基于CIM 的規(guī)劃智能報批管控研究與實踐

杜玲玲，肖 昶，孫玉昕，時新華

（1. 廣州市規(guī)劃和自然資源自動化中心，廣東 廣州 510030；2. 湖北省空間規(guī)劃研究院，湖北 武漢 430070；3. 武漢工程大學 計算機科學與工程學院，湖北 武漢 430073）

當前，世界已進入數(shù)字經濟快速發(fā)展的時期，在網絡強國、數(shù)字中國、智慧社會等國家發(fā)展導向的引領下，全國各地都在探索新型智慧城市建設。建筑工程行業(yè)作為現(xiàn)階段我國國民經濟發(fā)展的重要支撐，產業(yè)的智能化，是推進工程建設項目審批制度改革的有力抓手?；诖耍疚囊猿鞘薪ㄔO和智能管理為導向，以工程建設許可階段為切入點，開展智能化報批管控研究與實踐。通過數(shù)據(jù)治理，健全數(shù)據(jù)要素基礎，打造可信的數(shù)字信任基礎平臺支撐業(yè)務的聯(lián)動與協(xié)同，并通過地理信息技術實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的碰撞與分析，實現(xiàn)了建筑設計方案審查智能化審查與管控，達到了減流程、優(yōu)服務的改革目標。

1 存在問題

建筑設計方案審查是工程建設項目行政審批管理中的一個重要環(huán)節(jié)，是建設項目高質量高水平落地實施的重要保障手段，行政許可人員依據(jù)核發(fā)的設計條件及規(guī)劃要求，對方案中設計目標與設計環(huán)境之間的基本關系進行審查，針對建筑設計方案中的空間建構、表達形式及結構方式提出合規(guī)性審查意見和建議，建筑設計方案審查結果作為建筑后續(xù)設計階段的依據(jù)及指導性文件[1]。

目前建筑設計方案審查智能化管控的瓶頸主要有以下幾個方面：

1）規(guī)劃設計語言轉變到規(guī)劃管理語言，從現(xiàn)實的三維空間被簡化為二維設計表達，信息缺失。

2）從宏觀到微觀的城市規(guī)劃設計意圖，彈性的規(guī)劃設計意圖很難有效傳遞，難管理、難落實。

3）建筑設計方案審查涉及建筑申報單位、設計單位、技術審查單位、行政許可審批部門，涉及多個部門協(xié)作，工作流程復雜，效率低下。

4）審批的要素多，審批依據(jù)設計條件、規(guī)劃要求等上下文數(shù)據(jù)可信度存疑，歷史數(shù)據(jù)無法有效利用，數(shù)據(jù)共享與利用率不高。

2 規(guī)劃智能報批所需的關鍵技術與基礎

2.1 城市信息模型CIM概念

CIM 平臺建設是建設創(chuàng)新型國家的重大舉措，在最新的《城市信息模型（CIM）基礎平臺技術導則》中，城市信息模型（city information modeling，CIM）被定義為以建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網（IoT）等技術為基礎，整合城市地上地下、室內與室外、歷史現(xiàn)狀未來多維多尺度信息模型數(shù)據(jù)和城市感知數(shù)據(jù)，構建起二維、三維數(shù)字空間的城市信息有機綜合體[2]。城市信息模型CIM 平臺是基于對現(xiàn)狀物理城市的數(shù)字化描述，在二三維空間數(shù)據(jù)基礎上，通過規(guī)劃成果數(shù)據(jù)、業(yè)務管理數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、網絡社交數(shù)據(jù)等信息資源與人工智能、深度學習等技術的結合，打造覆蓋城市多領域、多維度、全生命周期的信息服務和智慧應用的數(shù)字載體，支撐城市規(guī)劃、城市建設、城市管理、城市運行領域的智慧信息應用以及推動各部門業(yè)務協(xié)同[3]。

2.2 工程建設規(guī)劃電子報批

電子報批系統(tǒng)是指將傳統(tǒng)規(guī)劃審批的紙質圖件轉變?yōu)殡娮訑?shù)據(jù)介質，包括圖形要素、圖形要素屬性、指標數(shù)據(jù)等內容，通過貫徹一套計算機技術規(guī)程和管理規(guī)程，實現(xiàn)計算機輔助審理報批圖件的一套規(guī)劃審批程序[4]。電子報批為互聯(lián)網時代的現(xiàn)代規(guī)劃行業(yè)帶來全新的工作方式以及規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)，通過標準化、信息化實現(xiàn)了規(guī)劃設計方案的數(shù)據(jù)要素化電子報送，并實現(xiàn)了圖形數(shù)據(jù)從CAD 格式向GIS 格式的自動轉換[5]。廣州從1996 年起開始電子報批的探索工作，目前已經在全國范圍內推廣使用[6]。

2.3 區(qū)塊鏈電子證照安全共享

依托區(qū)塊鏈與云計算深度結合的統(tǒng)一的政務區(qū)塊鏈平臺，為深化區(qū)塊鏈+電子證照的共享應用提供了可信認證服務平臺[7]，從機制、技術方面保障數(shù)據(jù)共享功能的實現(xiàn)。辦事人或者企業(yè)實名認證授權后，結合人臉識別技術，刷臉認證后經申請人授權即可調取電子證照相關信息，推進電子證明上鏈，實現(xiàn)電子證明數(shù)據(jù)加密共享，各類業(yè)務系統(tǒng)認證調用。利用區(qū)塊鏈技術不可篡改，上鏈信息和資料真實可信等特性，實現(xiàn)政務數(shù)據(jù)跨部門、跨區(qū)域共享和利用，促進業(yè)務協(xié)同辦理。

以上幾個方面技術的發(fā)展，相互疊加與融合，為建筑設計方案審查智能化管控奠定了基礎，使得智能化管控成為可能。

3 建筑設計方案審查智能報管控思路

1）建立完備指標數(shù)據(jù)要素，提供智能審批比對依據(jù)與標準。首先，國土空間規(guī)劃在編制的過程中越來越注重指標的逐級分解、空間格局逐級豐富、要素配置逐級落實，實現(xiàn)國土空間規(guī)劃管控要素從國家到市縣的逐級分解，通過指標監(jiān)測，底線管控，要素傳導等監(jiān)測評估方式，建立全要素數(shù)據(jù)標準與準則，對國土空間資源、規(guī)劃、利用開發(fā)、保護修復全過程的目標指標建立比對與預警規(guī)則，打造監(jiān)督監(jiān)測實時一把標準“尺”，作為審批依據(jù)的底板。

其次開展數(shù)據(jù)治理工作，通過對歷史審批數(shù)據(jù)的整理，理清現(xiàn)狀，完善不同環(huán)節(jié)審批事項結果的數(shù)據(jù)建設標準，健全數(shù)據(jù)要素，結合國土空間規(guī)劃、規(guī)劃法律法規(guī)、政策要求與工作制度，構建數(shù)據(jù)要素逐層傳導與約束機制，通過在工程建設項目審批，在設計環(huán)節(jié)、規(guī)劃環(huán)節(jié)、實施環(huán)節(jié)、驗收環(huán)節(jié)等階段建立關聯(lián)紐帶，按照統(tǒng)一標準生成數(shù)據(jù)，根據(jù)上一環(huán)節(jié)對本環(huán)節(jié)的約束，以及本環(huán)節(jié)對下一環(huán)節(jié)的擴展要求，建立數(shù)據(jù)比對依據(jù)與標準。

2）加強空間數(shù)據(jù)治理與匯聚，構建二三維CIM基礎底座。重視空間資源數(shù)據(jù)建設，建立健全的地理空間數(shù)據(jù)接收及管理工作機制，強化空間資源數(shù)據(jù)的匯聚，重點解決數(shù)據(jù)利用難、加工難、更新難、驗證難等問題，通過統(tǒng)一時空基準，確保各類專題空間數(shù)據(jù)精準疊加。規(guī)范地理空間數(shù)據(jù)匯交管理規(guī)定，確保空間數(shù)據(jù)的更新周期和更新機制，綜合運用大數(shù)據(jù)、云計算等新技術，統(tǒng)一空間基準和標準規(guī)范，構建二三維一體海量數(shù)據(jù)管理基礎軟件平臺，支撐遙感影像大數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、CIM 平臺BIM 數(shù)據(jù)等的存儲管理、處理分析、服務發(fā)布與共享應用的CIM基礎底座。

3）打造數(shù)字信任基礎平臺，支撐業(yè)務聯(lián)動和協(xié)同。構建數(shù)字信任基礎平臺，實現(xiàn)用戶身份、數(shù)字證書、電子印章、申請簽章、簽章意愿、簽章時間、簽章結果全過程上鏈，全證據(jù)鏈代表蓋章主體的意愿，簽章的時間與文件的真實性，證明了簽約文檔的法律效力，確保審批結果實體可信、數(shù)據(jù)可信、業(yè)務可信，為數(shù)據(jù)資源利用提供流通的基礎設施平臺。在工程建設項目審批過程中，通過區(qū)塊鏈底鏈的支撐，促進業(yè)務的縱向傳導和橫向協(xié)同，徹底改變人工重復錄入的弊端，建設單位、設計單位通過電子認證后，通過系統(tǒng)自動智能提取電子證照數(shù)據(jù)，行政審批部門審批結果繕證后全部加蓋電子印章，生成電子證照。通過數(shù)據(jù)的循環(huán)流動，實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值的釋放與利用，為業(yè)務聯(lián)動和協(xié)同提供基礎平臺，基于區(qū)塊鏈的協(xié)同聯(lián)動審查流程如圖1所示。

圖1 基于區(qū)塊鏈的協(xié)同聯(lián)動審查流程

4）智能空間范圍碰撞分析實現(xiàn)智能審查與管控。審查與管控方法在技術上一般分為兩類，定量規(guī)則與定性規(guī)則，定量方法的工作步驟，指標確定分級標準和重要閾值的選擇，將管控要求數(shù)字化、規(guī)劃化，以便客觀地闡述其數(shù)值所表征的內涵與依據(jù)。定量方法獲取得結果，都應具備合理的定性解釋，結合GIS空間分析技術，利用ArcGIS二次開發(fā)平臺，搭建相對應的空間量化比對分析模型，實現(xiàn)空間要素的碰撞，達到指標智能的自動機審的目標。定性的方法主要是對難以定量分析的問題，要進行深入的定性判斷，可以通過機器判斷出復雜情況，再輔以人工審查，其最終智能審查與管控的流程如圖2所示。通過技術審查軟件，打開項目進行初始化，加載規(guī)劃報批文件后開始智能審查功能，系統(tǒng)自動獲取要比對的圖形與數(shù)據(jù)，與報批文件中建筑設計方案審查指標進行比對；同時通過圖形文件進行GIS 空間分析，首先根據(jù)壓占位置進行地塊穿透獲取需要比對的標準圖層，然后根據(jù)標準圖層的指標類型進行時空比對、沖突檢測、指標分析計算等，最后輸出成果報告。

圖2 智能審查與管控分析模型

4 研究成效

廣州的國土空間規(guī)劃建立了“城市總體規(guī)劃→實施手冊+實施指引→控制性詳細規(guī)劃”總規(guī)傳導和實施體系，在全市基礎上，劃定若干個片區(qū)，各片區(qū)劃定若干單元，建立市域（總體規(guī)劃）-片區(qū)（片區(qū)規(guī)劃）-單元（詳細規(guī)劃）的三級規(guī)劃體系，構建戰(zhàn)略-定位-目標-指標的傳導路徑，實現(xiàn)從宏觀、中觀、微觀的縱向傳導。在控制性詳細規(guī)劃單元，進一步落實與分解功能片區(qū)規(guī)劃的內容和管控要求，實現(xiàn)要素數(shù)字化配置，形成量化的底線管控標準，參考有關國家標準和國外先進標準，2020年5月制定了廣州市城市信息模型（CIM）數(shù)據(jù)標準（試行），城市信息模型數(shù)據(jù)中包括了時空基礎數(shù)據(jù)、資源調查與登記數(shù)據(jù)、規(guī)劃管控數(shù)據(jù)、工程建設項目數(shù)據(jù)、公共專題數(shù)據(jù)和物聯(lián)網感知數(shù)據(jù)等門類構成，為工程規(guī)劃許可階段智能管控提供了便利的條件與比對依據(jù)。

廣州在CIM試點的工作中，建設了廣州城市信息模型CIM基礎平臺（簡稱：廣州CIM平臺），廣州CIM平臺是廣州市開展工程建設項目智能審查的支撐系統(tǒng)，實現(xiàn)與廣州市“穗智管”城市運行管理中樞、國家城市信息模型平臺、各地工程建設項目聯(lián)合審批系統(tǒng)、相關政府部門的業(yè)務審批系統(tǒng)對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時共享，是城市各信息系統(tǒng)之間的信息共享通道，是推進智慧城市應用的基礎。平臺整合了已有國土規(guī)劃一體化平臺、“多規(guī)合一”管理平臺、智慧廣州時空信息云平臺實現(xiàn)互聯(lián)互通，在此基礎上將城市三維、BIM模型等數(shù)據(jù)的融合，加深業(yè)務的拓展，以期實現(xiàn)更加精細化的城市建設、管理、服務，各系統(tǒng)之間的關系可見圖3。

圖3 廣州城市信息模型CIM基礎平臺與其他系統(tǒng)的關系

在廣州CIM平臺中，以規(guī)劃專題的建筑設計方案審查作為例，建立了空間沖突檢測模型（圖4），開發(fā)了規(guī)劃智能審查工具（見圖5）。

圖4 空間碰撞分析流程模型

圖5 規(guī)劃智能審查界面

通過規(guī)劃智能審查工具，可以實現(xiàn)建設單位設計方案自檢、審批窗口格式審查、行政審批經辦人員智能審查等工作。首先設計單位自檢后，通過廣州CIM平臺，提供加密軟件處理后的CAD設計圖，行政審批經辦人員通過一體化平臺打開智能審查工具，開展智能審查工作，審查主要包括兩種類別。

其中一類是機器輔助審查，智能審查工具自動提取用地覆蓋范圍，通過數(shù)字信任基礎平臺，獲取控規(guī)、設計條件等環(huán)節(jié)標準化、結構化指標數(shù)據(jù)，作為比對標準數(shù)據(jù)，報批軟件根據(jù)《建筑工程建筑面積計算規(guī)則》等計算標準，對CAD 設計圖進行自動計算。通過標準數(shù)據(jù)與報批數(shù)據(jù)的二三維比對，完成地塊穿透、時空對比、沖突發(fā)現(xiàn)等處理，系統(tǒng)自動生成審查報告和智能審查結果表，根據(jù)比對結果將比對不符合要求的指標數(shù)據(jù)用顏色區(qū)別顯示，見圖6。

圖6 規(guī)劃智能審查報告

另一類是機器輔助人審，對于公共服務及市政設施配套要求，自動生成項目名稱、數(shù)量、用地面積、建筑面積、規(guī)劃設置要求。對于城市設計要求、規(guī)劃專項要求以及其他條款，難以定量分析的問題，要進行深入的定性判斷，采用機審輔助人審與人工審查兩類，具體要素指標審查分類情況見圖7。

目前在建筑設計方案審查環(huán)節(jié)規(guī)范了建筑工程項目審查指標共22類、117項，通過二維、三維電子報一類是機器輔助人審，對于公共服務及市政設施批工具，形成設計端、窗口端、審批端智能化報建工具集，建立差異化分類審批管理制度，實現(xiàn)了30%指標完全為“機審”，約60%的指標由機審輔助完成（見圖7），大大減少了人工審核的數(shù)據(jù)要素數(shù)量，同時通過可信數(shù)據(jù)的共享與利用，優(yōu)化了審批流程，最終建設工程審批全流程用時可從9 個工作日進一步縮減到4個工作日，實現(xiàn)了審批質量和審批效率雙提升。

圖7 要素指標審查分類情況

5 結 語

新一代信息技術賦能智慧城市建設，利用數(shù)據(jù)驅動帶動城市治理方式的徹底革新已成為當前城市發(fā)展和管理的新趨勢，建筑設計方案審查是建設工程階段的一個環(huán)節(jié)，該規(guī)劃智能報批方法可以為更多業(yè)務環(huán)節(jié)、更多場景、更多項目提供實踐方案，未來將繼續(xù)在數(shù)據(jù)全周期治理、全方位賦能和全鏈條共享方面加強要素市場化配置，在云計算、人工智能、5G、區(qū)塊鏈、元宇宙等方面深度研究和應用新技術，持續(xù)優(yōu)化和提升城市信息模型（CIM）平臺建設水平，為構建數(shù)字城市、智慧社會提供基礎支撐。