GIS与BIM融合的城市智慧管理

发布时间:2019 年 11 月 04 日  文/中规院·阿里巴巴未来城市实验室
导读:雄安新区规划建设BIM管理平台在基于SuperMap GIS基础软件搭建的GIS基础地理底层平台,以统一开放的数据格式实现GIS、SU、BIM和IoT等多源数据融合,并以统一空间单元和统一空间编码作为城市数据汇聚、计算、查询的唯一身份证,构建贯穿过去-现在-未来和整合地上-地表-地下的数字资产管理体系,最终实现功能、人口、资源万变而空间不变。

  未来城市可能的样子

  从宏观层面上来说,城市需要有能源系统、水系统、环境系统、绿色出行系统等,用以支撑城市正常运行;从中观层面即社区层面来说,城市要有便捷社区服务、智慧办公、智慧家居;在微观即个人层面来说,人的健康、碳排放量,都是个体对城市的感知、需求,人对自身的服务就是对社会的服务。

  过去的城市建设,人们关注的是良好的城市物质形态。当今时代,城市规划者和建设者则更加关注人的世界,开始追求物质城市数字化,以及人对数字城市的使用、体验,即人和空间如何交互,与物质空间嵌套的虚拟空间如何交互。因此人们对数字化建设和孪生城市有了更多的理解和诠释。

  未来城市将通过敏捷的系统,将城市的不同层面与人的体验有机结合起来,结合方式之一就是通过个人的穿戴式设备有机结合地浸入公共界面。今后,无所不在的智慧界面,或者智慧界面的密度,将会成为度量一个城市是否具有活力的标准。

  同时,城市发展将推动规划走向多规融合,规划管控方式将从传统的经验划定,变为人机交互,通过系统模拟提供综合性解决方案。当前的规划管控形式主要分三个层次,一是总体规划中提出的目标和指标;二是地块上规划建设过程中的管理指标,通常在控制性详细规划提出;三是落在建设层面上的指标。不同的指标在过去是相对独立的,未来数字规划平台将纵向传递基于总规、控规/城市设计、建筑设计等不同层级的业务流程,实现总规刚性目标和指标的传导,以及下一层级规划与设计的弹性管理;横向传递基于不同专业,如空间结构、交通、公共设施服务等规划之间的彼此联系,确保指标跨专业的合理性。

  敏捷的智慧应用服务体系:城市-社区-家庭(GIS-BIM-IoT)

 

“孪生城市”组成示意图

  未来城市管理运行框架

  未来城市的运营过程将形成全域多维感知体系,变被动收集数据为主动发现数据。发现新区建设中出现的异常事件,对其进行实时处理,同时进行知识图谱建设,出现新情况时实时记录,不断迭代,当类似情况再次出现时能够有效解决,避免重新研究。在多尺度的空间单元体系下,通过建设部件上的智能传感器,汇聚到建筑体上,再逐步到地块上,通过空间定位系统,有效统合整个城市的事件。通过城市-社区-家庭体系(GIS-BIM-IoT),实现由上至下的目标分解,由下至上的数据汇集。

  规划建设管理可视化数字平台

  未来城市管理运行框架的实现,需要规划建设管理可视化数字平台支持,可跨越城市、社区、家庭、个人等不同尺度,使用GIS、BIM、IoT等技术手段支持,将各尺度灵敏连接,并进行快速交互反应。

  目前,雄安新区坚持“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念,实现规划建设管理的“数字共享、全民共创、全局联动”,提出了“孪生城市”概念,即数字城市与现实城市同步规划、同步建设。其中核心是对智慧基础设施的建设、全域化智能环境系统的建设、以及数据资产管理体系的建设。

  全周期生长记录

  雄安新区规划建设BIM管理平台(以下简称“平台”)遵循城市生长周期的客观规律,结合总体规划-控详规划-方案设计-施工监管-竣工验收-运营监测六大管理阶段的闭合流程,以数字技术对管理赋能增效,推动数字城市的数据汇聚和逐步成长。

  在平台建设工作的探索中,顶层设计聚焦可操作、可落地、可推广,体现为一平台、两空间、六环节(6个BIM)、三标准。其中,一平台指沟通数字空间和实体空间的媒介载体。两空间是指围绕地上1千米、地下1千米,提出全新的立体空间体系;六环节(6个BIM)是指构建现状空间(BIM0)、总体规划(BIM1)、详细规划(BIM2)、设计方案(BIM3)、工程施工(BIM4)、工程竣工(BIM5)六大阶段信息模型;三标准是指制定规划、市政、建筑入库标准,成果交付标准以及统一格式的数据转换标准。

  全时空数据融合

  平台重点突破城市生长过程的全息信息整合技术,在基于SuperMap GIS基础软件搭建的GIS基础地理底层平台,以统一开放的数据格式实现GIS、SU、BIM和IoT等多源数据融合,并以统一空间单元和统一空间编码作为城市数据汇聚、计算、查询的唯一身份证,构建贯穿过去-现在-未来和整合地上-地表-地下的数字资产管理体系,最终实现功能、人口、资源万变而空间不变。

 

系统开放众规功能示意

  全要素规则贯通

  平台以多规合一、多管合一的理念,构建覆盖审查-监测-评估-预警等多种需求的指标体系,制定规划设计、技术指南、标准规范、相关政策等内容共同确定的“全量无损”管控规则,整合打通六大阶段中规划-建筑-市政-勘测等跨专业的指标计算关系,结合城市-组团-用地-建筑-房间-构件等多尺度空间单元,实现从总体规划逐步落实到地块层面,最后落实到建设层面的纵向传导过程,形成层层传递、全局联动、敏捷迭代的城市智能化决策规则。

  平台根据项目审核动作,将指标分为三类:审查值,即城市“实体空间”指标,做为项目审查依据;监测值,即城市“活数据”指标,不作为审查依据,实行告知承诺制(作为运维反馈和预警的参考值);备案值(不作为审查指标,但需备案以便问题追踪)。

  全过程治理开放

  平台积极探索以数字技术推动政府、市场和公众角色创新,开创中国城市治理新模式,实现更加开放的管理,以可查询、可追溯、全透明为目标建立城市数据档案;推动更加开放的设计,通过在线开放众规的数据库和工具箱,聚集全世界设计力量随时随地为建设献计献策,推动市民和政府之间有效的沟通,促进城市治理方面的改善;促进更加开放的决策,通过刚性指标的审查实现政府管理,通过多种方案的对比交易实现市场自由选择,以城市决策的多维化促进城市空间的多样化。

  除开放众规外,雄安新区依托平台,建设统一的共享交换接口,通过政务云部署,实现数据需求方的共享交换,鼓励利用开放数据形成的各类成果和数据反哺政府,助力社会治理能力和服务水平的提升。

  未来城市实践展望

  未来,平台将更加聚焦城市运维,通过实体时空与虚拟时空有机高效地结合,进而推动对社会时空的感知、采集、分析与优化。

  在未来建设过程中,平台将不断完善和丰富基于时空的大数据库,以支撑多源多对象的全时虚拟服务,空间与时间双线并行,在规定空间阈值与时间阈值的窗口下,实现对实体空间,如公共空间的指标动态监测,提出针对公共空间功能的合理分时转移策略,盘活城市存量空间,提高资源利用效率,促进价值增长,为城市决策者提供及时、精细化解决方案。

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