2024优秀案例丨数据驱动赋能前海城市规划管理—前海数字孪生城市CIM平台数字规划场景应用

前海作为先行示范区中的示范区，一直致力于数字孪生、CIM、BIM等技术研究和应用落地，为前海的创新发展提供助力，总结了大量的应用经验，拓展了应用范围，融合了多项数字化技术，探索了多种实施模式，为城市建设积累了大量模型数据，是目前国内区域范围体量最大、专业最全、应用最广、技术融合度最好的典型案例。

（1）积极响应国家关于建设数字孪生CIM政策的重要举措。近年来，国家发改委、科技部、工信部、自然资源部、住建部等部委密集出台政策文件，有力推动城市信息模型（CIM）及建筑信息模型（BIM）相关技术、产业与应用快速发展，助力数字孪生城市建设。前海作为中国新一代改革先行实验区，在新技术的应用上敢于先行先试，数字孪生城市CIM平台是响应国家关于数字孪生和CIM相关政策的重要落实举措，将为前海的创新金融、现代物流、总部经济、科技及专业服务、通讯及媒体服务、商业服务等各大领域的发展提供助力。

（2）全面提升前海管理的信息化、数字化水平的重要技术手段。通过数字孪生CIM 平台的建设，强化前海各部门政务大数据的汇聚整合，促进各部门间数据资源共享与融合，促进跨部门协同。数字孪生城市CIM平台以海量跨业务部门数据为基础，可为前海城市管理部门提供专业数据分析和可视化服务，为城市管理各个部门提供支持，支撑数据融合共享、业务跨部门协同、应用模式创新。

（3）前海新城建“规建管服”一体化发展的新名片。深圳市前海管理局于2020年7月27日发布《深圳市前海深港现代服务业合作区城市规划管理办法》（征求意见稿），指出前海合作区建设项目应当通过数字化、信息化、智能化手段提高建设管理水平、提升建设品质，树立大湾区的智慧化、生态化标杆，落实多领域的BIM 全覆盖，建设现实世界与数字空间孪生共长的“数字孪生城市”，开创性的探索和建设国内第一个片区级的数字城市操作底板，打造数字前海新名片。前海数字孪生城市CIM平台将推动城市“规建管服”一体化发展，协同推进城市规划建设和管理，有利于城市规划不走弯路，城市建设可观可控，城市管理有据可依，有力推动前海城市治理创新融合和谐发展，将成为数字前海新名片。

（4）发挥前海的示范引领作用，打造城市智慧运营的新途径。前海作为“特区中的特区”，“尖兵中的尖兵”，需要全面应用BIM/CIM技术，打造智慧城市数字化底座,结合实现城市治理各主题场景的智能化应用，切实解决城市治理的难点、痛点和堵点，实现城市全生命周期的“数字共享、管理联动、全民共创”，平台通过基础数据接入和管理、BIM等模型数据汇聚与融合、三维场景基础应用和网络安全管理、支撑“CIM+”平台应用的开放接口等基础功能，树立数字和现实空间共生的新标杆，继续发挥前海的示范引领作用，打造城市智慧运营的新途径。

1、总体架构

前海数字孪生城市CIM平台数字规划应用场景的总体架构由三个结构层级构成，三个平台结构层级由下往上分别为数据资源层、数据服务层、应用场景层，如图1所示。

图1 总体架构图

（1）数据资源层

数据资源层主要是数据从收集、处理到发布和服务的整个流程，可以有效地管理和利用各种类型的数据，为决策支持、业务优化等方面提供有力的支持。数据汇集库不仅包括二维数据、三维数据、时空大数据，而且包含公共专题数据以及物联感知数据，形成了丰富的前海“数据湖”。数据融合阶段，原始数据通过格式转换、轻量化、语义化等技术融合处理，以形成更有价值的信息。经过处理和分析的数据以服务的形式发布，供用户查询和使用，这不仅包括传统的数据服务，还涵盖了更为复杂的时空大数据服务。

（2）数据服务层

采用PaaS平台服务化形式，具体是在基础平台上融合BIM引擎、GIS引擎、可视化渲染引擎、模型审查等配套服务工具，形成CIM+应用的有力支撑。数据服务层包括基础数据服务、数据可视化服务、空间数据分析以及运维管理。其中基础数据服务具备分类管理、统计查询、权限管理等功能；数据可视化与空间数据分析主要具备基础地理场景可视化、空间交互可视化、OD分析、聚合分析、城市基础地理空间分析等功能，达到快速分析和呈现的目的；运维管理主要具备用户管理、服务管理、运维日志功能等。

（3）应用场景层

采用SaaS软件服务化形式，集结城市规划管理领域的CIM+规划应用，通过终端设备（PC端、移动端、平板电脑、大屏）为用户提供服务，实现用户需求。具体应用内容包括：用地规划、项目选址、方案比选、山海连城、城市天际线管控等场景应用。

2、系统和平台

前海CIM平台是以GIS+BIM+语义化融合为技术底层的高仿真数字孪生平台。秉持“以用促建”原则，以数字孪生手段赋能数字规划协同应用场景。数据资源层实现多源异构数据轻量化整合，并运用语义关联融合行业专题。应用场景层应对前海“规划编制迭代快、实施建设决策频、规划信息整合难”等痛点，服务规划决策、管控与协同过程的核心节点。

（1）数据赋能科学决策：集成湾区、海域、人、地、产数据，支撑规划科学决策。

在三维仿真底盘上接入实时流量数据，建立片区活力、设施服务均好、交通可达等规划评估工具，支撑设施选址、规划验证、宏观谋划场景的科学决策。

（2）场景赋能精致营城：围绕山海连城、环湾风貌与地下空间议题，搭建精细管控场景。

应用场景建设紧扣前海在地特征，关注山海城市风貌特色彰显、滨海慢行体验与特色景观营造及立体空间建设，集成规划核心思路，搭建从宏观到中微观联动的精致营城场景。

在山海连城场景中，集成山海连城“一张蓝图”，总览规划的实施情况。路径分布结合流量模拟，提出设施布局优化的精细化空间指引。

在环湾风貌场景中，对视点、视廊管控要素进行三维化建模，对视线廊道内的规划建设项目进行整体建筑形态、高度、排布模拟，从宏观风貌角度实现对单个项目的空间预控。

在地下空间场景中，集成地下轨道、市政、道路、水务、景观等专项模型，实现规划方案的冲突检测。

（3）平台赋能协同管控：规划成果要素化、检索核查智能化，一平台服务多部门协同。

规划业务协同应用实现地质、规划、建筑、交通、市政等多专业及部门的信息交互与业务协同，降低沟通管理信息差，减轻成本损耗。以国土空间规划、前海单元规划成果为基础，结合城市设计与专项规划结论，对规划管控成果进行要素化、三维化建模。重大项目实施阶段，通过三维管控核查功能，辨认冲突情况，辅助专项规划高质量实施。此外，可进一步衔接可视化三维报建审批，应用于前海规划交底、工规管理、BIM辅助报建等业务环节。

未来，前海CIM数字规划应用将融通建设、运营、治理场景，通过场景驱动，按照小步快跑方式建设，为前海高质量规划建设持续赋能。

3、典型应用场景

3.1 全要素画像：数字洞察，辅助科学理性的规划决策

整合多源现状数据，实现规划范围内现状人、地、房、产等要素的全域感知与趋势洞察，针对每类要素提供数据准确、指标合理的画像分析。、

（1）人口画像—是一个多维度的概念，它涵盖了人口的多个方面，包括静态特征、职住人口的空间分布及其特征。静态人口画像主要关注人口的基本属性和特征，如年龄结构、教育水平等；而职住洞察则更侧重于人口在职业和居住方面的空间分布及其相关特征，如图2所示。

图2 人口画像

（2）空间画像—从开发建设、交通、公共服务设施和城市活力四方面展开。开发建设反映土地利用和建筑状况，包括建筑高度、开发强度等；交通可达性衡量交通便利度，分析不同交通方式可达性，优化交通规划；公共服务设施支撑居民生活，评估教育、医疗等设施供给状况；城市活力体现生活气息，分析不同时段活力特征。基于以上几个维度的分析，可以对前海产业现状进行整体评估，还可以结合行业发展趋势和市场需求，对前海地区的产业发展前景进行预测和展望，如图3所示。

图3 空间画像

（3）产业画像—全面描述和评估前海产业现状与发展状况的工具。它利用企业注册资本、密度、所属行业及专利等多个维度数据进行深入分析，从而揭示前海产业的规模、结构和创新能力。注册资本反映了企业规模和实力，通过统计分析，可了解前海企业的整体规模和资金状况。企业密度则体现产业集聚程度，计算该指标可评估前海的产业集聚情况。所属行业分类统计揭示主导产业和特色，而专利数据则体现创新和技术水平。综合这些维度，我们可对前海产业进行整体评估，并预测其未来发展前景，如图4所示。

图4 产业画像

3.2 设计辅助决策：精致营城，打造贯穿宏、中、微三层次的可视化场景

（1）山海连城—建立宏、中、微三层次场景，一网统管前海全域山海廊道

以串联海湾、公园的滨海蓝带及从山脊引出的山海连廊和水廊，营造连山、通海、贯城、串趣的城市级生态游憩网络，如图5所示。

图5 山海连城

（2）环湾风貌评估—构建五大风貌要素资产，对个案审批进行整体管控

为凸显前海山海融合的城区空间和独一无二的环形海湾，打造5大功能场景，集成山海、公园、街道、地标和天际线五大风貌系统，一体化统筹大铲湾、宝安中心、大小南山所在的城市片区。通过环湾景观、通海街道场景营造环湾公园、林荫街道和大小南山相织相融相生的生态城区底盘；通过城市地标、山海视廊系统和城区形态预控场景，打造环湾地标鲜明、层次丰富、秩序和谐的城市天际线形态。优化当前规划信息迭代快、主体复杂的业务痛点，辅助直观决策，如图6所示。

图6 环湾风貌

（3）城市天际线—模拟天际线形态及建筑虚实比，直观进行地标协同

将天际线管控要求分类细化，展示前海环湾的双层天际线管控边界和城市地标及其周边地区，结合建筑虚实比信息，从而优化建设用地布局，把握建筑空间尺度，合理控制建筑规划指标，建立空间协调、视觉清朗、规范有序、品质高端的城市公共空间环境，如图7所示。

图7城市天际线

3.3 可视化规建管：精细管控，实现规划、设计、专项、工程等一平台集成

（1）规划指标台账：实现国空、控规、开发单元规划的逐级指标统计

集成多层级规划信息，提供可视化规划信息及逐级查询规划信息的功能，针对要点输出环节，集成各层次规划信息，一键输出规划要点报告，如图8所示。

图8 规划指标

（2）城市设计管控—集成“一书三图”中城市设计要素，辅助精细管理

集成前海前海城市设计管控要素数据，将传统二维呈现的数据三维可视化，展示管控要素更多维度信息，导入需要核查的模型，自动核查方案模型与用地红线、限高等管控要求关系，辅助用户直观核查方案可行性，如图9所示。

图9 城市设计三维化

（3）三维管控核查—辨别地下冲突情况，辅助地下专项规划高质量实施

集成现状及稳定规划模型，对导入平台的模型进行一键碰撞检测，输出碰撞检测报告并可快速定位至碰撞冲突点，辅助各实施专项优先避开刚性条件；同时也可以对导入平台的多个实施专项模型进行碰撞检测，输出碰撞检测报告并可快速定位至碰撞冲突点进行讨论，模拟实施专项协同的工作过程，提供高效沟通协作平台，如图10所示。

图10 三维管控核查

1、应用总结

深：以前海CIM平台为核心，深度融合BIM/CIM技术，在近百个建设项目中，开展了城市风貌模拟、日照分析、天际线分析、规划方案比选、规划时序研究、项目选址等多项深度应用。如图11所示。

图11 深度融合处理

细：集成前海120平方公里的模型数据及三湾核心片区地上、地下、室内、室外的城市空间模型，逼真还原地上、地下数据，近80%模型精度达到LOD300~LOD400。如图12所示。

图12 三湾模型

实：将数字化手段融入前海城市规划分析与决策，在规划管理项目中累计开展了超百次的数字化技术支撑。如图13所示。

图13 数字化技术支撑项目

联：在城市规划建设方面实现了11个管理领域的跨部门跨专业的信息共享和协同决策，助政府规划审批业务提质增效。如图14所示。

图14 部门协同

2、创新性

（1）创新点一：基于大数据的多维度指标分析，驱动科学规划决策

结合真实人、地、物数据，通过多维度指标评估，为城市的综合规划提供有价值的建议，支撑决策。如图15所示。

图15 多维度指标分析

（2）创新点二：构建规划要素三维语义化标准

城市规划要素转化为三维模型，并赋予其语义信息，对要素进行精确的描述和定位，开展数据分析和处理，使其具有更丰富的表达能力和更高的信息精度。

通过实现城市规划要素的三维语义化表达，可以提高城市规划和管理效率，促进城市的可持续发展。如图16所示。

图16 规划要素三维语义化

（3）创新点三：BIM/CIM数字底板融合宏观-中观-微观多层次三维规划元素

支撑城市新中心总体规划、专项规划、城市设计和建设开发等业务应用，助力城市可持续、高质量发展。如图17所示。

图17 宏中微观多层次三维规划

1、社会效益

前海数字孪生CIM平台作为住建部科技示范项目《前海数字孪生城市的建设与应用》中的城市数字化平台成果，是前海“十四五”重点工作之一，已被纳入深圳市重点示范片区，要求先行先试，为深圳全市域CIM平台建设探索建设路径。

CIM平台全面接入前海城市级BIM模型数据信息，使数字城市与现实城市同步规划、建设、运营，目前在前海核心区域——桂湾、前湾、妈湾片区运行完善，即将覆盖至前海全域120平方公里范围，是前海智慧城市发展的数字底座平台支撑，通过数据推流与定制化接口开发，推动前海智慧大脑与深圳市“一网统管”应用场景的深度融合。同时，CIM平台全面接入前海数字孪生智慧公园、建筑、市政等建成板块数据信息，实现从各单体到城市的全面融合联动，强化了城市级统一监管，提升了城市安防与应急管理水平，为前海开展低碳城市、海绵城市、综合管廊等智慧城市项目提供数据融合底板与综合应用支撑。

前海CIM平台赋能城市规划建设数字化改革，持续为前海建设项目方案展示和比选提供有力支持，有效助力深圳市、前海重大项目的方案评审、会商协同工作，至今已支撑深圳市裕安一路西延桥、前海国际枢纽中心、南山水厂、深港广场等近百个建设项目的关键工作，覆盖了前海合作区内60%以上的房屋建筑、市政基础设施、水务水利等工程项目，极大提升了传统规划的质量与效率，科学有效助力前海建设可持续发展的现代化新城。近两年，前海数字孪生技术赋能城市规划管理的数字化改革案例入选了“深圳市优秀改革案例”“广东自贸试验区最佳制度创新案例”，在全市、全省形成标杆示范，并作为典型案例入库备案国务院国资委。

2、经济效益

（1）数据复用：前海CIM平台凭借高达1.38TB的丰富模型数据资源，已为深圳市级部门和建设单位提供了高效的数据复用支持。据统计，通过该平台的数据复用，已避免了超过60%的数据重复建设，极大地优化了资源配置。

具体而言，前海CIM平台已成功为深圳市级单位提供了前海片区模型数据，涉及超过800GB模型数据。通过数据复用，预计已帮助相关单位节省高达数百万元的费用，其中包括避免了重复采集、处理和分析数据的成本，以及减少了因数据不一致而导致的错误和修正工作。这一具体数字的量化不仅凸显了数据复用的经济效益，更进一步证明了其在提升工作效率、优化资源配置方面的巨大价值。随着数据复用技术的不断发展，相信未来还将有更多部门和单位能够从中受益，实现更加高效、精准的工作流程。

（2）资产精准投放：基于CIM平台的资产精准投放策略通过综合考量空间布局、规划设计、经济状况与运营管理等多元维度，实现基于BIM/CIM技术的资产管理的精细化，为决策者展现更全面深入的数据图景，进而精确评估土地等资产的价值潜力，确保资产的精准投放与高效利用。