shù)據(jù)融合、實(shí)景三維建模、AI+大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)賦能各類智慧城市的規(guī)劃,提升城市規(guī)劃水平，將有較好的示范和推廣效應(yīng)?；贑IM試點(diǎn)標(biāo)桿將推廣全國并帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?；贑IM智慧城市的規(guī)劃，覆蓋政務(wù)服務(wù)、城市治理、公共服務(wù)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，即包括傳統(tǒng)的城市建筑規(guī)劃、城鄉(xiāng)總體規(guī)劃、環(huán)保規(guī)劃，同時(shí)也覆蓋智慧城市的新型規(guī)劃內(nèi)容，即地下管網(wǎng)規(guī)劃、基于網(wǎng)格和一網(wǎng)統(tǒng)管的城管設(shè)施規(guī)劃、基于人口流動(dòng)的社區(qū)合理性規(guī)劃等多個(gè)方面[1]。

隨著國家提出大力推進(jìn)“新基建”戰(zhàn)略，帶來5G、IoT等相關(guān)支撐技術(shù)的推廣，CIM將為智慧城市和數(shù)字孿生城市創(chuàng)造出高性能、智能化、多方位的應(yīng)用情景，使得基于CIM智慧城市的規(guī)劃平臺(tái)能發(fā)揮出更大價(jià)值。從整體來看，目前階段CIM研究在國內(nèi)外都處在初級(jí)階段；從研究來看，CIM研究可分為框架設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)融合和可視化三個(gè)方面[4]。

1)框架統(tǒng)一：是CIM技術(shù)發(fā)展的前提基礎(chǔ)，一個(gè)統(tǒng)一和協(xié)同的CIM框架是未來CIM領(lǐng)域大發(fā)展必不可少的指明燈。

2)數(shù)據(jù)融合：建立一個(gè)基于一體化的CIM融合大數(shù)據(jù)庫，是CIM技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，是數(shù)字孿生的血液。行業(yè)內(nèi)基于融合數(shù)據(jù)的BIM和CIM集成在業(yè)界開展了一定程度的研究，但尚未形成成熟的模式，仍處于初級(jí)階段。

3)可視化：將建筑信息和時(shí)空大數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)處理轉(zhuǎn)化，渲染、AI、VR和AR先進(jìn)技術(shù)直觀有效地展現(xiàn)給客戶，成為智慧城市特別是數(shù)字孿生城市必然發(fā)展趨勢(shì)。

在城市規(guī)劃方面，當(dāng)前雖然很多智慧城市利用BIM和GIS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)三維建模，但基本上只涉及目標(biāo)的外部特征，而多數(shù)不具備內(nèi)部業(yè)務(wù)特質(zhì)和多場(chǎng)景的功能，特別在國家大力提倡建設(shè)數(shù)字孿生智慧城市的大背景下，傳統(tǒng)的城鄉(xiāng)規(guī)劃原有的二維地圖或沙盤模型，正準(zhǔn)備朝著三維、動(dòng)態(tài)、全要素等方向發(fā)展。特別是很多傳統(tǒng)的城市建設(shè)在智慧城市的規(guī)劃上大多仍停留在二維平面，距離智能化還很遙遠(yuǎn)，三維空間、實(shí)景、可視化日益成為城市建設(shè)管理的重要抓手，也是發(fā)展新型智慧城市的關(guān)鍵內(nèi)容。傳統(tǒng)三維空間數(shù)據(jù)模型大都面向建筑專業(yè)領(lǐng)域，這些模型大部分針對(duì)單體數(shù)據(jù)類型，不具備多源異構(gòu)數(shù)據(jù)能力，數(shù)據(jù)和軟件的解耦程度不高，使得城市規(guī)劃孤島化、重復(fù)勞動(dòng)等問題突出，針對(duì)多空間維度、多粒度對(duì)象統(tǒng)一語義表達(dá)等難題，需要建立更高水平的智慧城市級(jí)三維空間規(guī)劃模型和平臺(tái)。因此經(jīng)過智能手段語義化技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)屬性和結(jié)構(gòu)化提取，以及業(yè)務(wù)屬性自動(dòng)掛接的CIM平臺(tái)，作為未來智慧城市規(guī)劃的基礎(chǔ)核心平臺(tái)已成為發(fā)展趨勢(shì)。

隨著新型智慧測(cè)繪、規(guī)劃模擬仿真、人工智能深度學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的成熟運(yùn)用，在建設(shè)物理城市的同時(shí)，基于數(shù)字空間構(gòu)建一一映射的數(shù)字孿生城市，更有利于智慧城市的規(guī)劃。除了三維渲染和立體視覺表現(xiàn)，還帶有城市業(yè)務(wù)要素的關(guān)鍵屬性信息，將城市三維模型從可視化階段真正引入城市多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、空間計(jì)算，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)和價(jià)值挖掘，物理城市的數(shù)字表達(dá)從最初的二維平面到三維立體，到全要素、多場(chǎng)景、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、結(jié)構(gòu)化的發(fā)展，將有助于智慧城市的規(guī)劃的智能化。最終政府將實(shí)現(xiàn)基于CIM智慧城市的全空間、全時(shí)空、全維度信息的數(shù)字孿生表達(dá)，具備實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、立體、動(dòng)態(tài)、協(xié)同等能力，全面整合基于CIM試點(diǎn)城市的城鄉(xiāng)、市政管理、土地等多方的規(guī)劃數(shù)據(jù)融合，充分利用城市設(shè)施本身和各類城市業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)，集約統(tǒng)籌城市規(guī)劃資源，優(yōu)化城市管理水平和市民服務(wù)，確保智慧城市運(yùn)行快捷和高效。在CIM數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上形成“一張整體藍(lán)圖”，為多規(guī)合一的動(dòng)態(tài)監(jiān)管提供自動(dòng)化、智能化技術(shù)手段支撐，有效解決空間規(guī)劃的沖突問題，使得智慧城市的規(guī)劃支持決策系統(tǒng)更加高效，減少政府不同委辦局的重復(fù)建設(shè)，提高資源利用率，優(yōu)化智慧城市空間布局，促進(jìn)城市科學(xué)規(guī)劃、集約化建設(shè)，為智慧城市的規(guī)劃賦能[2]。

通過建設(shè)城市級(jí)CIM基礎(chǔ)業(yè)務(wù)平臺(tái)，可把智慧城市的規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)和資產(chǎn)通過平臺(tái)固化下來，為其他城市規(guī)劃賦能和分享經(jīng)驗(yàn)。

基于CIM智慧城市的規(guī)劃平臺(tái)，應(yīng)包括如下幾個(gè)方面。

1)構(gòu)建包括時(shí)空大數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)地理信息、城市建筑物信息和城市基礎(chǔ)設(shè)施三維模型等的CIM平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，匯聚多源異構(gòu)城市數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)和模型精度。

2)接入IoT數(shù)據(jù)，通過城市物聯(lián)感知體系，建立一個(gè)統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)的房、人、物、事等多維數(shù)據(jù)庫，形成智慧城市的三維空間數(shù)據(jù)底板。

3)平臺(tái)具備城市多源數(shù)據(jù)整合能力、BIM等模型數(shù)據(jù)匯聚與融合、城市多場(chǎng)景模型定位查詢、支撐CIM規(guī)劃平臺(tái)應(yīng)用等基礎(chǔ)功能。

4)把AI、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AR和VR等新進(jìn)技術(shù)融合應(yīng)用，充分發(fā)揮CIM平臺(tái)的規(guī)劃智能化水平。

5)推動(dòng)數(shù)字城市和物理城市同步規(guī)劃和建設(shè)。

智慧城市規(guī)劃過程中，CIM平臺(tái)至少包括如下幾個(gè)組件[5]。

1)CIM平臺(tái)及展示系統(tǒng)：包括CIM平臺(tái)引擎和3D渲染&三維演示展現(xiàn)系統(tǒng)；CIM平臺(tái)是CIM數(shù)據(jù)的匯聚、融合、轉(zhuǎn)換、關(guān)聯(lián)、管理、共享、應(yīng)用的核心引擎，是CIM城市規(guī)劃平臺(tái)建設(shè)的核心內(nèi)容。

2)CIM融合大數(shù)據(jù)庫：包括CIM一張圖和融合的CIM大數(shù)據(jù)庫，CIM一張圖實(shí)現(xiàn)多種類型城市CIM數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢、定位、統(tǒng)計(jì)等，功能包括二維和三維地圖基本配置、數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、圖層配置、二三維數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)渲染展示等功能。CIM大數(shù)據(jù)庫包括時(shí)空大數(shù)據(jù)、城市設(shè)施數(shù)據(jù)、政府?dāng)?shù)據(jù)、市民參與數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等。

3)CIM數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：匯聚并處理來自智能傳感器、APP終端等多渠道海量數(shù)據(jù)。

4)CIM云平臺(tái)：由于CIM處理海量數(shù)據(jù)的能力需求，需要部署在分布式處理的云平臺(tái)架構(gòu)上，并具有海量并發(fā)處理的算力。

5)CIM規(guī)劃平臺(tái)的AI引擎：用于通過系列算法來訓(xùn)練CIM智慧城市的規(guī)劃模型。

6)CIM規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)模擬化輔助編制、參數(shù)化、規(guī)劃審核審批、規(guī)劃業(yè)務(wù)相關(guān)功能(指標(biāo)分析、通視分析、限高分析、日照分析、規(guī)劃管控等)；城市設(shè)計(jì)輔助相關(guān)功能，以CIM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過智能化手段輔助實(shí)現(xiàn)更加動(dòng)態(tài)和仿真的城市設(shè)計(jì)(包括方案優(yōu)選、多維度分析、動(dòng)態(tài)景觀設(shè)計(jì)分析、視廊通道分析等)，改變傳統(tǒng)城市設(shè)計(jì)的方法，在二維分析基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)基于三維的多規(guī)合一相關(guān)輔助動(dòng)態(tài)多維分析功能(包括項(xiàng)目選址分析、控制線分析、項(xiàng)目生成策劃等功能)。

3 基于CIM智慧城市的規(guī)劃手段

采用現(xiàn)代化智能手段融合傳統(tǒng)城市規(guī)劃，實(shí)地訪談?wù){(diào)查，結(jié)合CIM試點(diǎn)城市現(xiàn)狀，整理出智慧城市的規(guī)劃智能化先進(jìn)指標(biāo)，并進(jìn)行細(xì)分和對(duì)比，找出與傳統(tǒng)規(guī)劃的區(qū)別和優(yōu)勢(shì)，以便確定研究的基準(zhǔn)線并擬定合理的研究目標(biāo)。

方法包括通過智能傳感器和App終端自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集，通過線上和線下多渠道訪談?wù){(diào)研，歸納規(guī)劃業(yè)務(wù)場(chǎng)景并確定CIM智慧城市的規(guī)劃需求和功能點(diǎn)，通過敏捷開發(fā)方法快速迭代，關(guān)鍵點(diǎn)如下。

1)智能化調(diào)研：新型傳感器等智能化設(shè)備多渠道數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，互聯(lián)網(wǎng)/APP在線調(diào)研，對(duì)政府各委辦局開展多維度調(diào)研及相關(guān)多業(yè)務(wù)條線訪談，獲取多源新型城市大數(shù)據(jù)。

2)敏捷的平臺(tái)開發(fā)：基于CIM試點(diǎn)城市具有的自身定位和需求，明確智慧城市的規(guī)劃場(chǎng)景，從而明確CIM規(guī)劃平臺(tái)功能，并采用敏捷開發(fā)方法進(jìn)行定制開發(fā)。

3)融合數(shù)據(jù)智能分析：匯聚時(shí)空大數(shù)據(jù)、城市設(shè)施數(shù)據(jù)、政府政務(wù)數(shù)據(jù)、企業(yè)數(shù)據(jù)、市民參與數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等多渠道數(shù)據(jù)，并通過AI算法進(jìn)行融合分析。

4)AI算法增效：用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)，包括數(shù)據(jù)類型擴(kuò)充、數(shù)據(jù)質(zhì)量提升、降噪和AI模型訓(xùn)練參數(shù)調(diào)優(yōu)等方面，并針對(duì)智慧城市的規(guī)劃進(jìn)行AI模擬仿真。

內(nèi)容詳細(xì)闡述包括如下四個(gè)方面。

第一，開展基于智慧城市的規(guī)劃CIM智慧城市的規(guī)劃平臺(tái)分析與應(yīng)用模型構(gòu)建。通過接入的城市各部門的公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、城市空間規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃和專項(xiàng)規(guī)劃相關(guān)的城市運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立大數(shù)據(jù)分析模型并結(jié)合各部門相關(guān)業(yè)務(wù)建立大數(shù)據(jù)應(yīng)用模型，為后續(xù)任務(wù)提供智慧城市的規(guī)劃數(shù)據(jù)融合的大數(shù)據(jù)挖掘支持。

第二，開展基于CIM的城市規(guī)劃智能檢測(cè)、仿真推演與輔助決策系統(tǒng)開發(fā)。在數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用模型基礎(chǔ)上，針對(duì)規(guī)劃、建設(shè)、國土等部門的相關(guān)規(guī)劃編制和實(shí)施，提供跨部門規(guī)劃沖突智能檢測(cè)、規(guī)劃仿真推演和規(guī)劃輔助決策的系統(tǒng)支持。該任務(wù)為后續(xù)任務(wù)提供智慧城市的規(guī)劃的原型系統(tǒng)支撐。

第三，從住房城鄉(xiāng)建設(shè)部組織的國家智慧城市試點(diǎn)城市(區(qū)、縣、鎮(zhèn))范圍內(nèi)選擇具有典型代表意義的地區(qū)開展應(yīng)用示范，示范方向主要包括兩個(gè)：一是新城新區(qū)智慧化城市規(guī)劃應(yīng)用示范，二是舊城改造和棚戶區(qū)改造智慧社區(qū)應(yīng)用示范。該任務(wù)為前任務(wù)提供有關(guān)研究模型、技術(shù)和系統(tǒng)的驗(yàn)證性應(yīng)用示范，選定城市規(guī)劃的領(lǐng)域，包括城市建筑規(guī)劃、地下管網(wǎng)規(guī)劃、基于網(wǎng)格和一網(wǎng)統(tǒng)管的城管規(guī)劃、基于人口流動(dòng)的社區(qū)合理性規(guī)劃等。

第四，在對(duì)有關(guān)研究和示范的總結(jié)基礎(chǔ)上，完成基于智慧城市的規(guī)劃CIM智慧城市的規(guī)劃平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究。

4 基于CIM智慧城市的規(guī)劃創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 多種智能設(shè)備和技術(shù)融合應(yīng)用

有別于傳統(tǒng)城市規(guī)劃，基于CIM智慧城市的規(guī)劃融合了AI、大數(shù)據(jù)、AR、VR等技術(shù)，通過敏捷的定制開發(fā)方法，并通過新型智能傳感器、APP終端軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過大數(shù)據(jù)建模和人工智能算法分析，提高城市規(guī)劃效率并使得城市智能化規(guī)劃水平提升到很高水平。

基于CIM，接入手機(jī)信令數(shù)據(jù)，分析人口分時(shí)空聚散變化等指標(biāo)，識(shí)別不同時(shí)間段、不同區(qū)域的人口變化，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)人口聚散，識(shí)別區(qū)域高峰時(shí)段，以數(shù)據(jù)分析為量化依據(jù)得到人口分布的時(shí)空特征規(guī)律，為優(yōu)化區(qū)域空間布局、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、重大項(xiàng)目選址及公共服務(wù)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)提供量化依據(jù)，為智慧城市的規(guī)劃提供決策支持。

4.2 基于CIM城市規(guī)劃仿真模擬

基于CIM在數(shù)字孿生空間實(shí)現(xiàn)合并、疊加，解決其中的規(guī)劃沖突，統(tǒng)一空間邊界，形成規(guī)劃管控的“一張藍(lán)圖”，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行規(guī)劃評(píng)估、多方協(xié)同、動(dòng)態(tài)優(yōu)化與實(shí)施監(jiān)督。通過對(duì)各種規(guī)劃方案及結(jié)果進(jìn)行模擬仿真及可視化展示，實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)化和遴選。通過3D渲染和三維動(dòng)態(tài)模擬仿真等手段可靈活預(yù)演規(guī)劃效果，提前發(fā)現(xiàn)規(guī)劃問題和設(shè)計(jì)缺陷，避免重大損失，并可通過可預(yù)測(cè)或預(yù)先展現(xiàn)出未來城市建筑的樣貌，根據(jù)人口分布、環(huán)境及生態(tài)、地下管網(wǎng)密度等多維度綜合考量整個(gè)區(qū)域設(shè)計(jì)的合理性，避免規(guī)劃片面性。通過人工智能在CIM平臺(tái)的應(yīng)用主動(dòng)學(xué)習(xí)融合的規(guī)劃數(shù)據(jù)，通過數(shù)字孿生城市進(jìn)行大規(guī)模仿真、推演、預(yù)測(cè)，分析未來城市運(yùn)行中可能遇到的瓶頸問題與社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，幫助規(guī)劃師迭代升級(jí)設(shè)計(jì)方案。

4.3 基于CIM的規(guī)劃輔助決策技術(shù)

研究基于CIM的規(guī)劃決策支持模型、規(guī)劃實(shí)施評(píng)估模型等，為重大項(xiàng)目規(guī)劃選址、規(guī)劃實(shí)施情況評(píng)估提供決策支持。不僅能實(shí)現(xiàn)常規(guī)的合規(guī)性檢驗(yàn)，例如容積率、建筑密度、綠地率、日照分析、天際線分析、控告分析、坡度分析等，還可實(shí)現(xiàn)交通通達(dá)性分析、生態(tài)承載力分析、人居環(huán)境分析、投資成本分析、發(fā)展空間分析等。結(jié)合政府行政審批改革，對(duì)接多規(guī)合一平臺(tái)、聯(lián)合審批平臺(tái)、規(guī)劃業(yè)務(wù)平臺(tái)、時(shí)空云平臺(tái)等系統(tǒng)，融合BIM、GIS數(shù)據(jù)和IoT數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃編制、審批服務(wù)，提供二三維一體、地上地下一體的規(guī)劃地塊可視化、規(guī)劃設(shè)計(jì)模擬可視化等，使得CIM為政府提供有利于智慧城市的規(guī)劃的決策參考，促進(jìn)城市的發(fā)展和智慧化轉(zhuǎn)型[1]。

5 結(jié)語

基于CIM智慧城市的規(guī)劃平臺(tái)設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn)，能夠從智慧城市規(guī)劃的角度幫助當(dāng)?shù)卣嬲七M(jìn)智慧化的城市，為全國城鎮(zhèn)化進(jìn)程起到推波助瀾的作用。根據(jù)國家和住建部號(hào)召，把CIM智慧城市標(biāo)桿試點(diǎn)推向全國，推動(dòng)數(shù)字城市和物理城市同步規(guī)劃和建設(shè)；以信息數(shù)字化的新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為抓手，促進(jìn)城市建設(shè)智慧化升級(jí)，提升城市市政基礎(chǔ)設(shè)施功能，帶動(dòng)城市管理理念和管理模式創(chuàng)新，提升城市治理效能，以帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

基于人工智能應(yīng)用于城市規(guī)劃采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推演、模擬方案、方案比較等方式，從而形成科學(xué)、全面、協(xié)同、集約、生態(tài)友好的規(guī)劃編制方案。同時(shí)，依托于一套統(tǒng)一的CIM智慧城市的規(guī)劃?rùn)C(jī)制，統(tǒng)籌國土、規(guī)劃、發(fā)改、環(huán)保等部門的現(xiàn)有智能化成果資源，對(duì)各種規(guī)劃方案提供三維方案審批核查、竣工審查、視域?qū)彶?、?guī)劃推演和模型分析等功能，以及為規(guī)劃方案審查和決策提供三維、全景、全要素的可視化全新界面[2]。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)包括城市總體規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃、各專項(xiàng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)方案的渲染展示，廣泛應(yīng)用于智慧城市不同場(chǎng)景[6]?；诮y(tǒng)一的CIM智慧城市的規(guī)劃平臺(tái)，將重大項(xiàng)目、土地資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)等涉及政策及空間要求的信息要素疊加，實(shí)現(xiàn)智慧城市的規(guī)劃信息互通和數(shù)據(jù)共享。以智能化促進(jìn)各職能部門在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、管理過程中及時(shí)溝通和協(xié)同工作，提高綜合規(guī)劃效能。

在城市建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，利用基于CIM智慧城市的規(guī)劃平臺(tái)，構(gòu)建還原設(shè)計(jì)方案周邊三維全景環(huán)境，一方面可以在渲染可視化的環(huán)境中進(jìn)行交互，另一方面可以充分考慮智慧城市的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案和已有周邊環(huán)境的融合或相互影響，讓原來到施工階段才能暴露出來的缺陷提前暴露在虛擬化設(shè)計(jì)過程中，方便規(guī)劃設(shè)計(jì)人員及時(shí)針對(duì)這些缺點(diǎn)進(jìn)行方案優(yōu)化。利用CIM平臺(tái)中對(duì)象具有的時(shí)空特性，將施工方案和計(jì)劃內(nèi)容進(jìn)行模擬對(duì)比分析，研判智慧城市各專項(xiàng)規(guī)劃與總體規(guī)劃、具體的詳細(xì)規(guī)劃的傳導(dǎo)落實(shí)情況，分析施工進(jìn)度和計(jì)劃的可行性、科學(xué)性、合理性，反向糾正智慧城市的規(guī)劃過程中的不合理性。在實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃的同時(shí)，同步規(guī)劃建設(shè)基于數(shù)字孿生的智慧城市。