2024优秀案例丨智慧城市管理 CIM 平台

“十三五”时期，我国进入城市化的中后期，城市进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”，进入到了城市进展新的历史阶段，亟须进一步提高城市精细化管理水平和加强城市治理方式创新。CIM基础平台是在城市基础地理信息的基础上，建立建筑物、基础设施等三维数字模型，表达和管理城市三维空间的基础平台，是城市规划、建设、管理、运行工作的基础性操作平台，是才智城市的基础性、关键性和实体性的信息基础设施。推动城市信息模型（CIM）基础平台建设，打造才智城市的三维数字底座，推动城市物理空间数字化和各领域数据融合、技术融合、业务融合，对于推动数字社会建设、优化社会服务供应、创新社会治理方式、推动城市治理体系和治理力量现代化均具有重要意义。

为深化贯彻落实党中心、国务院关于建设网络强国、数字中国、才智社会的战略部署，持续推动“放管服”改革，优化营商环境，2020年以来，住房和城乡建设部结合工程建设项目审批制度改革，先后在多地开展城市信息模型（以下简称“CIM”）平台建设试点工作，在CIM平台总体框架、数据汇聚、技术路线以及组织方式方面积累了较为丰富的阅历。

石家庄高新区经过近三十年的快速发展，目前已经基本形成产业布局相对合理、空间利用相对科学、产值相对稳定的发展局面，2020年度在全国169个国家级高新区中综合排名第22位，已经发展成为一个相对成熟的高新技术开发区。为不断提升新区科技和经济竞争力，实现高新区园区运行管理最优化，立足现实需求来建设高新区智慧城市管理CIM平台，以“资源共享、信息创新”为思路，构建石家庄高新区运行应用体系，提高石家庄高新区城市运行及领导决策指挥能力。

智慧城市管理 CIM 平台充分依托大数据、物联网等新一代信息技术，利用空、天、地、网系统化感知技术，采用分步建设、充分利旧的原则进行。通过项目建设，完成住建部关于 CIM基础平台建设的任务，同时抓住新型智慧城市演进的发展机遇，探索高新区管理信息化、现代化、创新化的发展道路，为石家庄市未来城市智慧化管理奠定基础。   本项目在现有的监测站网基础上，充分利用各种先进的技术手段，如遥感技术、无人机、视频监控等，全面提升对石家庄市未来城市各个监控点的感知能力。   项目需要整合城市管理所有相关数据成果，提供海量异源异构数据处理，按照CIM 基础平台数据标准规范进行数据标准化 、数据转换、数据清洗、数据装载、数据分拣、数据质量检查等。

本项目在CIM 城市底板数据中心的基础上，搭建数据资源管理系统，提供资源管理、元数据管理、数据资源入库、多版本管理、下载审批等功能，实现数据资源的高效存储组织、统一集成和一体化访问共享。

利用三维技术，汇聚城市地理信息数据、政务数据、行业数据、互联网数据和其他各类不同来源、不同类型的数据，构建石家庄高新区智慧城市运行新模式。

2021年12月，我公司成功承接石家庄高新区智慧城市管理CIM平台的建设工作，通过技术升级，资源整合，获取城市空间信息模型数据及城市运行感知数据，建设全覆盖、互联互通的城市智能感知系统，通过融合遥感信息、城市多维地理信息、城市感知信息等多源信息，以数据赋能治理为核心，探索建立表达和管理城市三维空间全要素的智慧城市管理CIM平台，并逐步拓展城市级应用，为建设基于数字地球的新型智慧城市CIM+示范应用奠定基础，实现对石家庄高新区城市环境卫生的智能化、精细化管控，以及对关联设施运行状态的综合调度，促进不同专业基础设施信息系统间的互联互通、资源共享和业务协同，构建更加精准高效和安全可靠的智能化社会管理和公共服务体系。

1、智慧城市管理CIM平台总体架构

智慧城市CIM管理平台是管理和表达城市立体空间、建筑物和基础设施等三维数字模型，支撑城市规划、建设、管理、运行工作的平台，是智慧城市的基础性和关键性信息基础设施；平台由CIM城市底板数据中心、数据资源管理系统、CIM基础平台三部分组成。

图 1 总体架构图

2、CIM城市地板数据中心

石家庄高新区智慧城市管理CIM平台汇聚了城市地上地下、室内室外、历史现状未来多维多尺度的信息模型数据，针对数据中心数据量大、多源异构、多维度多尺度的特点，对数据中心进行统一设计和管理，包括数据类型、数据结构、存储方式、部署方式和数据安全等的设计。

数据中心建设目标是统一数据字典、各系统业务数据共享、消除数据冗余、促进业务流程优化、支持海量数据存储、提供大数据分析处理、提供数据整合、提供数据挖掘、为石家庄高新区智慧城市管理CIM平台建设提供数据字典标准规范与数据共享支持。

在基础数据建设工程的数据成果基础上，汇聚收集、整理相关的业务数据。基础数据建设工程采集/建设了石家庄高新区智慧城市管理CIM平台所需的矢量数据、遥感影像数据、DEM数据、倾斜摄影三维模型、人工精细模型、BIM模型等数据，石家庄高新区智慧城市管理CIM平台建设还需要资源调查数据、规划管控数据、工程建设项目数据、公共专题数据、物联感知数据等内容。

整合所有的数据成果，并按照石家庄高新区智慧城市管理CIM平台数据标准规范进行数据标准化、数据清洗、质量检查等，符合要求后进行数据入库，形成现有数据的统一管理。后期随着数据的动态更新，逐渐形成完整的石家庄高新区智慧城市管理CIM平台数据体系。

最终形成地理信息数据库、资源调查数据库、规划管控数据库、测绘遥感数据库、三维模型数据库、工程建设项目数据库、公共专题数据库、物联感知数据库和平台管理数据库。

2.1数据中心架构

融合多源数据，通过新建、收集、共享、交换，实现矢量数据、遥感影像数据、地形数据、城市三维倾斜摄影数据、重点区域精细模型等数据的统一管理，形成石家庄高新区CIM城市底板数据，为上层应用提供数据基础。

数据中心通过处理大量异源异构数据，保证各类数据的访问速度及业务系统的平稳运行。通过数据中心将多源数据，经过加工处理后分类入库，包括转换、清洗、装载、分拣等，供上层业务应用使用，通过数据的过滤、删减和下发，提供多种适配服务，实现各种异构系统的服务集成。另外，数据中心通过数据资源管理系统提供数据接入管理、数据融合分析、数据存储管理、数据资源管理、多版本管理、下载审批管理、元数据管理等功能，以及预留各单位、各部门业务应用、互联网应用的信息服务接口功能。

图 2 数据中心架构

整合城市管理所有相关数据成果，并按照石家庄高新区智慧城市管理CIM平台数据标准规范进行数据标准化、数据清洗、质量检查等，符合要求后进行数据入库，形成现有数据的统一管理。后期随着数据的动态更新，逐渐形成完整的石家庄高新区智慧城市管理CIM平台数据体系。石家庄高新区CIM城市底板数据中心最终形成地理信息数据库、资源调查数据库、规划管控数据库、测绘遥感数据库、三维模型数据库、工程建设项目数据库、公共专题数据库、物联感知数据库和平台管理数据库。

2.2 数据中心成果

CIM城市底板数据中心构建地理信息数据库、资源调查数据库、规划管控数据库、测绘遥感数据库、三维模型数据库、工程建设项目数据库、公共专题数据库、物联网感知数据库、平台管理数据库9大数据库。

地理信息数据库主要包括行政区划、电子地图数据、地名地址、兴趣点等，通过地理信息公共平台获取相关地理信息服务，对于行政区划等数据直接获取离线矢量，用于后期数据制作。

资源调查数据库主要包括国土调查、地质调查、耕地资源、城市部件等矢量数据，主要由相关部门汇交并实时共享。

规划管控数据库主要包括开发评价、重要控制线、国土空间规划、自然资源行业专项规划、环保规划等矢量数据，主要由相关部门汇交并实时共享。

测绘遥感数据库主要包括遥感卫星影像数据、DEM、倾斜摄影数据、激光雷达数据等栅格数据。分区域规划数据精度，均通过基础数据建设工程获取，为智慧城市管理CIM平台提供高精度信息服务；其中，倾斜摄影数据直接存储基础数据建设工程处理后的三维倾斜摄影模型。石家庄高新区非重点区域采用三维倾斜摄影模型，并对模型进行要素单体化操作，丰富模型信息。包括建筑要素、交通要素、植被要素、场地要素等，构建城市实景三维模型。

三维模型数据库包括石家庄高新区重点区域建筑要素，采用人工精细建模制作成的单体精细模型。

公共专题数据库主要包括社会数据、法人数据、宏观经济数据等，主要由相关部门汇交并实时共享。

基于物联网的设备设施，物联感知数据库主要包含气象、生态环境等多方面的监测数据。

建设物联感知数据库，支持物联网感知设备模型与属性数据的ID关联，以便查询和统计设备的状态信息。物联感知数据的来源更加多样化，支持以多种传输协议接入多种格式的流数据，如视频流数据、物联网感知数据。

平台管理数据库主要包括资源数据、元数据、用户、角色、组织机构、权限、日志、配置信息等数据。

3、CIM基础平台

CIM基础平台主要包括CIM空间一体化展示子系统、CIM查询统计子系统、CIM空间分析子系统、CIM综合数据挖掘子系统。

图 3 CIM基础平台

3.1 CIM空间一体化展示子系统

CIM空间一体化展示子系统支持统一时空框架；支持切换和设定不同坐标和投影系统，可以实现高斯、墨卡托等不同投影方式之间的切换。

图 4 时空框架统一

支持二三维综合可视化——通过数字地球将基础影像、时序影像、矢量地图、DEM、DSM、多级地名、栅格地图、POI 等地理信息数据和业务数据等可视化

图 5 多底图切换

支持分屏展示能力——包括左右分屏和上下分屏。分屏显示后，可以通过拖拽分屏线设置屏的宽度。

图 6 分屏能力

基础地球操控插件——提供鸟瞰图、经纬度信息、指北针、量测分析、比例尺、经纬网、格网、帧率计算等基础地球操控插件。

图 7 基础控件

3.2 CIM查询统计子系统

CIM查询统计子系统以空间信息为载体，对多源数据资源进行整合、梳理、抽取、分析、展示，实现各业务数据资源的空间变化分析、汇总分析、专题地图展示、各类指标的统计分析等信息服务，为政府管理提供及时、精准、全面的信息服务，辅助领导科学决策。

图 8 多尺度查询

图 9 数据筛选

图 10 数据统计

3.3 CIM空间分析系统

CIM空间分析子系统支持二三维数据的空间量算与多种空间分析功能。CIM空间分析子系统包括空间量算、淹没分析、通视分析、断面分析、坡度坡向分析、挖填方分析、缓冲区分析等功能模块，如图示例

图 11 空间分析

3.4 CIM综合数据挖掘子系统

综合数据挖掘子系统主要包括基础标绘，包括标绘管理、点标绘、形状标绘、文本标绘、模型标绘及三维高级态势标绘；卷帘分析分为垂直卷帘与水平卷帘。卷帘分析可以获取辖区内感兴趣要素的分布情况、感兴趣要素的变化情况；支持分屏对比——对城市综合运行相关的专题数据进行年度对比分析，可分两屏、四屏以及多屏对比；如图示例

图 12 卷帘分析

图 13 标绘管理

图 14 四屏对比

4、数据资源管理系统

4.1数据资源管理系统架构

在搭建CIM城市底板数据中心的基础上，通过数据资源管理系统实现智慧城市运行的时空基础数据、资源调查数据、规划管控数据、工程建设项目数据、公共专题数据、物联感知数据等数据资源的处理和更新，以支撑智慧城市运行的CIM基础平台和现状的同步。

基于SOA、空间数据库引擎、二三维一体化GIS等技术，开发数据资源管理系统，实现各类数据资源的管理、元数据管理、数据资源入库、多版本管理、下载审批等功能。

图 15 数据资源管理系统架构

4.2数据资源管理系统成果

数据资源管理系统服务于于空间大数据的组织、存储、更新、维护、日常管理、查询检索和数据应用分析，建设以存储设施为基础的分布式存储管理能力，并提供遥感影像、矢量信息等多源的时空大数据管理能力。

4.2.1数据库管理

数据资源管理系统可以在前端界面针对地理信息数据库、资源调查数据库、规划管控数据库、测绘遥感数据库、三维模型数据库、工程建设项目数据库、公共专题数据库、物联网感知数据库、平台管理数据库9大数据库进行管理，支持数据的上传、编辑、删除等操作。

图 16 文件上传

4.2.2数据发布

按照用户级别、用户权限、数据区域和时间等条件，生成数据分发共享的管理机制，提供多条件下的数据实时分发服务和多场景的分发任务实现模式，为用户提供高优先级、快速可靠的数据分发服务。

（1）数据实时分发功能：提供多类型、多级别的数据实时发布，根据需求将数据产品，以多种形式将不同格式的数据进行分发。

（2）数据共享管理功能：定制数据分发策略，按照用户级别、用户权限、数据区域和时间等关键字段设置数据分发共享的管理机制，以便为用户提供高优先级、快速可靠的数据分发服务。

图 17 数据发布

4.2.3 服务管理

服务管理系统对平台数据发布的各类服务进行管理。可以方便的对服务进行预览，支持地图类服务的自主切片，支持基础影像底图的局部动态更新。

服务管理系统提供平台支持的服务类型主要有：包括影像服务、矢量服务、高程服务、地名服务、街景服务、倾斜摄影服务、时序影像、实时数据服务以及第三方数据源服务，实现了二三维一体的多维地理信息服务管理支撑体系。

图 18 服务管理

图 19 发布服务预览

1、多维度实时拆迁进度展示与异常拆迁研判分析

已赋能城市拆迁建设，同步石家庄高新区管委会OA拆迁数据，实时展示拆迁进度状况，各部门任务及完成情况、帮助政府决策者研判分析、指挥拆迁。

图 20 拆迁分析

2、多视频无缝衔接及与三维场景融合能力

已对接入视频实现自动投影、校准等摄像测量学算法和多视频衔接的融合，全方位保障政府拆迁工作。

图 20 视频融合

智慧城市CIM管理平台基于GEOVIS数字地球打造而成，实现多源异构数据及模型的汇聚、治理、存储、服务与可视化表达。充分结合本地数据本底与信息化现状等实际情况，依托天空地一体化感知、地理信息、物联网、大数据、云计算等先进技术，融汇国土空间规划平台、时空信息云平台、行业专题数据等数据，形成统一的数据资源池；融合二三维一体化、统一时空基准、北斗网格码等相关技术，构建新型智慧城市信息支撑底座，建设统一、权威、资源共享的智慧城市管理CIM基础平台，形成空间化、精细化、动态化、可视化的业务基础能力，满足城市对全区城市信息模型的采集、应用、交互、共享和服务的共性需求；通过CIM+行业的应用模式，实现“统一数据资源+全市统一平台+N行业应用”的全市信息化融合与赋能。

总结来说，智慧城市CIM基础平台集数据展示与管控、辅助决策分析、自动化审批审查功能于一体，为政府管理提供精准、全面的信息服务，为城市规划、建设、运行等智慧化运营提供基础操作平台，为智慧城市的快速发展提供了基础支撑。