城市信息模型（CIM）在城市规划设计中的研究与探索

城市信息模型（CIM）在城市规划设计中的研究与探索

李柏彤

英国伦敦大学   710016

摘要：本文通过城市信息模型，实现各级各类空间规划在编制、审查、决策、实施等全过程的数字化应用，利用大数据分析、计算、模拟，挖掘数据价值，为城市规划设计提供模拟支持，为规划实施提供检测评估，为政府决策提供科学依据。

关键词：城市信息模型；应用场景；城市规划

一、前言

近年来，党中央和国家部委在全面深化改革会议工作中要求统筹各类空间规划，全面推进“多规合一”战略部署。按照“一张蓝图、一个平台、一套机制”总目标，将国民经济和城乡规划、土地利用规划、生态环境保护规划等多个规划，基于空间分布协调。本文将按照“一张蓝图、一个平台、一套机制”的总体目标，探索城市信息模型（CIM）在城市规划设计中的应用。通过CIM城市模型，实现各级各类空间规划在编制、审查、决策、实施等全过程的数字化应用，利用大数据分析、计算、模拟，挖掘数据价值，为城市规划设计提供模拟支持，为规划实施提供检测评估，为政府决策提供科学依据。

二、CIM概述

为规范城市信息模型（City Information Modeling，CIM）基础平台建设和运维，推动城市转型和高质量发展，住房和城乡建设部在结合广州、南京、雄安新区、厦门、北京城市副中心五大CIM试点城市工作的基础上，2020年9月正式发布《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》，明确了CIM、CIM基础平台及相关概念的定义。其中，城市信息模型指以建筑信息模型（BIM）、地理信息系统（GIS）、物联网（IOT）等技术为基础，整合城市地上地下、室内室外、历史现状及未来多维多尺度信息模型数据和城市感知数据，构建起三维数字空间的城市信息有机综合体。城市信息模型基础平台是在城市基础地理信息的基础上，提供从建筑单体、社区到城市级别的模拟仿真能力，是城市规划、建设、管理、运行工作的基础性操作平台，是智慧城市的基础性和实体性信息基础设施。

三、基于CIM的城市规划设计

基于城市信息模型基础平台，整合各级各类空间规划成果，形成空间规划“一张图”。

1、数据构成

城市规划系统数据主要有时空基础数据、资源调查数据、城市规划管理数据以及公共专题数据。数据内容如表1所示。

表1数字规划系统数据构成

2、一张蓝图

对城市设计成果、城市总体规划、城市控制性详细规划、城市修建性详细规划、各类专项规划等空间规划进行三维模型叠加、整合，逐步形成空间规划“一张蓝图”。在一张蓝图的基础上，不断完善、构建三维地质模型、三维规划模型、建筑三维模型等模型成果，形成三维城市数据模型综合平台。

图 空间规划“一张蓝图”

3、在规划设计中的应用

（一）、在城市设计中的应用

传统城市设计方案成果主要为意向化的简单模型表达，真实的空间体量关系以及与周边环境的协调关系难以被直观表达。借助CIM三维模型技术，可实现实景与城市设计间的联结，直观表达真实的空间体量关系以及与周边环境的协调关系，多方位辅助城市设计编制。

（1）建立规划阶段的立体空间数据底盘。建立城市设计阶段的三维空间，包括城市竖向、建筑组合模型等，构建规划阶段的数据底盘。

图 立体空间数据底盘

（2）输入城市设计控制要素并进行校核。将城市设计确定的容积率、建筑空间形态、贴线率、公共设施可达性、公共空间和公共廊道布局、建筑退线、街道尺度、地下空间开发、市政管线布局等空间要素输入CIM平台，并对各要素空间关系进行校核。

图 空间关系校核

（3）CIM结合新技术对城市设计方案进行评价。将风环境、热环境、光环境、噪音等物理环境分析技术嵌入CIM平台，对城市设计方案进行优化调整。

（二）、在规划管理中的应用

（1）为规划选址提供实景支持。

城市信息模型平台通过无人机倾斜摄影三维实景建模或加载现有的 DEM、DOM 等地形数据等方式还原选址项目周边环境，通过加载或调用选址项目当地城市（县城）总体规划、控制性详细规划、土地利用总体规划数据、生态红线图、各专项规划等数据在平台中叠加分析展示，优化选址、选线方案，避免规划冲突、实现项目选址与现有规划衔接与协调。

图 规划选址

（2）提高规划审查效率。

基于规划审查规则指标库，将项目规划设计方案模型数据导入系统，对项目的用地性质、容积率、绿化率、建筑高度、外立面、日照分析、配建车位数等指标进行高效自动审查。通过三维实景360度高效审查项目色彩、形态、外观、体量、通视等重要元素与城市设计的匹配情况，大大提高规划审查效率和准确率。

图 规划设计方案比选

（3）提高规划验收准确率。

CIM 在该阶段的应用主要是采用激光雷达扫描、无人机倾斜摄影测量等现代测绘技对验收对象进行测绘，采集数据并制作竣工验收三维模型，利用三维模型软件及三维分析技术方法进行规划核实。一是规划三维模型与验收三维模型对比。在同一三维场景中将规划模型与验收模型叠加，通过模型对比和三维展现，审查人员可以直观的、全方位地判读竣工建筑与规划建筑的面积、间距、退让、建筑层数、层高以及建筑密度、容积率、停车泊位等指标是否满足，位移、尺寸等数据是否吻合。二是在三维平台场景中，通过调取规划设计方案、规划审查相关意见，以三维模型的直观性，判读建筑物立面造型、外墙材质、色彩是否与规划许可或外立面审查意见相符。

四、基于CIM的城市规划设计未来展望

随着国家对城市规划设计编制和管理方法的要求不断提升，城市规划设计管控与信息化技术的结合将成为未来城市规划设计管控能力提升的突破口。传统的城市设计方式在城市空间谋划方面具有一定局限性，存在成果数据标准不统一、各级规划管控要求不一致、各项城市设计缺乏衔接协调等问题。CIM平台的搭建充分实现了城市规划设计的信息化管控功能，可以高效、快速、准确、直观的实现城市规划管理目标。通过数据的不断迭代，实现城市建设与信息数据共同孪生，逐步构建数字孪生城市。结合物联网、人工智能、AR、仿真技术等新技术的应用不断提高城市智慧化水平。

引领规划设计行业的数字化变革。改变传统的二维规划设计思路，逐步转化为三维可视化规划设计理念。规划设计行业被动发现问题的现状逐步改变为主动发现问题，大幅度提升规划设计的科学性、精确性、合理性。

推动城市数字化转型升级。数字孪生城市将逐渐成为规划设计成果的下一个风向标。通过构建城市三维数字底座和城市建筑物数据信息，构建孪生数字城市，将会彻底解决城市建设管理“发现难”“参与难”“查找难”“管理难”等问题，彻底改变粗放型管理方式，让城市更聪明，让治理更智慧。

（2）为智慧城市打下强大基础。通过打造城市数字底座，带动人工智能、大数据、仿真和5G技术等相关科技技术推动城市不断向智慧化转型。

五、总结

本文在城市规划视角下对CIM城市模型的研究与应用进行了初探。在城市规划视角下，CIM平台可有效支撑城市规划设计的数据建立、数据比对、数据复核、环境协调等各项功能。随着海量数据下算力、算法的突破，在城市全量时空数据资源的基础上，通过建立城市信息模型实时感知城市的规划、设计、建设、运行已成为现实。虽然目前各视角下CIM平台的建设思路和重点不尽相同，但可以遇见在不久的未来，CIM将融合各领域优势进行深度整合。

参考文献

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