2023优秀案例丨深圳市全市域CIM地下空间平台建设及应用

深圳市全市域CIM地下空间平台建设及应用

金典琦   张  会   曾文华   吕江波

深圳市城市公共安全技术研究院有限公司

随着我国城市化发展的不断加速，地下综合体、地下交通枢纽和地下管廊等地下空间设施不断涌现，对地下空间开发利用的需求也达到了前所未有的高度。城市发展由大规模增量建设转为存量提质改造和增量结构调整并重，从“有没有”转向“好不好”，进入了城市发展新的历史阶段。新阶段，不少城市地下基础设施超期服役，地下空间安全风险与日俱增。加之城市地下空间隐蔽性强，底数难摸，是城市建设和管理的短板，也是难点和痛点。

当前全国地上CIM建设如火如荼，地下CIM建设尚未引起重视，尚处于小范围、单一地下要素试点应用探索阶段。深圳市以先行示范标准推进智慧城市和数字政府建设，坚持基于BIM精细化建模的CIM平台建设路线，大力推进数字孪生城市建设。深圳市充分考虑到地下CIM建设的复杂性，在全国率先开展“全市域、全要素、全周期”地下空间CIM建设和应用。从地下空间顶层设计、政策机制、标准规范、数据汇交、平台建设和应用场景等方面统筹推进CIM地下空间建设工作，为实现“看得见的地下空间，守得住的城市安全”，贡献深圳经验。

按照“应用为王、自主可控、业务标准、共建共享”原则，综合应用“GIS++BIM+IoT”技术，汇聚城市供排水、燃气、电力、长输油气等地下管线以及地质钻孔、地下隧道、地下大型综合体等数据，形成“地下空间一张图”。建设CIM地下空间平台，选择长输油气管道保护智能监管、城镇燃气管道保护智能监管、数字化勘察和道路占道开挖等场景开展示范应用，聚焦地铁五期、深汕粮库、春风道等重大项目开展应用推广，打造以BIM/CIM为核心的统一地下城市数字底座，努力实现“看得见的地下空间、守得住的城市安全”。

1. 制度标准先行，实现城市地下空间信息的安全与共享

建立CIM地下空间平台建设应用工作机制和地下空间数据汇交制度，明确数据汇交、管理、共享工作规则及责任单位，压实各方主体责任，提高汇交数据质量。制定完善地下空间数据建库、共享相关技术标准。编制完成地下空间数据系列标准规范。

2. 汇聚地下空间数据，形成统一的地下空间数据底板

构建地下空间数据资源目录体系，细化相关部门和单位的汇交工作职责，明确地下管线在规划、建设、竣工验收等阶段监督机制和汇交要求，汇聚地质钻孔数据，开展地质三维建模工作。

3. 打造信创安全的CIM地下空间平台

深圳市CIM地下空间平台建设与CIM地上平台统筹规划和建设，按照CIM地上下一体化实施方案同步推进，打造以GIS+BIM+IoT地下空间模型融合、多用户开发门户、多租户机制体系、物联网模块、数模同步融合与渲染、北斗网格码、地理智能、信创适配为主要特点的CIM地下空间平台，为各部门全场景、全要素深入开展CIM+应用提供支撑。

对CIM底层进行全面信创化改造升级，初步建成深圳是CIM地下空间平台（见图1），为试点应用提供二三维数据一体化融合、三维建模与模型分析、三维专业分析与评价等功能服务。

4. 开展试点应用

（1）开展数字化勘察应用试点

融合物联感知等新一代信息技术，提升工程勘察数据采集智能化水平。选取新建重点工程项目，通过数字化勘察获取多类型工程地质勘察资料数据，实现不同层次、不同粒度的三维地质模型构建、可视化展示和专业分析。推动工程勘察数据在工程设计、施工、运营等各阶段的深度共享，加强工程勘察质量监管，提高勘察成果准确性，达到节约工程勘察成本及缩短工程工期的成效。

（2）开展建设工程三阶段风险管控试点

协同市建设工程智能监管平台，在城市道路隧道、地下轨道交通、输水隧洞等重大工程，开展三阶段安全风险管控试点应用，监督重点开发片区和重大工程施工三个阶段（施工前、施工中、施工后）的安全风险管控工作，施工前做好风险预评估，施工中加强动态管控，施工后做好持续监测（见图2）。提升全市重大地下工程安全监管能力，强化地下工程建设与周边环境安全保障。

（3）开展道路占道开挖综合管控试点

集成片区地下管线及地下全要素数据成果，实现道路管线开挖信息提取与核查、线上会签、开挖审批等功能，构建三维动态的城市地下管网空间分布和针对道路占道开挖全流程的管控体系。打通占道开挖过程中各部门“信息壁垒”，提高道路占道开挖全过程数据支撑与综合管控能力。

（4）长输油气管道保护智能监管试点

对长输油气管道、高后果区地上下环境设施进行二三维建模，对城市生命线自身风险和次生衍生风险进行评估。同时结合地下空间平台的数据融合能力，接入前端感知监测数据实现风险的研判预警，进行有效的应急处置信息推送。

（5）城镇燃气管线保护智能监管试点

结合城镇燃气管线主管部门、运营企业、建设项目主管部门及五方主体责任等现实需求，对城镇燃气管线进行二三维建模，同时结合地下空间平台的数据融合能力，接入全市在建工地数据信息进行耦合叠加，实现跨行业监管的安全风险研判、城镇燃气管线保护、风险监测预警。

1. 创新地下空间数据共享机制

全面梳理深圳市地下空间数据汇交、数字化交付标准、数据共享等方面问题，以CIM平台建设为抓手，建立地下空间多部门联合工作架构，形成推动CIM地下空间平台建设应用的工作合力，针对深圳市当前城市地下空间管理机制体制堵点提出监管抓手，完善地下空间数据汇交制度。进一步明确数据汇交、管理、共享工作规则及责任单位，压实各方主体责任，提高汇交数据质量。新建深圳市地下管线和地质数据2个地方标准，统一各权属单位数据汇交标准。

2. 以用促建，在城市地下空间风险管控深化应用

深圳市地下空间开发强度大，风险大，多条线性工程存在交叉、并线关系，协同难度大。为切实解决当前紧迫地下空间风险，选取地下工程三阶段风险管线、燃气管道保护、长输油气管道保护、道路占到开挖等场景，充分汇聚地下管线、周边地质、老旧建筑、周边施工扰动等数据，接入物联感知数据，依托深圳城安院多年来城市安全领域专业积累，建立地下工程全风险要素动态管控，辅助风险综合研判和提前预警。

3. 打造专业、灵活的CIM地下空间平台

城市地下空间CIM平台对专业性要求较高，我们采用地学精细建模和高效建模技术，构建更加专业和精准的地质体、钻孔、管线、构筑物等多种模型；集成多种基于灾害链的仿真模型，支撑盾构施工动态风险评估、油气管道爆炸后果分析、道路占到开挖分析等专业应用场景；采用云原生GIS技术体系和微服务技术架构，构建平台“多租户”模式，向行业用户和区级用户提供灵活、便捷、高效的应用支撑能力。

4. 全面实施信创适配，保证数据安全

依托深圳鹏城云脑，采用信创技术路线，基于自主可控的跨平台GIS内核，适配（国产鲲鹏芯片、麒麟V10操作系统、崖山数据库等）信创和国产基础软件，从根本上解决核心技术“卡脖子”“受制于人”等问题。构建覆盖多端、稳定高效、安全可信的CIM地下空间平台。

1. 建立地下空间CIM建设和应用工作机制，建立地下空间数据汇交制度

进一步明确数据汇交、管理、共享工作规则及责任单位。构建地下空间数据资源体系，编制地下空间CIM数据标准，夯实城市地下空间数据底板。

2. 推动地下管线数据采集、管理和共享应用全周期数字化管控

在地下管线数据采集阶段，完善机制落实覆土测绘，对地下管线数据质量实行源头管控，推动实现地下管线工程全流程数字化管理；建立管线数据汇交监督机制、黑名单机制、数据汇交标准，推动新建管线在规划、建设、竣工验收各阶段以及存量管线补测、补绘、普查的标准化、数字化汇交；开展全市地下管线数据运维治理服务，为 CIM 地 下平台、行业主管部门和权属单位提供数据共享服务。

3. 探索工程勘察数字化转型路径，加强勘察作业质量监管

一方面降低重复勘察造成的资源浪费，另一方面缩短建设周期，降低大量资源投入；推进城市工程建设资源重组，缩短建设周期，降低投资成本，提高建设质量，为城市生命线和重大工程建设提供安全保障。

4. 打穿 CIM + 地下空间风险管控应用点

在城镇燃气、长输油气管道保护应用方面，通过三维可视化和定量分析模型，定量分析管道事故后果，解决周边风险“看不清”、风险后果“想不到”问题；精准应急救援数字化辅助支撑，解决救援“不科学问题”，提升地下管线安全保护及监管智能化水平，有效遏制管道事故多发频发势头。在重大工程风险管控方面，升级地下工程建设安全监管信息化工具，实现城市级、行业级、项目级多层级全透明可视化风险揭示与监督。规范地下工程建设安全风险管控流程和动作，以信息化应用要求倒逼行业规范化实施全过程风险管控。强化建设单位安全主体责任，同时增强其对工程周边环境风险的识别、预防、控制和应急响应能力。