關于城市信息模型（CIM）對未來城市發展作用的思考

文｜上海益埃畢建筑科技有限公司 楊新新 鄒笑楠

0 引言

目前城市發展存在諸多現實問題。比如，城市的新型基礎設施尤其城市數字底座薄弱；城市管理的信息化、智能化、智慧化程度低；地域間、城市間發展不均衡，城市潛能待開發等等。近年來，基于5G、大數據、人工智能、IoT、區塊鏈等技術的新基建工作推進，以新發展為理念，以技術創新為驅動，以信息網絡為基礎，面向高質量發展需要，提供數字轉型、智能升級、融合創新等服務的基礎設施體系，促使城市正朝著信息化、數字化、平臺化、智能化、智慧化的方向發展。

在政府的倡導下，越來越多的學者、企業積極響應，基于各自擅長的領域，從不同專業角度出發，探索CIM 的真諦。目前CIM 的發展尚處在萌芽發展的高速成長階段，涌現了大批的文獻與應用技術，但是CIM 相關標準還有待完善，CIM 相關理論還有待實踐。

1 CIM 平臺建設的重要性

目前，新型基礎設施建設（以下簡稱“新基建”）如火如荼，新型城市建設（以下簡稱“新城建”）蓄勢待發，CIM 應運而生，后來居上?！靶禄ā薄靶鲁墙ā薄癈IM”這些新名詞并非理論上的割裂，而是代表了在社會治理探索過程中不斷發展的深刻認知，最終都將統一在“數字中國”的一盤棋中。

CIM 平臺既是“新基建”需要重點完善的基礎設施之一，也是“新城建”建設的關鍵任務之一。新城建主要包含七個方面，其中全面推進城市信息模型（CIM）平臺建設是“新城建”重要組成部分和關鍵建設內容，對“新城建”其他六個方面的工作也有協同發展和統籌管理的作用。一方面，CIM 未來作為整個城市發展的基礎信息底座，為“新城建”提供多維、立體、動態的基礎模型；另一方面，CIM 基礎平臺的搭建，為城市級“新基建”打造巨型“操作系統”提供基礎架構。

如果比喻新基建是新城建高質量發展的核心動力系統，那么CIM 就是核心動力系統啟動所必備能源及底層機制，它可以驅動系統正常運轉，帶動體系快速發展。如果比喻新城建是城市級的生物工程，那么CIM 就是從生命的每一類細胞著眼，探索細胞間、組織間的相互關系，從微觀中滲透、宏觀上抽象生命特征的本源。

2 CIM 賦能城市發展路徑

CIM 平臺通過加載各類城市業務數據資源，集成對接智慧城市軟件系統，針對城市的典型場景，開展系統化地應用和操作，賦能城市發展。

2.1 城市數據加載，全局全域化視角

5G 與物聯網技術迅猛發展，形成萬物互聯的基本態勢。城市信息與數據采集、感應、控制的基礎設施智能化程度越來越高，CIM 基于BIM，融合GIS、IoT 終端、大數據中心等數據源，形成多維立體的城市級時空信息模型，從城市全局性全域化視角，為未來城市規劃和城市病整治提供綜合展示。

2.2 模型邏輯優化，提高并節約算力

CIM 將眾多離散物理模型、算法模型、管理模型統一集成在一個完整的城市級信息模型中，可以優化模型的完善程度、準確程度，進而提升模型的智慧程度。優化后的CIM 模型和CIM 平臺建設，可以提升并節約算力，減少城市云空間資源的浪費。

2.3 管理系統集成，打通孤島去冗余

CIM 將城市的底層數據格式統一、數據流轉規則清晰、系統對接接口標準化，有利于在CIM 基礎之上集成各類管理系統，有利于降低不同應用獨立開發相互之間的冗余水平，有利于打破數據孤島實現城市各類數據間的互通互聯。

2.4 智能算法演進，支持并優化決策

CIM 搭載的智能算法經過城市應用場景訓練，與人工智能技術的結合，可以提供城市的安全防范預警機制、應急問題處理機制、城市運營管理優化機制等，支持并優化城市管理與運營維護者的相關決策，使未來城市更安全、更節能、更高效、更智慧。

3 CIM 關鍵特性及對城市發展影響

CIM 具有眾多的基本特性，包括但不限于客觀性、系統性、延展性、動態性、前瞻性。下面對初步總結的部分CIM 特性及對城市發展的影響進行詮釋。

（1）一方面，CIM 的客觀性，體現在CIM 本身遵循相關專業技術規范及行業標準要求，明確了城市管理中各個對象、對象屬性、對象間關系以及城市數據和信息的需求，形成了CIM 平臺系統集成的依據，使得城市治理依據規則和標準執行，減少不必要的人為因素干預，更加客觀公允。

另一方面，CIM 的客觀性也體現在CIM 讓未來城市治理有了更加數智化、可視化、可量化的數據支持，提供了更可靠決策依據，豐富了決策者的甄別手段，從而也讓城市發展的通途大道走得更加科學、客觀。

（2）CIM 的全局性，體現在CIM 是面向城市的全生命周期、全要素管理的信息化模型。這與建筑信息模型（Building Information Modeling，以下簡稱“BIM”）面向建筑全生命周期，提供全要素管理支撐的先進理念，有理論上的一致性。也可以說，CIM 的誕生是BIM 發展到一定歷史時期、一定應用階段的必然趨勢，在項目級BIM 運用良好的基礎上，升級完善開發城市級信息模型的應用場景是能夠實現的。

現在，計算機技術已經迭代得相對成熟，工業化與信息化水平也得到了極大提升。盡管客觀存在的城市級大數據數量龐雜，且持續不斷涌現出新的數據類型，人們也已經有能力直面應對，妥善處理。好的地基基礎，才能承載起偉大的建筑；規范、開放、健全的基礎平臺，才能支撐得了豐滿的理想。高效處理城市級數據，必須有一個統籌的模型，讓眾多維度的數據在從產生、采集、分析、運用、回流的全部過程里都面向統一的載體。這個載體的最佳選擇就是CIM。

（3）CIM 的系統性體現在多專業復合、多要素管理，多技術交疊、多場景應用、多標準融合，需要大量系統化的技術集成和專業融合，對建設者知識體系的系統性要求很高。對于未來城市的立體性描述和綜合性管治中，CIM 的系統性可以發揮統籌性優勢。

BIM 本身也不具備完全承載CIM 發展的全部能量，需要協同其他專業領域、不同的專業認知來交叉融合、相互促進，共同完善CIM 所涉及的基礎性的、必要性的、系統性的要素。隨著CIM 逐漸走入大眾視野，CIM 涉及的專業領域也逐漸清晰，包括BIM、3D GIS、AIoT、大數據分析、區塊鏈技術等等，這些都是從專業技術維度出發探索CIM 的切入點。

然而從枝丫到軀干，從軀干到根基，并不是簡單的集成，更不是“1+1=2”式的簡單堆疊。CIM 真正的“尋根溯源”需要對現有城市信息進行體系性地重塑和再造，需要標準的制定者、實踐的參與者都要站在更加宏觀的高度，系統性地思考衡量，實施落地。

（4）CIM 的延展性體現在模型本身不存在局限，CIM 平臺的建設也沒有邊界。只是針對城市發展的不同階段，存在建立不同要素、不同量級信息模型的需求，呈現出不同維度、不同視角CIM 平臺建設的要求。

未來城市治理工作基于CIM 并聚焦到城市的實際需求，那些原本在邏輯上理應被注意到，但卻在現實當中被忽略或隱藏、有價值的信息和數據，才有機會以更直觀、更完整的狀態呈現出來。除了那些已經客觀存在的不同量級的城市信息模型，未來城市治理者希望認知什么樣的信息，想要得到什么樣的數據，預期社會治理達到什么樣的效果，這些未來城市治理過程中實際的著眼點和下手點，對CIM 平臺的呈現和延展將起到方向性的指引作用。

此外，CIM 的延展性不僅僅局限于與城市治理直接相關的要素，未來也會向著代表城市文明軟實力的各類要素去滲透，包括了城市的文化、教育、娛樂等等，會有更多非直接相關的信息模型被吸納進CIM當中。CIM 就像一個黑洞一樣，對內有信息模型開發應用的無限可能性，對外有集成發展融合多維度數據的廣袤空間，CIM對城市治理的作用不可估量。

（5）CIM 的動態性體現在CIM 的發展將經歷一個持久的、持續動態化的演進歷程，CIM 的基礎平臺建設也將在未來處于持續完善的狀態中，根據國家戰略調整、社會核心訴求、城市發展定位等不同目標，不斷適配不同時期的發展要求。

從對CIM 及基礎平臺賦能城市治理的應用、實踐、總結，到發現CIM 及基礎平臺缺陷，再開發、再應用、再實踐、再總結，是一個長期螺旋式上升發展的過程；經歷上述過程，有了相對成熟完善的動態信息模型之后，實時將主觀性實踐與客觀性原理統一，城市治理才能發展到越來越貼近城市治理良性運作最優化的理想狀態。CIM 的動態化演變正在經歷著從特性到共性、從具象到抽象、從多到一提煉總結的過程，目前對CIM 系統性的認知還未十分透徹。但隨著CIM 基礎平臺系統性建設的逐級完善，未來應用CIM 對城市治理開展實踐的經驗也會更加豐富。

（6）關于CIM 的前瞻性

CIM 的前瞻性體現在CIM 對城市未來發展具有前瞻預判的作用，影響城市未來發展預期。類似人們對經濟周期的預期可以在一定程度上影響經濟發展的趨勢，人們對城市未來發展的預期，也會在一定程度上影響城市實際發展的進程。

CIM 的前瞻性與BIM 的前瞻性相比，其作用范圍更加廣闊，提供決策依據的模型更加精準。比如，BIM 的前期碰撞檢驗，可以在建筑實際建造之前，就發現大部分有沖突的管線安排，為項目管理方規避因前期規劃和設計漏洞可能造成的潛在損失而提供準確的參照。CIM 的前瞻性優勢即包括BIM 的所有前瞻性的優勢，也涵蓋了城市治理決策所需要的更加綜合、宏觀的前瞻性優勢。比如地域交通的規劃與建設、自然能源的匹配與調動、社會資源的傾斜與布局等，都可以在城市實際的建設之前或改造過程中，通過CIM 的深度應用，提供決策所需信息的模型和方案優化建議。

（7）對于CIM 是通用性或定制性模型，未來可能會呈現出分兩個階段發展的情況。第一階段，是不斷細化CIM 可能涉及的各項要素，梳理去除業務特性的通用性模型，將CIM 底層元件化、模塊化，第二階段，才是根據不同的地域性差異需求、不同層級對于CIM 的功能特性，去實現增量迭代、自由組合式的定制化開發。

對CIM 的認知，受限于社會文明進程的階段性，科學技術發展的局限性，一定是不完整的。持續地認識、研究、開發、完善CIM，必將成為CIM 建設的常態。對于目前CIM 與其基礎平臺的標準建設、試點性應用，更多的是在提煉CIM 模型的通用類型，為今后可以結合各類實際需求做定制性研發，提供具備基礎性、可參照性的標準和案例。

4 發展CIM 及構建CIM 平臺的建議

CIM 與其未來應用的無限空間，以一種技術與理論相伴的形式，匯集成有機統一的整體，在各個特性作用的實際表達和理解上，環環相扣，其作用在城市發展的各個階段貫穿始終，一脈相承。通過BIM可以把城市形象地“立”起來，通過CIM讓城市精彩地“活”起來。

發展CIM 及構建CIM 平臺需要結合各城市發展特征，提煉共性、完善個性、突出特性。我國國土地域廣袤、資源豐富，不同城市的人文風俗、地理風貌、設施建設、經濟發展等都有較大地域性差異，CIM 平臺建設必將經歷提煉共性、完善個性、突出特性的過程。在建設CIM 平臺的過程中也要充分考慮城市原有基礎和適宜重點突出的特征，分階段、分步驟地建立具有當地“特色主義”的CIM 平臺。

發展CIM 及構建CIM 平臺核心原則“以人為本”，關注人的需求，重視人的體驗。CIM 發展涉及的標準和原則紛雜，參與CIM 平臺統籌與建設的角色眾多，從國家政策、地方管理、技術實現、用戶使用等不同視角，把握CIM 平臺建設的量和度，可能有不同的結果。CIM 發展依據的核心原則應該是圍繞“以人為本”，把人民利益放在第一位，關注人的需求，重視人的體驗。讓CIM 更好地服務城市，服務人民的工作和生活。

發展CIM 及構建CIM 平臺需要標準先行，試點先行，建立頂層規劃思維，以標準指導發展。標準先行，制定關于CIM的系列標準，用標準規范管理和統籌CIM的相關體系性工作，把握CIM 發展的潛在脈絡；再通過實踐不斷修訂、補充、完善CIM 的標準，始終保持CIM 標準的先進性、引領性作用。試點先行，推行關于CIM 平臺建設的標桿試點，在制定相關標準的同時，通過實際的開發應用和真實場景的實踐才能更好地認識未知領域，才能更加切實有效地推動CIM 領域發展。

結語

CIM 以底層視角探索新型城市建設根本架構，以頂層智慧解析數字城市發展潛在邏輯，對未來城市發展起著至關重要的作用。探索CIM 及對未來城市發展的影響，一方面，是通過建立完整的城市級信息模型，追求和驗證已知信息與數據在城市治理中的作用與價值，人們可以更加理性、客觀、全面地認知所生活的城市；另一方面，通過搭建城市級信息模型的基礎平臺，使各個專業、各個領域致力于城市發展的不同協作者，能夠更加有效地、合理地、持久地去開發城市、建設城市、運營城市、維護城市。