CIM集成技术在工程项目建设中的应用探析

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业论文CIM集成技术在工程项目建设中的应用探析摘要CIM集成技术，主要就是BIM、GIS以及IOT的技术集成。目前，我国CIM集成技术还处于萌芽阶段，所以在内容上也是不断丰富的。本文首先对CIM体系、国内外现状、政策等方面对CIM进行比较全面的概述；其次以沙洲湖国际教育中心项目为案例、Citymaker平台为技术支撑，研究了CIM集成技术在工程项目建设中的应用情况；最后对CIM集成技术进行了拓展分析得出CIM集成技术在工程项目建设中的应用点以及我国CIM集成技术的发展趋势。关键词：大数据BIMCIM集成技术地理信息系统Citymaker平台AbstractCIMtechnologymainlyincludesBIM,GISandInternetofthings.Atpresent,China'sCIMintegrationtechnologyisstillinitsinfancyanddevelopmentstage,soitisconstantlyenrichedincontent.ThispaperfirstgivesacomprehensiveoverviewofCIMsystem,currentsituationathomeandabroad,policies,etc.;secondly,takingshazhouhuInternationalEducationCenterprojectasanexample,CityMakerplatformasthetechnicalsupport,studiestheapplicationofCIMintegrationtechnologyintheconstructionofengineeringprojects;finally,theapplicationpointsofCIMintegrationtechnologyinprojectconstructionareobtainedbyexpandingandanalyzingCIMintegrationtechnologyAndthedevelopmenttrendofCIMintegrationtechnologyinChina.Keywords:BigDataBIMCIM3D-GISCitymakerPlatform目录TOC\o"1-3"\h\u24322第一章诸论 4319621.1论文写作的背景及意义 410971.2本课题的国内外研究现状 4203601.3研究的目的 5317001.4研究的方法 6298931.5研究的内容及结构框架 622694本章小结 610328第二章CIM体系及国内外现状 7207192.1CIM的概念 7130782.2CIM的结构 7204932.3CIM的关系网 9269632.4CIM技术应用的现状 9239802.5国内目前CIM的应用 1319987本章小结 1510941第三章CIM技术应用实践及案例探析 1621883.1沙洲湖国际教育中心项目简介 16233973.2CIM集成技术在项目中的应用 171787本章小结 297434第四章CIM集成技术的拓展分析 30166004.1CIM的应用优势 30210364.2CIM集成技术目前的不足 30235294.3CIM集成技术未来发展分析 3110672本章小结 3221201第五章结论与展望 33260455.1结论 33289245.2展望 3330311参考文献 3422305致谢 36第一章诸论1.1论文写作的背景及意义近些年，“智慧城市”一词渐渐进入普通大众的视线中。人们对于智慧城市的理解也愈来愈深入，从一开始的二维层面到三维层面，再从单体到组合。人们对于智慧城市的探索已经从平面发展到虚拟空间，于是虚拟空间的发展就变成了现阶段人们研究的侧重点。21世纪至今，国外对于智慧城市的建设已经小有成效，但国内对于智慧城市的建设仅仅停留在特定领域的示范应用水平，其施工和管理的法规法制都还不够成熟、技术也相对不够成熟。当前，智慧城市建设需要在横向和纵向同时推进。在横向方面，除了建筑，还需要往地理、人文等方面推进，这个时候需要结合多少方面的数据以及管理机制的制定，毋庸置疑成为了管理者们应当考虑的第一要素。在纵向方面，技术的创新无疑是研发人员在智慧城市建设过程中需要不断深入探讨的关键。进入大数据时代，智慧城市建设必须脱离以往只是单独信息服务和具体应用的误区，而是需要积极利用大数据、物联网技术将信息服务和具体应用进行了多源的实时融合，实现跨领域的信息协同，提高智慧城市建设的效率与效益。CIM是符合可持续发展的绿色理念，它结合3DGIS技术、BIM模型、VR虚拟技术，在系统上形成城市定位坐标，在智能三维地图的基础上进一步发展，提供了更详细，更智能的数据模型。CIM系统的应用有效减少了城市资源浪费的现象，为城市人民提供一个高保障的生活区域。CIM系统在一定程度上推进社会往大数据发展更进一步，促进城市智能化和加快进入大数据时代。研究CIM集成技术在工程建设项目上的应用情况，能充分展示CIM技术在建设项目上的优势，推广CIM技术在工程建设项目上的应用有利于未来城市规划发展。1.2本课题的国内外研究现状1.2.1国外的研究现状从21世纪起，“智慧型城市”、“建筑信息模型”、“三维地理信息系统”开始受到人们的广泛关注。随着大数据时代的发展，建筑业也从数字化二维发展到了参数化三维。三维个体建筑的实现，意味着三维城市的模拟成为了我们的现阶段努力的目标。在国外，专家们对CIM集成技术的研究比国内较为早几年。诚然，以往专家学者在大数据平台模拟CIM技术的研究已经有相当的成果,如:2012JasonD与Lucas.支持设施的综合BIM框架医疗环境中的管理[1]，研究了BIM模型在医疗环境中的综合使用与管理;2013R.Liu..等人研究了如何使用BIM工具进行可维护性设计设施管理[2];2014XuX..等人[3]研究了如何从从建筑信息模型过渡到城市信息建模;2014KhanZ.等人针对云的大数据分析智能未来的城市[4];2016DengY等人研究了在不同详细程度的BIM和3DGIS之间进行映射[5];2017MaZ和RenY.笼统介绍了BIM与GIS的应用[6];2017SimpsonCH等人基于uas的摄影测量评估用于民用管道的(CIM)建模综合管理[7];2017YamamuraS等人整合BIM和GIS，同时利用模型模拟了智能城市规划并评估城市能源绩效[8];1.2.2国内的研究现状以往专家学者在模拟CIM技术在建设项目中的应用已经有相当的成果,如：2015年郑云在《研究BIM与GIS在建筑供应链可视化的应用》[9]中文章中研究了BIM+GIS的应用；2016年，蒋东兴等人对校园建筑智慧平台模型做设计研究[10]；2017年，熊桂开等人利用GIS-BIM技术在山地城市路网优化设计的应用[11]；2017年，徐卫星和周悦研究了BIM结合GIS使用在大学地下管网的情况[12]；2018年，李艳军与李爱国.研究在智能城市中如何应用地理信息系统[13]；2018年，党安荣等人研究了时间结合空间对城乡景观规划的影响[14]；2018年，张少卿等人基于CIM，对园区的蒸汽供热系统进行了标准化建模[15]。自从智慧型城市发展以来，我们在努力普及BIM的同时，也在积极向CIM靠拢。如果我们利用CIM集成技术将云计算、大数据和物联网紧密连结，就能在建筑项目建设方面起到跨阶段的作用。但是当下我们在CIM集成技术上的发展仍存在较多不足，以至于国内CIM系统的理论及模拟实施方面都非常薄弱。现阶段的CIM的实施较为单一化、分散化、固有化，数据的交流和信息的储存利用无法规范。并且，国内现有使用信息模型的许多工程还仅仅只停留在BIM这单一技术上，并没有与其他技术相结合，形成一个自组织，自适应并且具有进化功能的生命体。CIM技术是若干新兴技术的集合，包括但不限于BIM、GIS、云计算以及IOT等等。目前，中国对于CIM方面的研究还处于初步，国内还没有城市是完全基于CIM这一技术上进行规划、发展和转型的。这表明CIM集成技术在现阶段的应用研究以及实践上仍存在一定的问题，所以本文研究基于CIM技术在工程项目上的应用情况。1.3研究的目的随着经济的快速增加，我们国家也步入了高速发展阶段。CIM集成技术在BIM技术逐渐成熟的时候出世，当今国内对CIM技术的集成应用还处于初始阶段，CIM技术现阶段的应用水平和普及程度还较弱。因此为了适应新时代的城市发展需求，我们将研究CIM集成技术在工程建设项目中的应用情况，本文将在前人研究的基础上，将项目数据导入CIM集成平台中，模拟CIM集成技术在沙洲湖国际教育中心项目中的应用情况，研究CIM集成技术在项目上的应用点。1.4研究的方法本论文采用了文献研究法、模型法等研究方法。文献研究法，通过查阅与CIM有关的文献和数据，获取与本文相关的理论和案例数据并对其进行分析整理；模型法，通过研究沙洲湖国际教育中心项目的事实数据，进而研究CIM集成技术在建设项目中的应用。1.5研究的内容及结构框架本文参照了国际先进的理论，以沙洲湖国际教育中心项目为主要研究对象，在前人研究的基础上，将项目数据导入CIM集成平台中，模拟CIM集成技术在工程建设项目中的应用情况。全文一共分为五部分。第一章为“绪论”；第二章为“CIM的体系及国内外现状”；第三章为“CIM技术应用实践及案例探析”；第四章为“CIM集成技术应用的拓展分析”；第五章为“结论与展望”。本章小结本章首先对论文写作的背景以及意义做了研究，紧接着整理了国内外的研究现状，提出了本论文的研究目的、方法、内容及结构框架，为全文的研究做了准备。第二章CIM体系及国内外现状2.1CIM的概念CIM（cityinformationmodeling,城市信息模型)，是BIM（buildinformationmodeling,建筑信息模型）延伸而出得到的概念[16]。可以说是由原本的个体生命建筑发展到群体生命建筑群的一个衍生物。原先BIM兼顾的内容相对而言非常狭小，只针对单一或者几个建筑物的特定信息从而达到的全生命周期记录建筑物的特征。现今CIM则是兼顾了整个城市的建筑群的静态信息及与之有关的动态信息。从广义上讲，CIM是在BIM的基础上加上GIS、IOT以及云智能计算、虚拟现实等其他技术而形成的一个包含全部城市信息的一个平台；从狭义上讲，CIM是建筑群特征与地理信息结合反映在物联网（IOT）上，可以对信息进行收集、整合、存储、分析、规划的城市信息系统。2.2CIM的结构CIM的结构可以按照其广义和狭义的内涵将其分为系统结构和平台结构。在系统结构上，CIM主要是利用物联网这个媒介，将BIM与CIM的数据信息串联起来。建筑物的特征通过人为录入或者传感器传感信息到软件中，经过整合处理过的信息模型就集成存储了一个个区域的信息。建筑体量的特征单独存储太过于单一化，这个特点就注定了接下来发展的目标是将建筑体量的信息与其独一无二的地理信息资源集成在一起。BIM与GIS二者不可缺一。有BIM信息无GIS信息，等同于未被编码的产品，只能摆放在仓库无法上架；有GIS信息无BIM信息，就等同于先有了编码信息却无法搜索到相对应的产品信息。于是，BIM与CIM必须结合才能使效果最大化。两个信息系统要结合在一起，就需要利用IOT技术，通过计算机这个媒介，进而实现建筑信息的自动输入和输出。CIM的系统结构如图2.1。图2.1CIM系统平台在平台结构上，从使用者来说，分成了居民、企业、政府；从平台本身来说，分为感知、传输、数据处理、决策、应用等五个层次。感知层通过传感器、红外线扫描、激光扫描等技术来对物体的信息进行识别和存储；传输层即为感知层所得到的信息进行加密传输到系统的数据处理中心；数据处理层通过数据整合、分类处理再对数据进一步加密传到决策层；决策层的部门基于信息去做出相对应的决策，并将信息发放到不同的应用层；应用层即受众可以在在线平台或者移动端APP进行查看所需信息。CIM的结构平台如图2.2。图2.2CIM的结构平台2.3CIM的关系网CIM作为城市信息系统包含了城市生命体的所有信息，但因CIM理论在国内外均属于前沿理论，并且BIM发展还未完全成熟，所以对于CIM关系网的整合还是相对甚少。CIM现在在建筑信息和地理信息、环境信息的收集上已经在融合阶段，而对其他交通、经济、消防等专业的协同上还存在方向缺失。本文就专业不同，将CIM关系网等级做了分级和分析。一级：建筑、交通、环境、人文、消防二级：建筑（市政、道路、住宅、其他设施）交通（水运、航空、客运）环境（光照能耗、污水分析、植被管理、空气分析、天气预警）人文（旅游景区管理、娱乐设施管理、古迹管理）消防（街道消防、建筑消防、山区消防、设施消防）三级：市政（桥梁管理、其他项目）道路（路线设计、路线检修） 住宅（检修信息、物业管理）水运（海港管理、航线管理）航空（机场安防管理、航线管理、停机场管理）客运（公交车系统管理、高速系统管理、高铁系统管理、公共停车场系统管理）建筑消防（逃生通道管理、喷淋系统管理）下面以交通为一级关系往下展开CIM系统等级做示例，如表2.1CIM关系网-交通。表2.1CIM关系网-交通一级交通二级水运道路航空三级公交车系统管理公共停车场系统交通基础设施系统四级公交车公司信息发车信息实时信息站点信息路线规划信息停车场信息停车场位置开关状态车位信息交通界限交通岗位检查站2.4CIM技术应用的现状2.4.1CIM技术应用的国外现状国外对“数字城市”、“智慧城市”的研究比国内超前许多年。比如迪比克、纽约、芝加哥、西雅图、伦敦等城市，分别在智能化建设、物联网技术、传感检测、数据挖掘、数据管理方面进行了非常深入的研究，使用了各种类型的传感器、RFID（无线射频）技术，并与计算机信息技术等一起组成了智慧体系。又比如美国率先提出国家信息基础设施和全球信息基础设施计划[19]；欧盟提出“信息社会”计划，并确定了欧洲国家信息社会的应用领域；日本制定了《I-Japan2015战略》，将重心聚焦于将数字信息化技术融入生产生活等等[19]。早在2004年，德国的重要城市——斯图加特（Stuttgart）就经过该城市的规划管理部门多方面调研，确定了制作斯图加特市的VR研究和三维规划管理平台，是国外较为早期的CIM平台；2013年，新加坡重建局开始研究并建设新加坡的三维数据库、三维数据管理系统以及相关的应用，在系统内利用参数化建模等技术建设了数字化新加坡。在智慧城市建设中，每个国家都在尽力发展本国的CIM集成技术，不断完善符合自己国家发展的智慧城市平台，积极推进新兴技术取代传统技术的风潮，积极应用科技手段推进城市可持续发展，打造一个更加智能、更加绿色的智慧城市。图2.3斯图加特的数字城市效果图2.4.2CIM技术应用的国内现状BIM与CIM结合BIM是CIM的体量信息，也是支撑起数据的依附体。在CIM中，BIM是主要资源。无数个BIM模型信息整合在一起就构成了前文讲的狭义的CIM模型。在CIM中，BIM可以更好地对整个社区和社区群进行外部数据信息描述。现今国内在BIM与CIM结合方面已经度过探索阶段直接进入研究发展阶段。2018年11月，国家住建部将北京、雄安新区等城市列入CIM平台试点城市。2019年1月河北雄安新区已经全面推广CIM。所以BIM与CIM的结合在目前来说是CIM与所有技术结合中最为简单的一步。GIS与CIM结合GIS（GeographicInformationSystem,地理信息系统），是获取、存储、分析地理数据和空间信息的系统[5]，可以用于城市规划、设施管理、交通、电力、农业、能源和资源调查、环境评估等方面。BIM和GIS结合等同于地点信息和物体信息结合，将产品与编码结合，使建筑具有单一性。现今国内GIS的发展已经进入了稳步发展的阶段。我国的卫星定位和测绘方面的迅速发展直接导致了地理信息系统的发展进入了另外一个高速前进阶段。原先的GIS只在二维信息处理分析共享阶段发展，现在因与CIM融合，所以GIS也在往3DGIS方面发展。在3DGIS里面，通过激光扫描和倾斜摄影、点云扫描等技术，能直接反映地物周边真实情况。这也是实现CIM平台中地物点面对应的有力助力。在未来的目标中，3DGIS的发展是往(GSD)地球空间数据靠拢。IOT与CIM结合IOT（InternetOfThings,物联网），是将多种信息传感器例如无线射频识别（RFID）、红外线扫描、激光扫描、定位系统等传感得到的信息传输到互联网中[6]，通过网络平台来进行对产品或者物体的在线精准信息管理。IOT对CIM来说不再是同BIM、GIS一样被包含在CIM当中，而是融合交叉的关系。IOT为每个物品提供了单独的编码信息，并传输到CIM平台中。现在IOT在BIM的发展中已经起到了有效的帮助，许多建筑企业研发了自己企业的运维平台，通过无线射频识别、无人机传像和其他传感器对建筑物进行后期维护和前期检测。只要扩大现在的存储级别，融合BIM运维平台与CIM平台，即可将IOT从BIM带入CIM中。国内对CIM的政策2018年，我国开始正式提出CIM集成技术的研究与平台建设试点。紧接着陆续发布了相关政策条文，为CIM技术的发展做出部署。2019年12月底召开的全国住房和城乡建设工作会议，在部署2020年的九大重点工作任务时提出，要加快构建部、省、市三级CIM平台建设框架体系[17]。19年国家在广东、江苏、湖南、湖北等地率先开展CIM平台建设试点的实践应用，致力于推动CIM技术在城市规划建设管理及实现城市高质量发展方面发挥其重要作用，助力新型智慧城市建设，全面提升城市空间治理的精细化水平[18]。18-19年国家以及地区对CIM的相关政策整理归纳如表2.1。表2.1国内的相关政策时间政策内容2018年《住房和城乡建设部办公厅关于开展城市信息模型（CIM）平台建设试点工作的函》研究开展城市信息模型平台建设试点2018年《住房城乡建设部关于开展运用BIM系统进行工程建设项目报建并与“多规合一”管理平台衔接试点工作的函》（建规函〔2018〕32号）研究BIM系统建设与多规合一管理平台试点2018年《住房城乡建设部关于开展运用BIM系统进行工程建设项目审查审批和CIM平台建设试点工作的函》研究运用BIM系统审查审批与CIM平台建设试点2019年《国务院办公厅关于全面开展工程建设项目审批制度改革的实施意见》（国办发〔2019〕11号）提出“统一信息数据平台”。地方工程建设项目审批管理系统要具备“多规合一”业务协同、在线并联审批、统计分析、监督管理等功能，在CIM平台基础上开展审批，实现统一受理、并联审批、实时流转、跟踪督办[19]。以应用为导向，打破“信息孤岛”，2019年底前实现工程建设项目审批管理系统与全国一体化在线政务服务平台的对接，推进工程建设项目审批管理系统与投资项目在线审批监管平台等相关部门审批信息系统的互联互通[19]。2019年住建部《“多规合一”业务协同平台技术标准》有条件的城市，可在BIM应用的基础上建立城市信息模型（CIM）。应用体系可结合城市实际需求进行拓展。近期（至2020年）可应用虚拟现实（VR）、城市信息模型（CIM）、大数据技术，建立规划、建设、管理精细化应用模型。中远期（至2035年）可应用物联网、机器学习、人工智能技术，建立城市实时监控模型，智能响应城市服务需求。2019年国家发改委令第29号《产业结构调整指导目录（2019年本）》将CIM列为鼓励性产业2019年《雄安新区工程建设项目招标投标管理办法（试行）》（1）在招标投标活动中，全面推行建筑信息模型（BIM）、城市信息模型（CIM）技术，实现工程建设项目全生命周期管理。（2）招标文件应合理设置支持技术创新、节能环保等相关条款，并明确BIM、CIM等技术的应用要求。（3）雄安新区工程建设项目在勘察、设计、施工等阶段均应按照约定应用BIM、CIM等技术，加强合同履约管理，积极推行合同履行信息在“雄安新区招标投标公共服务平台”“河北省招标投标公共服务平台”“中国招标投标公共服务平台”公开。（4）结合BIM、CIM等技术应用，逐步推行工程质量保险制度代替工程监理制度。2019年《广州市城市信息模型（CIM）平台建设试点工作方案》建设CIM平台建设，坚持科技进步和管理创新相结合，普及和深化BIM技术在建设项目全周期的应用。2019年《南京市运用BIM系统进行工程建设项目审查审批和CIM平台建设试点工作方案》集成现有信息资源，探索建设CIM平台统一技术标准，加强数据信息安全管理工程建设项目BIM电子化报建和审查审批完成工程建设项目审批等系统对接加强制度建设2.5国内目前CIM的应用现阶段国内外的部分项目都开始应用CIM集成技术，但CIM产品的种类却五花八门。比如宁波规划馆虚拟现实中心、乌镇世界互联网大会项目、首钢智慧园区、数字新加坡等几个项目是使用伟景行集团的Citymaker平台建设的；重庆仙桃数据谷CIM平台、南通创新科技园CIM平台、青浦嘉悦别墅是使用鲁班的Cityeye软件建设的；抚州东乡、青岛地铁1号线、RoyHillIornOre矿业供水项目等项目是使用国地科技的艾三维软件建设的。目前我国使用较多的CIM软件也就是这三款。三款CIM产品的区别如表2.2。表2.2国内目前的CIM软件平台系列软件应用特色合作单位CitymakerBulderServerExplorerSdkConnectAutomesh一个平台不同面向对象软件独立开来清华大学研究院伟景行科技股份公司CityeyeBIM系列软件MOTOR一个平台不同面向对象软件独立开来同济大学上海鲁班软件股份有限公司艾三维实景建模系列市政交通系列协同管理系列水模拟分析系列建筑施工管理系列运维管理系列多个系列软件区分不同类型项目广东国地科技规划股份有限公司广州艾三维科技有限公司由于本论文使用的平台是Citymaker，所以接下来对Citymaker展开详细的介绍。2.5.1Citymaker平台简介伟景行科技有限公司是中国第一家CIM平台软件的服务供应商，Citymaker就是伟景行旗下的CIM平台产品，该产品是由清华城市规划设计研究院和伟景行联合开发，Citymaker的概念一经发布，就陆续得到了“十一五”国家科技支撑计划课题以及多个政府专项扶持计划的支持。Citymaker作为一个数字技术平台，包含了Builder、Server、Explorer、Sdk、Connect、Automesh等6个软件。系列软件的详细介绍如表2.3。表2.3Citymaker系列软件软件用途BUILDERCitymakerBuilder是一款三维空间信息数据生产系统。该生产系统采用了全新的数据组织管理技术，完全可以满足智慧城市建设及相关行业的所有需求。Builder采用了最新的FDB数据库的管理方式，对智慧城市建设中包含的所有类型的数据格式，所以将不同的模型导入软件后，Builder可以对不同类型的数据同时管理。SERVERCitymakerServer是城市数据级别的3DGIS服务聚合与发布平台，它以各种空间数据服务为对象，并使用新的空间索引机制组织数据、高效的流媒体压缩技术和网络传输技术，将三维空间数据快速的推送到系统应用终端，从而为海量的网络用户提供服务。EXPLORERCityMakerExplorer是一款三维数据浏览软件，可访问Builder创建的数据集和Server提供的3DGIS服务。CityMakerExplorer提供了多种3DGIS通用功能，包括三维漫游、特效展示、三维测量、输出视频及图片等功能。CityMakerExplorer具有良好的可扩展性，用户可通过CityMakerSDK扩展CityMakerExplorer的功能，用来满足更多应用需求。SDKCityMakerSdk（SoftwareDevelopmentKits）是CityMaker软件的二次开发包。CONNECTCitymakerConnect是一款能快速整合、优化三维场景的软件，能轻松生成三维PPT进行汇报演示或者一键VR进行沉浸式体验。AUTOMESHCityMakerAutoMesh是一款用于倾斜摄影技术逆向建模、修复模型以及二次开发的模型搭建软件，能将数据实时输入到平台，可以用来搭建城市中老旧建筑的信息模型。本章小结本章首先对前人的研究和结论研究和分析，进而提出了CIM的概念、结构、关系网，其次针对CIM技术目前国内外的应用情况，整理出目前国内对CIM技术的相关政策以及国外的应用情况。最后整理归纳了目前国内的CIM软件，详细介绍了Citymaker平台以及系列软件，为下一章的实例研究做好了准备。第三章CIM技术应用实践及案例探析3.1沙洲湖国际教育中心项目简介沙洲湖国际教育中心（又名张家港酒店）位于江苏省张家港市，项目名称为张地2015-A11号地块商业商务（办公）用房项目。基地位于张家港市城北生态科教区域内，东至一干河东路，西至沙洲湖景区，南至长兴路，北至鹿鸣庄酒店。基地濒临沙洲湖核心片区，拥有得天独厚的自然景观优势。与基地相邻的长兴路和一干河东路均为城市主干道，使基地拥有便利的交通条件。在基地旁边的江苏科技大学沙洲职业工学院校园景色十分优美，也为基地提供了非常好的景观资源。沙洲湖国际教育中心的用地面积约7078m2，为商业用地，用于酒店和办公建设；容积率为2.83，总计容建筑面积为20033.56m2，总建筑面积为24124.56m2，建筑密度为24.91%，绿地率为19.05%，规划建筑高度为51.30m，消防建筑高度为50.00m。该项目的总平面图如图3.1，项目效果图如图3.2。图3.1沙洲湖国际教育中心项目总平面图图3.2沙洲湖国际教育中心项目效果图3.2CIM集成技术在项目中的应用3.2.1决策阶段一个好的决策是建筑全生命周期稳定的定海神针，如果建筑决策正确且创新，会对建筑后期的控制造价和节约资源起到很好的推动效果，获得更好的建设效益。CIM技术在决策阶段中，可以利用虚拟模型去进行高精度的成本估算、总体规划等等，对比二维阶段，三维模型更能放大建筑设计中的问题，使决策者对后期的设计和施工能展开更综合地考虑。除此之外，管理者还可以通过模型中含有的数据信息来对周边环境以及基地进行分析，对决策起到辅助作用。该项目的周边环境分析见图3.3。图3.3沙洲湖国际教育中心周边环境分析3.2.2设计阶段在设计阶段，我们可以将传统的图纸转换动态的数据和多维的图形，更加直观地展示了项目建成后地效果。各个专业和机构在设计阶段可以通过信息模型进行良好地协作交流，尽早避免施工过程中的设计误区，提高设计效率，减少返工等不必要的施工成本。如图3.4，可以三维中可以直观看出机电与土建专业的碰撞。图3.4专业协同碰撞检查优化设计流程，提前创建数据源集在CIM中最难的不是搭建模型而是繁杂的数据的保存和传输问题。所以为了后续越来越多的数据更好的分类保管，我们首先需要创建数据源，在BUILDER界面右侧【资源目录】中选择【创建数据集】，选择创建类型和存储路径等。创建数据源如图3.5。图3.5创建数据源创建数据源与数据集之后为了区分模型中的图层，我们继续创建数据的要素类，将模型按照不同类别进行定义其要素，比如如果一个区域中包含建筑、交通、绿化、水系等类型，我们就可以创建以上类型的要素类。创建要素类如图3.6。图3.6创建要素类当项目创建完了要素类之后，设计阶段的准备工作就完成了。创建数据源集是设计阶段最初也是最重要的一个步骤。这个步骤与现阶段BIM阶段的数据样本类似，但是在CIM平台中的数据库对数据格式的包容性更强，优化了原先模型初始的设计流程。实现设计阶段项目参与各方的协同工作现有项目设计过程中专业和专业之间、甲方和乙方之间缺乏一定的协同交流，又加上不同职能部门的职责有所差异、传递信息的滞后性等问题，信息开环和信息孤岛的问题。在CIM平台中，设计师可以进行数据库的管理，随意导入和导出数据集供同专业或不同专业进行其他设计工作，如图3.7；信息管理者可以随时更新设计师的项目数据并发布数据服务，如图3.8；甲方或第三方如果有需要可以在线加载管理者上传的实时网络工程，在线调出项目数据模型，如图3.9。近些年，国家致力于落实“多规合一”政策，而利用CIM平台，将平时不同专业的模型数据整合在数据库，可以落实“多规合一”政策的落地。因为CIM仍然具备协同性，所以能够促进不同专业和多方之间的协作交流，同时也让项目的不同参与方可以同时工作，比如在施工阶段，甲方、乙方和监理方都可以通过CIM平台监测项目的进展。图3.7数据管理图3.8发布数据服务图3.9在线查看数据模型设计阶段同时分析多种功能设计阶段，最重要的是提前分析项目的多方面建筑功能，CIM集成技术让分析功能变得更动态化和更直观。项目的交通分析平台分析得车辆、人群、后勤、商务的最佳出入口，交通分析如图3.10。图3.10交通分析项目的入库停车流线平台分析得车辆入库的最佳流线，入库停车流线分析如图3.11。图3.11入库停车流线分析项目的消防分析平台分析得最优市政消防、基地消防以及消防登高场地，消防分析如图3.12。图3.12消防分析项目的绿地分析平台分析得绿地设计得绿地率如图3.13。图3.13绿地分析项目的尺寸分析该项目的尺寸分析如图3.14。图3.14尺寸分析项目的高程分析平台分析得该项目的点位高程如图3.15。图3.15高程分析项目的日照分析平台分析得该项目的日照分析如图3.16。图3.16日照分析结合GIS模型正向设计BIM正向设计是建筑三维设计取代二维设计的最终目标。BIM正向设计在BIM模型建设中，我们通常是只对BIM单体——建筑进行高精度的模型设计，但一个建筑单体不可能脱离周边宏观地理环境带来的影响。GIS的主要功能是各种空间查询和分析，所以在BIM全生命周期中，GIS的作用非常大，在前期既可以进行BIM模型的空间分析，在项目运维阶段也可以进行BIM模型的空间查询。现阶段我们市场上经常采用一些相对于简单的软件进行地形设计，对比GIS地形建模，前者的精度和准度都相对较低。所以结合GIS地形模型进行BIM正向设计可以得到地形和建筑两者的高精度模型。3.2.3施工阶段施工阶段中，CIM集成技术让施工与监测更加高效。可视化模型减少设计与施工的交接速度在CIM中，将设计阶段设计整理好的建筑模型以及地形模型调出来，可以任意指定场景、动态对象以及飞行轨道，将节点突出或者宏观了解项目的整体。可视化模型大大减少了设计阶段与施工阶段之间的协同交流时间成本。在CitymakerConnect中，我们通过动态对象模拟指令进行三维模型的动态观察，如图3.17。图3.17动态对象模拟IOT技术促进智慧工地发展IOT技术使建筑工地减少了人力成本，传感器与无人机操控等信息传输工具有利于项目管理人员对现场实际情况的把控，再加上系统和传感器的工具可以进行24小时现场监测，促进项目在施工阶段的远程化管理。3.2.4竣工验收阶段通过CIM模型，竣工验收人员可以调出施工过程中的所有审批数据，根据模型和对应的节点数据，直观地掌握工程概况。这样既有利于整体把握工程的安全性也能针对局部进行细致验收。竣工验收人员可以使用CIM软件中的出图工具将CIM模型中的图纸与报表出图以致备案存档。出图指令点击后，选择存储位置，可以调整图像的大小，如图3.18。图3.18出图功能3.2.5运维环节由于CIM平台不仅仅存有建筑设备信息，同时可以输入人文信息。所以利用CIM平台，我们不仅可以用来监测设施的运行情况，同时可以利用CIM技术对安防、居住人员、风景园林等方面进行管理。物业与建设单位在CIM平台中，可以在线随时选择打开网络工程，输入CEP网络路径打开具有权限的CIM模型，获取相对应的CIM模型，从而得到需要的数据。网络工程加载操作如图3.19图3.19网络工程加载本章小结本章首先介绍本论文的案例沙洲湖国际教育中心项目，其次介绍了案例使用的平台Citymaker中的相关软件，最后介绍了CIM集成技术在该项目中能如何应用，以此类比在工程项目建设中CIM集成技术的应用点。第四章CIM集成技术的拓展分析4.1CIM的应用优势4.1.1无缝整合多个信息端,优化项目管理流程一个建筑工程同时有多个信息参与端，各个参与端在合作上需要一定的协作交流。通过CIM平台,甲方、乙方、监理方可以远程在线沟通,提高了沟通效率以及减少了沟通中产生的成本。通过一个平台多个端口，我们既可以免去往前的实地开会等管理步骤，还可以通过物联网技术以及云计算技术等监控工程管理运行的各项重要信息，实现工程的智慧化、动态化管理。4.1.2物联网技术提高了项目的感知水平物联网技术融合在CIM平台中能够对建筑施工中的设备运行和生产生活进行动态监测，通过对数据的分析和归纳整合能够实现空间联动。空间联动可以早点发现施工过程的风险，尽早发布风险预警。同时在运维阶段，物联网技术同样可以检测设备运行状态，进行远程设施管理。4.1.3降低数据管理成本对比原先子技术中专项管理的数据库，CIM平台将多种不同格式的数据汇总归纳在同一个数据库中节省了不同数据的数据管理成本。在CIM平台中，不仅可以管理建筑信息还可以管理地理特征数据、人文数据以及其他的一些动态数据，并且利用云计算进行空间分析，减少了团队协作带来的时间成本，降低了数据管理产生的成本。4.1.4城市可视化CIM集成技术将地质信息模型、建筑信息模型、基础设施模型等集成在一起，利用一云多端功能，不仅可以使所有实体对象在空间维度中实现三维级别的可视化，并且支持区域服务信息可视化。4.1.5提高城市规划水平CIM集成了人文、经济、自然、建设、安防等专业之后，城市规划部门可以在CIM平台上拥有权限对城市进行时间段的城市规划模拟。传统的城市规划需要人为收集大量数据并经过多次考察后再进行决策。但在CIM平台上，已经集成了不同专业协同的数据，包括经济、环境等等。再将BIM与GIS将信息融入到CIM中后，城市规划师可以通过改动模型在平台上三维模拟建筑区位的变化，对整个城市区域探讨该方案的城市规划合理性。4.2CIM集成技术目前的不足现阶段的CIM在城市中的实施较为单一化、分散化、固有化，数据的交流和信息的储存利用无法规范。并且，国内现有使用信息模型的许多工程还仅仅只停留在BIM这单一技术上，并没有与其他技术相结合，形成一个自组织，自适应并且具有进化功能的生命体。CIM系统是对BIM、3DGIS、互联网、大数据等新一代信息技术的集成和提升，国内对于CIM的研究还非常缺乏，目前还没有城市是完全基于CIM这一技术上进行规划、发展和转型的。这表明CIM集成技术在现阶段的应用研究以及实践上仍存在一定的问题。首先，CIM作为一个城市级别的技术，所需要的储存容量极其之大。目前的国内的CIM技术还不足以支撑一个城市的全部数据。其次，CIM集成技术在包容性方面还有待加强。市面上的建模软件过于泛滥，最终的产品格式不同，如何将不同的格式汇总到一个平台是CIM平台开发需要考虑的一大问题。最后，政府部门需要加紧制定关于CIM的规范制度以及引导制度。在审批管理程序和规则方面做到统一，并制定出信息呈现的内容方式，同时明确人们访问的管理权限，保证CIM技术的安全性。4.3CIM集成技术未来发展分析CIM集成技术的未来不仅需要建筑信息模型、地理信息模型和物联网技术单独深入创新发展，同时需要平台不断将多种技术之间的融合做到更好，才能发挥CIM的真正功能。在运用CIM技术时，管理者必须掌握好信息之间的流动和使用。信息是CIM集成技术中最重要的内容，提取到有效的信息和输入有效的信息到平台上并借助相关的软件虚拟信息模型是前提，然后利用系统中的模型信息对各行各业进行指导和预测是CIM技术的未来发展趋势。如今，对比相对完善的单体技术，比如BIM技术、GIS技术，我国CIM技术仍然处在初级阶段。人们对于城市信息模型技术的认识还在不断更新。因此，为实现智慧城市的美好愿景，使CIM集成技术在我国智慧城市建设过程中健康发展，更有效地开展CIM集成技术的应用领域，我认为应做好以下几点。首先，做好各个政府管理部门和社会机构之间的协同工作。机制是创新发展的前提，如何创新城市各部门之间的运作机制，打通相关的连接工作是我们首先要考虑的。其次，改革城市的信息数据收集、归纳工作，利用先进的信息技术构建出全面、立体的信息网络工程，搭建一个城市级别的数据库。再次，加大投入虚拟技术与实时模型交互方面的技术研发，并统一相关数据交互的接口。最后，制定出规范化的制度，在审批程序和规则方面做到统一和简化，同时明确人们访问的管理权限，保证CIM技术的安全性。本章小结本章主要先讨论了CIM在工程项目中的应用优势，其次讨论了CIM集成技术在当前的不足之处，最后分析了CIM集成技术的未来发展趋势。第五章结论与展望5.1结论本文以沙洲湖国际教育中心项目为案例，通过导入数据到CITYMAKER系列软件得出结论如下：一是在决策阶段中，使用CIM集成技术可以综合考虑地形地势与房屋承重之间的关系，更加节约资源成本。二是在设计阶段，使用CIM技术，从二维到三维，利用模型提高不同专业和甲乙方之间的协作交流效率。同时利用GIS技术进行空间分析。三是在施工阶段，可以利用传感器、无人机以及RFID等技术对施工进度进行监控，早日实现无人工地、智慧工地。四是在竣工验收阶段，通过CIM集成模型直接计算展示出所有需要的数据，加快竣工验收的速度提高了效率。五是在运维阶段，CIM模型为物业管理、设备管理、安防、风景园林等方面提供了技术保障和支持，模型实现动态的信息输入和输出，实时融合各个专业的信息。5.2展望进入大数据时代以来，全球各地都积极投入了科技创新的浪潮中，积极研究快速发展的新科技。数字孪生技术是全球十大科技技术趋势的其中一项，其将物理世界一比一地传感到网络虚拟世界，使之帮助物理世界发展避免弯路和浪费。充分利用大数据平台三维模拟未来的城市规划成为了我们向中国化数字城市发展的捷径。未来CIM集成技术是智慧城市建设成功的必经之路。为了更好地建设智慧城市，我们需要不断推进软件和硬件的同步发展，不断拓展智慧城市的集成领域，在深度和广度上推进CIM集成技术。所以，在进行智慧城市建设的过程中，必须搭建CIM平台，积极利用CIM技术推动我国智慧城市发展的进程，推动我国可持续发展的城市建设，并利用城市信息模型技术来更好地为人们的智能生活提供优质服务。参考文献[1]JasonD,Lucas.AnIntegratedBIMFrameworktoSupportFacility.ManagementinHealthcareEnviro