深圳市全市域CIM地下空間平臺(tái)建設(shè)及應(yīng)用

金典琦   張  會(huì)   曾文華   呂江波

深圳市城市公共安全技術(shù)研究院有限公司

隨著我國(guó)城市化發(fā)展的不斷加速，地下綜合體、地下交通樞紐和地下管廊等地下空間設(shè)施不斷涌現(xiàn)，對(duì)地下空間開發(fā)利用的需求也達(dá)到了前所未有的高度。城市發(fā)展由大規(guī)模增量建設(shè)轉(zhuǎn)為存量提質(zhì)改造和增量結(jié)構(gòu)調(diào)整并重，從“有沒(méi)有”轉(zhuǎn)向“好不好”，進(jìn)入了城市發(fā)展新的歷史階段。新階段，不少城市地下基礎(chǔ)設(shè)施超期服役，地下空間安全風(fēng)險(xiǎn)與日俱增。加之城市地下空間隱蔽性強(qiáng)，底數(shù)難摸，是城市建設(shè)和管理的短板，也是難點(diǎn)和痛點(diǎn)。

當(dāng)前全國(guó)地上CIM建設(shè)如火如荼，地下CIM建設(shè)尚未引起重視，尚處于小范圍、單一地下要素試點(diǎn)應(yīng)用探索階段。深圳市以先行示范標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)智慧城市和數(shù)字政府建設(shè)，堅(jiān)持基于BIM精細(xì)化建模的CIM平臺(tái)建設(shè)路線，大力推進(jìn)數(shù)字孿生城市建設(shè)。深圳市充分考慮到地下CIM建設(shè)的復(fù)雜性，在全國(guó)率先開展“全市域、全要素、全周期”地下空間CIM建設(shè)和應(yīng)用。從地下空間頂層設(shè)計(jì)、政策機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、數(shù)據(jù)匯交、平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用場(chǎng)景等方面統(tǒng)籌推進(jìn)CIM地下空間建設(shè)工作，為實(shí)現(xiàn)“看得見的地下空間，守得住的城市安全”，貢獻(xiàn)深圳經(jīng)驗(yàn)。

按照“應(yīng)用為王、自主可控、業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、共建共享”原則，綜合應(yīng)用“GIS++BIM+IoT”技術(shù)，匯聚城市供排水、燃?xì)?、電力、長(zhǎng)輸油氣等地下管線以及地質(zhì)鉆孔、地下隧道、地下大型綜合體等數(shù)據(jù)，形成“地下空間一張圖”。建設(shè)CIM地下空間平臺(tái)，選擇長(zhǎng)輸油氣管道保護(hù)智能監(jiān)管、城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿辣Ｗo(hù)智能監(jiān)管、數(shù)字化勘察和道路占道開挖等場(chǎng)景開展示范應(yīng)用，聚焦地鐵五期、深汕糧庫(kù)、春風(fēng)道等重大項(xiàng)目開展應(yīng)用推廣，打造以BIM/CIM為核心的統(tǒng)一地下城市數(shù)字底座，努力實(shí)現(xiàn)“看得見的地下空間、守得住的城市安全”。

1. 制度標(biāo)準(zhǔn)先行，實(shí)現(xiàn)城市地下空間信息的安全與共享

建立CIM地下空間平臺(tái)建設(shè)應(yīng)用工作機(jī)制和地下空間數(shù)據(jù)匯交制度，明確數(shù)據(jù)匯交、管理、共享工作規(guī)則及責(zé)任單位，壓實(shí)各方主體責(zé)任，提高匯交數(shù)據(jù)質(zhì)量。制定完善地下空間數(shù)據(jù)建庫(kù)、共享相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。編制完成地下空間數(shù)據(jù)系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

2. 匯聚地下空間數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)一的地下空間數(shù)據(jù)底板

構(gòu)建地下空間數(shù)據(jù)資源目錄體系，細(xì)化相關(guān)部門和單位的匯交工作職責(zé)，明確地下管線在規(guī)劃、建設(shè)、竣工驗(yàn)收等階段監(jiān)督機(jī)制和匯交要求，匯聚地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)，開展地質(zhì)三維建模工作。

3. 打造信創(chuàng)安全的CIM地下空間平臺(tái)

深圳市CIM地下空間平臺(tái)建設(shè)與CIM地上平臺(tái)統(tǒng)籌規(guī)劃和建設(shè)，按照CIM地上下一體化實(shí)施方案同步推進(jìn)，打造以GIS+BIM+IoT地下空間模型融合、多用戶開發(fā)門戶、多租戶機(jī)制體系、物聯(lián)網(wǎng)模塊、數(shù)模同步融合與渲染、北斗網(wǎng)格碼、地理智能、信創(chuàng)適配為主要特點(diǎn)的CIM地下空間平臺(tái)，為各部門全場(chǎng)景、全要素深入開展CIM+應(yīng)用提供支撐。

對(duì)CIM底層進(jìn)行全面信創(chuàng)化改造升級(jí)，初步建成深圳是CIM地下空間平臺(tái)（見圖1），為試點(diǎn)應(yīng)用提供二三維數(shù)據(jù)一體化融合、三維建模與模型分析、三維專業(yè)分析與評(píng)價(jià)等功能服務(wù)。

4. 開展試點(diǎn)應(yīng)用

（1）開展數(shù)字化勘察應(yīng)用試點(diǎn)

融合物聯(lián)感知等新一代信息技術(shù)，提升工程勘察數(shù)據(jù)采集智能化水平。選取新建重點(diǎn)工程項(xiàng)目，通過(guò)數(shù)字化勘察獲取多類型工程地質(zhì)勘察資料數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不同層次、不同粒度的三維地質(zhì)模型構(gòu)建、可視化展示和專業(yè)分析。推動(dòng)工程勘察數(shù)據(jù)在工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等各階段的深度共享，加強(qiáng)工程勘察質(zhì)量監(jiān)管，提高勘察成果準(zhǔn)確性，達(dá)到節(jié)約工程勘察成本及縮短工程工期的成效。

（2）開展建設(shè)工程三階段風(fēng)險(xiǎn)管控試點(diǎn)

協(xié)同市建設(shè)工程智能監(jiān)管平臺(tái)，在城市道路隧道、地下軌道交通、輸水隧洞等重大工程，開展三階段安全風(fēng)險(xiǎn)管控試點(diǎn)應(yīng)用，監(jiān)督重點(diǎn)開發(fā)片區(qū)和重大工程施工三個(gè)階段（施工前、施工中、施工后）的安全風(fēng)險(xiǎn)管控工作，施工前做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估，施工中加強(qiáng)動(dòng)態(tài)管控，施工后做好持續(xù)監(jiān)測(cè)（見圖2）。提升全市重大地下工程安全監(jiān)管能力，強(qiáng)化地下工程建設(shè)與周邊環(huán)境安全保障。

（3）開展道路占道開挖綜合管控試點(diǎn)

集成片區(qū)地下管線及地下全要素?cái)?shù)據(jù)成果，實(shí)現(xiàn)道路管線開挖信息提取與核查、線上會(huì)簽、開挖審批等功能，構(gòu)建三維動(dòng)態(tài)的城市地下管網(wǎng)空間分布和針對(duì)道路占道開挖全流程的管控體系。打通占道開挖過(guò)程中各部門“信息壁壘”，提高道路占道開挖全過(guò)程數(shù)據(jù)支撐與綜合管控能力。

（4）長(zhǎng)輸油氣管道保護(hù)智能監(jiān)管試點(diǎn)

對(duì)長(zhǎng)輸油氣管道、高后果區(qū)地上下環(huán)境設(shè)施進(jìn)行二三維建模，對(duì)城市生命線自身風(fēng)險(xiǎn)和次生衍生風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。同時(shí)結(jié)合地下空間平臺(tái)的數(shù)據(jù)融合能力，接入前端感知監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的研判預(yù)警，進(jìn)行有效的應(yīng)急處置信息推送。

（5）城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫€保護(hù)智能監(jiān)管試點(diǎn)

結(jié)合城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫€主管部門、運(yùn)營(yíng)企業(yè)、建設(shè)項(xiàng)目主管部門及五方主體責(zé)任等現(xiàn)實(shí)需求，對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫€進(jìn)行二三維建模，同時(shí)結(jié)合地下空間平臺(tái)的數(shù)據(jù)融合能力，接入全市在建工地?cái)?shù)據(jù)信息進(jìn)行耦合疊加，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)監(jiān)管的安全風(fēng)險(xiǎn)研判、城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫€保護(hù)、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

1. 創(chuàng)新地下空間數(shù)據(jù)共享機(jī)制

全面梳理深圳市地下空間數(shù)據(jù)匯交、數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)共享等方面問(wèn)題，以CIM平臺(tái)建設(shè)為抓手，建立地下空間多部門聯(lián)合工作架構(gòu)，形成推動(dòng)CIM地下空間平臺(tái)建設(shè)應(yīng)用的工作合力，針對(duì)深圳市當(dāng)前城市地下空間管理機(jī)制體制堵點(diǎn)提出監(jiān)管抓手，完善地下空間數(shù)據(jù)匯交制度。進(jìn)一步明確數(shù)據(jù)匯交、管理、共享工作規(guī)則及責(zé)任單位，壓實(shí)各方主體責(zé)任，提高匯交數(shù)據(jù)質(zhì)量。新建深圳市地下管線和地質(zhì)數(shù)據(jù)2個(gè)地方標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一各權(quán)屬單位數(shù)據(jù)匯交標(biāo)準(zhǔn)。

2. 以用促建，在城市地下空間風(fēng)險(xiǎn)管控深化應(yīng)用

深圳市地下空間開發(fā)強(qiáng)度大，風(fēng)險(xiǎn)大，多條線性工程存在交叉、并線關(guān)系，協(xié)同難度大。為切實(shí)解決當(dāng)前緊迫地下空間風(fēng)險(xiǎn)，選取地下工程三階段風(fēng)險(xiǎn)管線、燃?xì)夤艿辣Ｗo(hù)、長(zhǎng)輸油氣管道保護(hù)、道路占到開挖等場(chǎng)景，充分匯聚地下管線、周邊地質(zhì)、老舊建筑、周邊施工擾動(dòng)等數(shù)據(jù)，接入物聯(lián)感知數(shù)據(jù)，依托深圳城安院多年來(lái)城市安全領(lǐng)域?qū)I(yè)積累，建立地下工程全風(fēng)險(xiǎn)要素動(dòng)態(tài)管控，輔助風(fēng)險(xiǎn)綜合研判和提前預(yù)警。

3. 打造專業(yè)、靈活的CIM地下空間平臺(tái)

城市地下空間CIM平臺(tái)對(duì)專業(yè)性要求較高，我們采用地學(xué)精細(xì)建模和高效建模技術(shù)，構(gòu)建更加專業(yè)和精準(zhǔn)的地質(zhì)體、鉆孔、管線、構(gòu)筑物等多種模型；集成多種基于災(zāi)害鏈的仿真模型，支撐盾構(gòu)施工動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、油氣管道爆炸后果分析、道路占到開挖分析等專業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景；采用云原生GIS技術(shù)體系和微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)，構(gòu)建平臺(tái)“多租戶”模式，向行業(yè)用戶和區(qū)級(jí)用戶提供靈活、便捷、高效的應(yīng)用支撐能力。

4. 全面實(shí)施信創(chuàng)適配，保證數(shù)據(jù)安全

依托深圳鵬城云腦，采用信創(chuàng)技術(shù)路線，基于自主可控的跨平臺(tái)GIS內(nèi)核，適配（國(guó)產(chǎn)鯤鵬芯片、麒麟V10操作系統(tǒng)、崖山數(shù)據(jù)庫(kù)等）信創(chuàng)和國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟件，從根本上解決核心技術(shù)“卡脖子”“受制于人”等問(wèn)題。構(gòu)建覆蓋多端、穩(wěn)定高效、安全可信的CIM地下空間平臺(tái)。

1. 建立地下空間CIM建設(shè)和應(yīng)用工作機(jī)制，建立地下空間數(shù)據(jù)匯交制度

進(jìn)一步明確數(shù)據(jù)匯交、管理、共享工作規(guī)則及責(zé)任單位。構(gòu)建地下空間數(shù)據(jù)資源體系，編制地下空間CIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，夯實(shí)城市地下空間數(shù)據(jù)底板。

2. 推動(dòng)地下管線數(shù)據(jù)采集、管理和共享應(yīng)用全周期數(shù)字化管控

在地下管線數(shù)據(jù)采集階段，完善機(jī)制落實(shí)覆土測(cè)繪，對(duì)地下管線數(shù)據(jù)質(zhì)量實(shí)行源頭管控，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)地下管線工程全流程數(shù)字化管理；建立管線數(shù)據(jù)匯交監(jiān)督機(jī)制、黑名單機(jī)制、數(shù)據(jù)匯交標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)新建管線在規(guī)劃、建設(shè)、竣工驗(yàn)收各階段以及存量管線補(bǔ)測(cè)、補(bǔ)繪、普查的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化匯交；開展全市地下管線數(shù)據(jù)運(yùn)維治理服務(wù)，為 CIM 地 下平臺(tái)、行業(yè)主管部門和權(quán)屬單位提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

3. 探索工程勘察數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑，加強(qiáng)勘察作業(yè)質(zhì)量監(jiān)管

一方面降低重復(fù)勘察造成的資源浪費(fèi)，另一方面縮短建設(shè)周期，降低大量資源投入；推進(jìn)城市工程建設(shè)資源重組，縮短建設(shè)周期，降低投資成本，提高建設(shè)質(zhì)量，為城市生命線和重大工程建設(shè)提供安全保障。

4. 打穿 CIM + 地下空間風(fēng)險(xiǎn)管控應(yīng)用點(diǎn)

在城鎮(zhèn)燃?xì)狻㈤L(zhǎng)輸油氣管道保護(hù)應(yīng)用方面，通過(guò)三維可視化和定量分析模型，定量分析管道事故后果，解決周邊風(fēng)險(xiǎn)“看不清”、風(fēng)險(xiǎn)后果“想不到”問(wèn)題；精準(zhǔn)應(yīng)急救援?dāng)?shù)字化輔助支撐，解決救援“不科學(xué)問(wèn)題”，提升地下管線安全保護(hù)及監(jiān)管智能化水平，有效遏制管道事故多發(fā)頻發(fā)勢(shì)頭。在重大工程風(fēng)險(xiǎn)管控方面，升級(jí)地下工程建設(shè)安全監(jiān)管信息化工具，實(shí)現(xiàn)城市級(jí)、行業(yè)級(jí)、項(xiàng)目級(jí)多層級(jí)全透明可視化風(fēng)險(xiǎn)揭示與監(jiān)督。規(guī)范地下工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)管控流程和動(dòng)作，以信息化應(yīng)用要求倒逼行業(yè)規(guī)范化實(shí)施全過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)管控。強(qiáng)化建設(shè)單位安全主體責(zé)任，同時(shí)增強(qiáng)其對(duì)工程周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別、預(yù)防、控制和應(yīng)急響應(yīng)能力。