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刘刚:数字孪生城市——基于CIM的规建管一体化城市发展新范式

2019-06-20 18:58:08

作者/刘刚

刘刚,广联达科技股份有限公司首席业务架构师、广联达研究院院长;广联达&清华大学BIM联合研究中心专家委员;高级工程师、高级企业信息师。多年从事建设行业业务架构、BIM技术、企业信息化方向的研究与实践,多次参加国家十五、十一五、十二五、十三五等课题研究,多次负责和参与产品规划、解决方案、咨询及大型施工企业、房地产企业及中介咨询企业信息化项目的管理与实施工作。

 

一、科技发展新趋势

城市已经成为人类经济社会生活首要聚集和全球经济发展的引擎,在全球数字化变革大潮下和数字中国战略的指引下,各种数字科技的创新应用,使新产品、新服务、新业态大量涌现,城市的发展也从原来的二元世界,进入到社会空间、物理空间和数字空间三元世界融合的阶段。数字空间逐步成为城市的新一极。

新型智慧城市是贯彻落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,推进新一代信息技术与城市战略、规划、建设、运行和服务全面深度融合,以信息化为引领的城市发展新形态。以“数字孪生”技术(BIM+3DGIS、VR/AR、云大物移智等)为代表的新技术,也正在深刻影响着城市的发展。4月21日中共中央、国务院批复的《河北雄安新区规划纲要》,明确提出了实现城市智慧化管理,坚持数字城市与现实城市同步规划、同步建设,推进城市智能治理的新思路、新理念。

 

二、创新发展新理念

今年4月在福州召开的首届数字中国建设峰会上,福州滨海新城展区,他们已经开始利用新型智慧城市的发展理念,以数字孪生技术为依托,以城市规划、建设、管理一体化为抓手探索城市发展的新模式。在新城建设过程中,充分利用BIM和3DGIS、云计算、大数据、物联网和智能化等先进信息技术,在数字空间同步建立一个与实体城市匹配对应、虚实交融的“数字孪生城市”,实现城市从规划、建设到管理的全过程,全要素,全方位的数字化、在线化和智能化。

 

数字孪生城市新范式

通过“数字孪生城市”可以对新城新区的城市空间、公共设施布局、土地利用变化、基础设施建设、城市治理服务等进行模拟分析与各种预案优化,演绎城市未来的发展,极大地优化城市空间布局,重塑城市基础设施,形成虚实结合、孪生互动的城市发展新形态。这也是新型智慧城市发展的必然方向,对城市的建设和发展升级了一维,支撑并推进城市科学规划、高效建设、精细化治理与服务,确保城市安全、有序运行,将城市治理提升到“细胞级”精细化水平。

 

三、建设发展新举措

 

规建管一体化业务闭环

未来新城新区的建设,需要以数字孪生为核心,基于统一的城市信息模型CIM,打通规划、建设、管理的数据壁垒,改变传统模式下规划、建设、城市管理脱节的状况,将规划设计、建设管理、竣工移交、市政管理进行有机融合,管理需求在规划、建设阶段就予以落实,实现规建管一体化城市建设与管理新范式。同时,形成和构建统一、动态更新的全生命期城市大数据,形成城市数字化资产,为城市持续建设提供科学决策依据,形成规建管一体化的业务闭环,实现城市一张蓝图绘到底、一张蓝图干到底和一张蓝图管到底!

 

城市规建管一体化运营中心

 

1、新规划:通过“多规合一”,实现城市规划一张图

城市规划是“规建管”的源头,科学合理的城市规划有利于促进城市的可持续发展。目前,城市规划依然存在多规矛盾冲突、项目决策困难、审批耗时过长等现象,影响了后期城市建设和管理。

 

多规合一

通过建立CIM城市信息模型,直观了解城市空间及管网、道路等城市基础设施的布局,协调景观风貌,进行多方案比选、红线和控高分析、视域分析、通视分析、日照分析等合规性审查,保证多部门信息沟通联动、审批协调一致,规范审批依据,保证一张蓝图的实时性和有效性。通过城市信息模型还可以推演城市发展,通过仿真模拟和分析,进一步优化城市规划方案,提升规划的科学性。

 

2、新建设:通过“智慧建造”,构建建设监管一张网

建设阶段作为城市规划落地的实施阶段,将对后期城市管理阶段产生重要影响。当前城市建设中工程项目体量庞大、专业众多、参建方多,由于行业监管资源不足,对施工现场质量、安全、进度等信息获取速度慢,准确性差,造成信息不对称,难以保障各方有序协作,对科学决策支撑不足。

 

基于BIM重大项目监管

通过规建管一体化平台,基于统一的城市信息模型,对接规划数据和后续管理需求,通过建筑市场与施工现场的两场联动,对建设工程项目从设计图纸审查、质量、安全、绿色施工、进度等方面进行数字化动态监管,以及数字化竣工备案,实现项目过程的管理前置、多方协同,多级联动,科学决策,确保工程项目按时、高质、安全的交付,推动行业管理从粗放型监管向效能监管、规范监管和联动监管转变,保证把一张蓝图干到底。

 

3、新管理:通过智慧运营管理,实现城市治理一盘棋

传统的城市运行管理存在着管理效率低、监管手段不健全、跨部门城市综合治理能力弱、城市基础设施安全监测与保障能力不足、数据价值挖掘利用率低等问题,难以满足新形势下城市安全运行和精细化管理的要求。

 

城市生命线安全监测

基于建设阶段完成后交付的城市信息模型,建设智慧城市运营中心,利用规划、建设阶段预置的传感设备,对地下排水、供水、燃气管网等城市生命线,生态环境和洪涝灾害等进行实时监测,敏捷掌控城市安全、应急、生态环境等突发事件,实现事前预防与控制,多级协同,将城市管理精细到“细胞级”水平。利用积累的城市时空大数据资产,反过来又可以指导、优化城市的规划,形成规建管一体化的业务闭环,使规划更合理、建设更高效、管理更精细,大大提升城市建设治理能力和服务水平。

 

四、结束语

通过基于CIM的规建管一体化平台,以“数字孪生”新理念为亮点,以新规划、新建设和新管理一体化新模式为创新焦点,将对加快转变城市发展方式,提升城市治理能力,加快现代化城市建设发挥重要推动作用。

 

 

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