劉剛：數字孿生城市——基于CIM的規建管一體化城市發展新范式

作者/劉剛

劉剛，廣聯達科技股份有限公司首席業務架構師、廣聯達研究院院長；廣聯達&清華大學BIM聯合研究中心專家委員；高級工程師、高級企業信息師。多年從事建設行業業務架構、BIM技術、企業信息化方向的研究與實踐，多次參加國家十五、十一五、十二五、十三五等課題研究，多次負責和參與產品規劃、解決方案、咨詢及大型施工企業、房地產企業及中介咨詢企業信息化項目的管理與實施工作。

一、科技發展新趨勢

城市已經成為人類經濟社會生活首要聚集和全球經濟發展的引擎，在全球數字化變革大潮下和數字中國戰略的指引下，各種數字科技的創新應用，使新產品、新服務、新業態大量涌現，城市的發展也從原來的二元世界，進入到社會空間、物理空間和數字空間三元世界融合的階段。數字空間逐步成為城市的新一極。

新型智慧城市是貫徹落實創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，推進新一代信息技術與城市戰略、規劃、建設、運行和服務全面深度融合，以信息化為引領的城市發展新形態。以“數字孿生”技術（BIM+3DGIS、VR/AR、云大物移智等）為代表的新技術，也正在深刻影響著城市的發展。4月21日中共中央、國務院批復的《河北雄安新區規劃綱要》，明確提出了實現城市智慧化管理，堅持數字城市與現實城市同步規劃、同步建設，推進城市智能治理的新思路、新理念。

二、創新發展新理念

今年4月在福州召開的首屆數字中國建設峰會上，福州濱海新城展區，他們已經開始利用新型智慧城市的發展理念，以數字孿生技術為依托，以城市規劃、建設、管理一體化為抓手探索城市發展的新模式。在新城建設過程中，充分利用BIM和3DGIS、云計算、大數據、物聯網和智能化等先進信息技術，在數字空間同步建立一個與實體城市匹配對應、虛實交融的“數字孿生城市”，實現城市從規劃、建設到管理的全過程，全要素，全方位的數字化、在線化和智能化。

數字孿生城市新范式

通過“數字孿生城市”可以對新城新區的城市空間、公共設施布局、土地利用變化、基礎設施建設、城市治理服務等進行模擬分析與各種預案優化，演繹城市未來的發展，極大地優化城市空間布局，重塑城市基礎設施，形成虛實結合、孿生互動的城市發展新形態。這也是新型智慧城市發展的必然方向，對城市的建設和發展升級了一維，支撐并推進城市科學規劃、高效建設、精細化治理與服務，確保城市安全、有序運行，將城市治理提升到“細胞級”精細化水平。

三、建設發展新舉措

規建管一體化業務閉環

未來新城新區的建設，需要以數字孿生為核心，基于統一的城市信息模型CIM，打通規劃、建設、管理的數據壁壘，改變傳統模式下規劃、建設、城市管理脫節的狀況，將規劃設計、建設管理、竣工移交、市政管理進行有機融合，管理需求在規劃、建設階段就予以落實，實現規建管一體化城市建設與管理新范式。同時，形成和構建統一、動態更新的全生命期城市大數據，形成城市數字化資產，為城市持續建設提供科學決策依據，形成規建管一體化的業務閉環，實現城市一張藍圖繪到底、一張藍圖干到底和一張藍圖管到底！

城市規建管一體化運營中心

1、新規劃：通過“多規合一”，實現城市規劃一張圖

城市規劃是“規建管”的源頭，科學合理的城市規劃有利于促進城市的可持續發展。目前，城市規劃依然存在多規矛盾沖突、項目決策困難、審批耗時過長等現象，影響了后期城市建設和管理。

多規合一

通過建立CIM城市信息模型，直觀了解城市空間及管網、道路等城市基礎設施的布局，協調景觀風貌，進行多方案比選、紅線和控高分析、視域分析、通視分析、日照分析等合規性審查，保證多部門信息溝通聯動、審批協調一致，規范審批依據，保證一張藍圖的實時性和有效性。通過城市信息模型還可以推演城市發展，通過仿真模擬和分析，進一步優化城市規劃方案，提升規劃的科學性。

2、新建設：通過“智慧建造”，構建建設監管一張網

建設階段作為城市規劃落地的實施階段，將對后期城市管理階段產生重要影響。當前城市建設中工程項目體量龐大、專業眾多、參建方多，由于行業監管資源不足，對施工現場質量、安全、進度等信息獲取速度慢，準確性差，造成信息不對稱，難以保障各方有序協作，對科學決策支撐不足。

基于BIM重大項目監管

通過規建管一體化平臺，基于統一的城市信息模型，對接規劃數據和后續管理需求，通過建筑市場與施工現場的兩場聯動，對建設工程項目從設計圖紙審查、質量、安全、綠色施工、進度等方面進行數字化動態監管，以及數字化竣工備案，實現項目過程的管理前置、多方協同，多級聯動，科學決策，確保工程項目按時、高質、安全的交付，推動行業管理從粗放型監管向效能監管、規范監管和聯動監管轉變，保證把一張藍圖干到底。

3、新管理：通過智慧運營管理，實現城市治理一盤棋

傳統的城市運行管理存在著管理效率低、監管手段不健全、跨部門城市綜合治理能力弱、城市基礎設施安全監測與保障能力不足、數據價值挖掘利用率低等問題，難以滿足新形勢下城市安全運行和精細化管理的要求。

城市生命線安全監測

基于建設階段完成后交付的城市信息模型，建設智慧城市運營中心，利用規劃、建設階段預置的傳感設備，對地下排水、供水、燃氣管網等城市生命線，生態環境和洪澇災害等進行實時監測，敏捷掌控城市安全、應急、生態環境等突發事件，實現事前預防與控制，多級協同，將城市管理精細到“細胞級”水平。利用積累的城市時空大數據資產，反過來又可以指導、優化城市的規劃，形成規建管一體化的業務閉環，使規劃更合理、建設更高效、管理更精細，大大提升城市建設治理能力和服務水平。

四、結束語

通過基于CIM的規建管一體化平臺，以“數字孿生”新理念為亮點，以新規劃、新建設和新管理一體化新模式為創新焦點，將對加快轉變城市發展方式，提升城市治理能力，加快現代化城市建設發揮重要推動作用。