CIM技术在城市地下空间建设管理中的应用

发布时间:2022-01-19

导读

合理开发利用城市地下空间,是优化城市空间结构和管理格局,促进地下空间与城市整体同步发展,缓解城市土地资源紧张的必要措施,对于推动城市由外延扩张式向内涵提升式转变,提高城市综合承载能力,改善城市环境,建设现代化宜居城市具有重要意义。


01 背 景

2021年6月,浙江省发文要求加强城市地下空间开发利用规划,建立健全有效的管理制度,加速构建城市地下空间公共信息管理平台,利用大数据、云计算、人工智能等手段推进空间利用最大化,城市治理现代化,将城市发展从以往的平面外扩式升级为立体空间纵向发展,探索将综合管理信息平台与CIM基础平台深度融合,扩展完善实时监控、模拟仿真、事故预警、管理决策等功能。
本文结合宝略已有的地下空间实施经验,探索并建立了一套城市地下空间CIM管理平台,为合理开发利用城市地下空间提供有效管理手段。

02 地下空间CIM实施概况

2.1 地下空间多源数据建设
为推进浙江省“地下空间一体化”建设,实现地下空间的科学化、精细化和智能化管理,建立了城市地下空间CIM管理平台,平台采用CIM技术,围绕城市地下空间基础设施的信息采集、建库、利用和可视化管理为中心,建立城市地下空间“一张图”,构建地下空间高水平开发、高质量利用、高效率治理的现代化城市地下空间发展新格局。地下空间数据包括地质、地下管线、地下管廊、地下停车场和人防空间、地下轨道交通等不同类型的数据。
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图1  地下空间多元化数据

2.2 城市地下空间 CIM管理平台实施
城市地下空间CIM管理平台的建设主要基于BIM技术、SLAM技术、倾斜摄影测量、贴近摄影测量技术,获取大量地下空间多源异构数据,并基于GIS技术实现多源数据的融合与管理。基于CIM技术,以“1+1+N”构架为建设思路,建城市地下空间数据资源中心地下空间CIM管理应用平台,实现地下空间的“一图统览”。同时基于地下空间数据,实现地下空间的“人防空间智慧化管理”,“地下市政管线的精细化管理”和“地下空间的有序开发管理”和“智能化物联感知管理”。

03 地下空间CIM管理平台建设

3.1 地上地下一体化,实现长效精细管理
为了实现城市地下空间的精细化管理,建立城市地下空间CIM管理平台,基于CIM技术,BIM技术、SLAM技术、倾斜摄影测量和贴近摄影测量技术,实现地上和地下部分空间数据的1:1可视化还原,实现地质、城市地下市政管线、地下停车场、地下人防、地下廊道和地下交通枢纽等重要地下空间基础设施的三维可视化集成管理,建立城市地下空间二、三维数字化档案和地上地下一体化的三维可视化管理系统,形成完整的城市地下空间开发利用的重要数据底座,并建立长效数据更新机制,真正实现城市空间数据“一张图”。
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图2 地下空间可视化

3.2人防空间可视化,全要素掌控和管理
利用SLAM移动测量技术,实现人防空间全要素信息获取,将人防工程建筑内的机电设备、防护设备、战时通风设备、内部环境调节设备、门禁、照明、电视监控、综合布线集成到一个统一的平台,实现人防区域的隐患排查工作。同时通过BIM技术和AR技术,实现人防平时和战时的动态变化对比,从而保障战时、突发事件和人防防灾抗灾的应急使用。

● 人防信息全面获取
利用SLAM技术,获取人防空间信息,包含但不仅限于人防功能分区、人防地下出入口位置、重点人防设备分布等多种信息。地下人防空间三维可视化的表达有效地弥补了二维矢量数据无法三维分层表达的弊端。
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图3 人防地下室信息化管理

 人防平战转换模拟
平战转化模拟是通过BIM、热力图、VR等技术进行平战转换的同屏比对。通过平时、战时的人防BIM模型比对,全面掌握人防地下室“平转战”的空间调整、管线拆改、物质调配等信息,实现人防平战转换的精细化管理。
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图4 人防BIM平战转换
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图5 AR平战转化模拟

● 人防战时智慧管理
通过人防工程物联网设备的接入,包含高清摄像头、停车位感应管理、出入口状态等,实时获取人防工程的感知数据,从而对战时的状态进行一定的预判。利用BIM模型,可以进行人防空间的人员疏散模拟,有效判断该人防区域的疏散能力。通过人防出入口高清摄像头人脸识别能力,精准统计进入该人防单元的人员数量,有效调配周围人员在战时状态下的隐蔽分区等,真正实现人防战时智慧管理。
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图6 基于BIM技术的人防空间疏散模拟

3.3 地下管网动态更新,完善监督管理体系
城市地下管线是城市“生命线”,是城市基础设施的重要组成部分,是城市能量输送、物质传输及信息传递的重要载体,更是城市管理及决策的重要基础。利用城市地下空间CIM管理平台,针对现有的管线库资料,对地下管线进行三维可视化表达。在日常的管理中,建立相应的管线更新机制,保证管线数据的准确性。
通过CIM管理平台全方位涵盖管线普查、综合规划、方案设计、动态更新、应急决策等内容,需落实各方市政管线设施管理单位的更新责任,加强城市地下市政基础设施全生命周期管控,建立信息动态更新机制,确保CIM管理平台数据的实时更新。
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图7 部分应用功能示意

3.4 BIM全流程管理,空间数据集成透明
对城市地下停车场和人防工程等地下空间设施,建议在设计和施工过程中积极采用BIM技术进行施工图审查和竣工验收审查,尤其是新建设的城市地下空间重点项目。采用SLAM扫描获取的点云数据和BIM模型数据对比的方式,查看地下室的整体施工精度,根据竣工SLAM数据调整施工BIM模型,保证BIM竣工模型的准确性,同时建立好的地下BIM模型也会集成到CIM管理平台中,以保证CIM数据的现势性。最终基于BIM模型实现地下空间的全流程监督和管控。
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图8  地下停车库BIM模型
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图9 SLAM和BIM模型对比

3.5 全方位物联感知,掌握地下空间动态
城市地下空间的状态,可通过集成智慧化的物联传感设备进行实时感知,大幅度提升地下空间开发利用效率。
近年来,现有的地下空间开发建设中,加大了智能化的投入,通过各种智能设备的接入,可以有效管理地下空间。例如通过接入停车场管理系统,对城市地下停车数量进行实时监测,有效引导城市车辆停车;通过城市地下综合管廊内的温度监测设备,实时感知电缆温度防止火灾;通过温、压、流监测设备,实时感知管道水流、水压、流向和液位等多种数据,有效避免喷漏。多样化的IoT设备,使更多的地下空间感知数据实现了同步及远端控制,以达到对地下空间管理决策更科学,管理更有效,城市更智慧的目的。
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图10 智慧停车场物联网设备示意


04 总结

在城市数字孪生,智慧化管理改革的大背景下,如何通过技术融合创新的方式解决城市地下空间管理的痛点和难点将是提升城市核心竞争力的重要途径。利用CIM技术、BIM技术、SLAM、倾斜摄影测量、AI、物联网、云服务等多种技术融合应用,形成了一套全生命周期城市地下空间动态管理解决方案,打造了一个管理集成化、服务精益化、运营智能化、预警可视化的城市地下空间管理五星样板案例,实现地下空间的有效管理,为城市地下空间规划、建设、运行提供全方位的技术服务与支撑 ,保障“一张蓝图”在国土空间用途管制和数字化管理中的全面落实。


END


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