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智慧城市之建筑流派1:从BIM、GIS、CIM到定义城市

发布于:2022-12-26 09:00:08
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本文来源:微信公众号gh_176188fea1b3  更多文章请关注公众号!

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一个会上两派斗争的很激烈:规划口与建筑口。还有第三派则是计算机背景的,不知道发生了什么。这是智慧城市最常见的争议,本系列文章就专门研究智慧城市的建筑空间相关问题。空间资产概念兴起

按《智慧城市的设施运营管理浅析》,“城市”到底是什么?这是一个极其重要的问题,这是对于CIM之City核心词的定义,但实际上从来都没有统一过。城市的复杂度之高,可以说是千人千面,盲人摸象。我们首先探讨这些最基本的定义,这是智慧城市的管理对象和实体,极其重要,只有搞清楚这些最基础的概念,才能搞清楚智慧城市的建筑侧面。

定义城市

城市概念很宽泛,难以定义,我们倒是可以很精准定义既有的城市基础设施包括什么:建筑+市政。很清晰的一个结构,以建筑地块为界,里面是建筑,外面是市政基础设施。

那么我们只要对建筑和市政进行定义就完成了城市定义的基础部分,然后再将两者组合起来定义其逻辑关系。这就是我们关心的城市定义。

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建筑与市政的界限也是极为清晰的,但这并不为人所知,只有专业人士眼里才是极为清晰的。图中这个井盖下面的表头就是两者的界限所在,以此为界,各管一摊,井水不犯河水。

这个表是一个泛指,水电气通信网络等等,九通一平之九种公用设施也,也并不全是市政。这个表有的在小区外面,有的在里面,具体位置取决于两家商议的结果,大体上就是哪儿坏了是很明确由谁来修。

逻辑关系:建筑+市政

两者是共生的关系。合在一起才组成了有机的生机勃勃的城市。缺一不可。

城里人工作、居住在建筑里面,没有房子、就没有城市。国外所谓的“Living Environment”主要就是指建筑空间环境,这个概念已经到了人类文明级别,城市化就是盖楼住。

在建筑专业角度来看,市政基础设施简直就是“城市配套”。就像早期设备专业充当土建专业的“配套”一样,意为并不是最重要的;小区公共区域的景观、道路水电等等也都是建筑物的外部配套。当然,城市化水平越高,却并不是指建筑档次越高,而是市政环境配套越来越完善,否则田头盖个草屋也都能算城市了。这都是从不同角度看问题,看出来的是千人千面,这就是复杂性所在。

建筑物、市政基础设施的定义也极其简单清晰,参考一段关于交通设施的智慧平台的新闻:

2020年6月1日,深圳市交通公用设施智慧管养平台在全市开启试用。全市总计9000余条(段)的道路,以及大量的桥梁、涵洞、隧道、挡墙、边坡、隔音屏、连廊、自动扶梯等设施,都被“复制”到智慧管养平台中。

公众号:深圳交通设施处定了!7月1日,深圳市交通公用设施智慧管养平台将正式“转正”

只要是生活在城市之中,这些设施都会伴随着人们的生活,眼见为实。如此定义城市,每个人都很容易理解。

但是这只是表象,一旦深入进去,想了解隐藏在背后的整个体系,不要说普通老百姓,就算是这里面的任何一个专业的工程师,也不一定能说得清楚自己所在的专业管理体系,更何况这里面总计有几十种专业,每一种都值一个或以上的本科学历。

城市就是由这些专业互动着组成的,所以,城市是一个细节极其简单、整体上极其复杂的对象

其中最为复杂的乃是这些专业间交织的逻辑关系,细细密密、藕断丝连、剪不断理还乱。城市基础设施的相关事务,随便找一件问题,都会涉及到若干个专业的配合,才能够达到基本的理解程度,这还不谈如何解决问题,实际上在出谋划策的时候一般都是多专业吵架的会议。

而专业分工是工业化之必然,从大学教育开始到政府各专业部门分工,全社会都是如此分工协作的,这样才能充分发挥每个人所长,合力创造更大的价值。作为基建狂魔的中国今天已经拥有全球最为庞大的基础设施工程师队伍,有着高达数以千万计的工程技术人员,他们绝大部分都是专业分工体系的一员,只有极少数能够贯通数个专业体系。

搞智慧城市现在一点都不缺专业分工,最缺的就是这个贯通。当然,目前智慧城市建设漂浮在还没有来得及信息化的建筑和市政上面,实际上是不可能智慧得起来的,智慧城市真正的基础就在于建筑信息化。

城市化

中国正处于史无前例的城市化进程,到今天仍然还有数以亿计的人正处在这个进程之中。这个时代的特征,给所有相关因素打上了深深的烙印,尤其是城市、建筑、市政、基础设施。这也是导致中国与早已完成城市化的西方发达非常不同的根本原因之一,其发达这个词的英文“developed”就包含了城市是“开发好了”之意。

与城市化并列发生的还有工业化、信息化。这都是最最基本的中国特色,影响着我们所讨论的方方面面。脱离这个背景,就很容易陷入到发达国家的原教旨主义学说之中,按照这些学说所得到的推论都错的离谱。

中国的城市化已经发展到了什么程度?已建成的空间环境规模全球第一,容纳了60%的中国人生活在城市中,十亿级人口的城市化,举世无双。我国立国之初就确定了“多快好省”的社会主义建设原则,至今不变,靠着这个才在短短几十年基于初步的工业化能力就建成了人类最大规模的建筑空间环境(built environment),约五百亿平方米,及其配套市政。

正在施工的面积就有一百多亿平方米,这才是基建狂魔的日常,媒体津津乐道的那些超级工程只是这些庞大产能溢出的必然结果。举一个例子,钢材产量是工业化的核心标志之一,我国已经持有人类历史记录几十年了,且现在年产量都是占全球一半,其半数多就是用在了基建上,也就是说人类钢产量的近三分之一用于给中国人盖房子。就这样,中国的房子还是以混凝土为主,近年来逐渐在提高用钢量,不似发达国家一百年来都是以钢结构为主。如果中国房子都用钢结构,那真的是美国前总统奥巴马所说的“全世界的资源都不够中国用的”。

生活水平、钢结构与发电量:内在逻辑关系揭示中国建筑工业的特色发展道路,中国已经走出来一条成功之道,完成逆袭

空间的容器论

如果说房屋空间是人类生活的容器,那么建筑物就是空间的容器,城市则是建筑的容器。

容器论把空间这一管理对象也当做一种实体(容器=空间),否则就很难去定义空间,从而失去了一大抽象而实在的基本要素。按FM空间管理软件的图形技术演变历史的分析,空间对象一直并没有被国内业界所重视,但却在软件开发中诚实的使用着,否则根本无法架构智慧城市系统。

【人-房间-建筑-城市】一层层嵌套,每一层都有主角与配角。在城市这个大瓶子里面,建筑是主体,市政是配套。

发生在城市这个瓶子里面的化学反应,也就是人们之间生产关系的互动,才形成了生机勃勃的现代城市文明。

FM的企业管理语境-容器论

关于党委管物业FM的框架思考

我们在《智能建筑的整合革命:新营造信息革命系列4》中探讨了【楼-车-城】协同大框架,是为智慧城市的一个最可能落地的框架。其内在逻辑关系,车子与人,人与建筑,建筑与道路市政,都是在城市瓶子里面发生的化学反应。特斯拉与华为的楼车城竞争格局初显

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图:城市文明4.0的楼车城协同框架

这个框架分析了楼车城三者的互动关系,指出了他们对于新科技的利用是存在千丝万缕的内在关系的。技术全都是单个的,但是技术的普及应用不是孤立的,而是要在整个社会环境中与各种生产要素发生化学反应。而城市瓶子里面的化学反应,以楼车城三者是最为密集的,无论其因素自身,还是要素间的逻辑关系。甚至于自动驾驶技术的普及也要借助这个框架。

业务

业务内容可以分两类:

(1)管理。有政府监管,有区域级管理(园区类半政府,大型小区似市镇,大型企业地块自行管理等等),也有微观纯FM物业管理。在国内实践了很多年,但还是理不清楚。

(2)作业对象。对象基本上是土木机电设施硬件,比较好识别,凡物资都有主。

网格员的工作列表,半数与建筑相关:

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智慧城市的设施运营管理浅析

信息编码

城市综合治理是高度依赖信息数据的业务,因而其信息化投入一直都比较大,典型的如“雪亮工程”已经投入数万亿,仅此一项就带来了巨大的社会效益:犯罪率大幅度降低。本文开始初探信息系统建设之编码问题。

网格的编码规则是:

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这里的基础网格是按照人口约1000人来划定的,大体上相当于几栋楼,一两个小区,或半个城中村公寓楼,等等,而且网格边界还会不断变化。这的确是一个适用于网格员管理的做法,与地理、建筑空间数据结构不完全对应。

看一下常见地理和建筑行业的空间数据结构:

  1. 地理空间的数据结构是:国家-省市-城市-区域-地块(site)

  2. 建筑空间的数据结构是:地块(site)-建筑物-楼层-房间

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site是其中的关键环节,承上启下串起来GIS与BIM,规划与建筑,规自局与住建局。所以理解site这个概念至关重要。但是在网格编码之中缺失了这一环节。

地块(Site)相关的地图与信息系统

FM术语:Site翻译详解

理解不一致的现象:

  • 【地块】若想将网格系统与地理和建筑系统对接,则需要建立一个一致的一对一映射字段,一般就是地块这一环节,从土地开发、规划到建设到物业都是按土地地块来的,但由于网格系统没有地块这一数据层,所以现在看起来只能选建筑物了。

  • 【建筑】但是网格对于建筑物的定义,又与住建的理解不完全一致,比如同一个工程项目,下面是同一个地库和底商、上面两个塔楼,这在建筑领域是一个建筑物,但在网格系统里面却出现了分属于两个网格的现象,一对多的映射关系。

网格编码也引用了数个相关规范标准,是包括土地、建筑领域的规范的:

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这说明国内的编码方面的标准还是挺完善的,就是执行力度的问题。基层网格员的操作便利性远胜过系统的严谨性,一个区几千个网格员在使用着七八个APP作业,就很难照顾到编码严谨问题了。建筑行业的的基层工地技术员和农民工问题也类似。

建筑智能化概念梳理,及与IoT物联网、BIM的关系。搞清楚这个动态数据系统的运作机理,才能真正理解BIM的动态的一面

党管CIM

BIM搞不成功,需要党委来管BIM,现在看起来CIM更需要、且只有党委才能管的起来。上述网格在数据采集和利用上的成功,功在政法委的领导,此次疫情就发挥了巨大作用。

所以进一步,如果有了党委的领导,BIM和CIM也就有可能获得成功。技术上早已熟透,就差正确的治理层面的领导。

地块

规划口的人比较关心的业务主要在土地开发阶段,即工程建设之前的环节,此时一个地块呈现出来的地理信息是一个未命名的地块编号及其坐标。如图:

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这个环节有着极其发达的GIS(地理信息系统),是土地规划、国土资源、自然资源领域中的扛把子技术体系,极为成熟,俨然一个数字化社会。

所以你要是问CIM是什么,规划口说:当然是3D的GIS!

可是,GIS只有规划红线以外的部分,在一个新城开发时,简直就只是一个“Paper Town,纸上小镇”,没有建筑物,城市就不复存在了,哪里还要GIS。所以在一定意义上,地块以外的城市基础设施都是为建筑而服务的,是建筑的“城市配套”,但GIS中一直都比较缺乏建筑的信息数据。

红线

地块是由红线括起来的,红线在国外称作“Property Line,产权线”,是标识土地产权边界的,当然国内仅有土地使用权可以转让,土地产权则是公有制。国外常用橙色线条,所以也叫做Orange Line,国内则用红色线条:

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现实世界中是看不见这条线的,它只存在于土地规划系统的档案或GIS信息系统之中。红线无论对于规划还是建筑,都有着极其重要的专业意义,所以各类信息系统对于红线的描述和呈现方式都十分讲究,红线稍有差错就容易引发各方面的纠纷。

地块的信息化呈现

不过,上述呈现方式都是二维平面图,进一步使用GIS系统延伸开发出来的所谓3D GIS是这样的:

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参考:空间结构的图纸表达

与二维图一样,只是进行了三维呈现,数据内容仍然是GIS的或土地规划指标,没有建筑物的数据内容。为什么这样呢?因为在规划口角度来看,并不需要或就不存在BIM这件事,3D的GIS就够用了。

但是从建筑口角度来看,这是远远不够的。建筑口——表现为住建局、设计院施工等建筑类企业、物业公司等——他们主要关心的是建设过程及建成后的物业运维,他们其实也并不十分关心城市尺度的规划数据,就像规划不关心建筑一样,这是专业分工所致,很正常。

智慧城市:从GIS、BIM到CIM的升华

建筑专业领域对于BIM的信息需求非常高,在三维空壳模型尚且被斥为“伪BIM”的情况下,3D GIS那种整个儿一个空壳建筑简直就是不作评论了。所以两个专业领域的争论现在十分激烈。没有 i 就不是BIM,不能一直做“没有信息的BIM”了!失去了专业性,建模将会沦为效果图技术员

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BIM模型的精细度比3D的GIS要细致很多倍,甚至于一个复杂大楼的三维构件数量就相当于一个城镇规划的地块数量。

但是由于智慧城市战略的推行,两者都开始同时被城市管理当局所需要了,注意这个重要的限定词:同时。这表明原先的专业分工已经不能胜任新的城市管理的需求,开始出现一种突破传统分工体系的力量。

于是,建筑口搞BIM的,从三维的建筑延伸到了城市取了个CIM的名字,这本是BIM+的自然延伸,但是通常都是诸如BIM+IoT这种表述结构,这个CIM相当于City-BIM,则由于国家层面的机构(住建部)将之确定为一个标准术语:

城市信息模型City information model (CIM) 以“多规合一”业务协同平台为核心,支撑“多规合一”一张图、项目符合性审查以及建筑信息模型数据(BIM)的规划建设管理综合体。

公众号:BIM大咖住建部发布行业标准,BIM与CIM成为协同平台重点

这是由住建部、而非自然资源部(规划、国土都已并入该部)推动的CIM术语,目前均为住建系统的文件中有CIM,规土系统几无。自然资源部刚出台的信息系统规划有:

三维立体自然资源“一张图”的概念是首次在部正式公开文件出现

公众号:广联达研究院前沿│自然资源部的“信息化顶层设计”都说了什么,划重点了!

住建、规土两部委的话语权争夺,才刚刚开始。当然,他们都指向同一个目标:智慧城市。只是技术路径、表述不同而已。

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