摘要：本研究针对城市体检信息挖掘不够、数据更新缓慢，缺乏科学全面的评价指标体系，城市体检可视化与辅助决策功能欠缺等难题，基于多源遥感和大数据，创建了多维多层次、全方位、全要素、可验证的智能城市体检评估技术，建立了集数据采集共享、体检指标构建、评估结果可视化、智能辅助决策于一体的CIM城市体检评估平台，形成城市体检评估全要素的“一张图”，以信息化手段支撑“监测-体检-预警-诊断-治疗-复查-再监测”的城市体征全周期闭环治理，实现了全要素监测预警、全方位体检诊断、全流程实施管理。

　　关键词：城市体检评估；CIM；指标模型；信息平台

　　一、研究背景

　　党的十八大以来，生态文明建设理念贯穿于城市规划、治理各方面，在机构改革后，更加重视对国土空间的合理规划，以及城市治理体系和治理能力现代化建设。通过建立常态化的城市体检评估机制，识别城市发展问题，制定解决方案，提升城市环境质量，建设和谐宜居、富有活力、各具特色的现代化城市，提高新型城镇化水平。2018年住建部发布《关于城市总体规划编制试点的指导意见》，建立“一年一体检，五年一评估”的规划评估机制。2019年6月，住建部发布《关于成立部城市体检专家指导委员会的通知》，选取了沈阳、南京、厦门、广州、成都、福州、长沙、海口、西宁、景德镇、遂宁等11个试点进行体检，为城市体检工作的科学开展和评估提供了可参考的有效支撑。2020年6月，住房和城乡建设部发布《住房和城乡建设部关于支持开展2020年城市体检工作的函》，加强城市体检工作技术支撑，建立城市体检信息平台。2021年4月，《住房和城乡建设部关于开展2021年城市体检工作的通知》，提出由生态宜居、健康舒适、安全韧性、交通便捷、风貌特色、整洁有序、多元包容、创新活力8个方面、65项指标构成城市体检指标体系。2022年7月，住房和城乡建设部发布《关于开展2022年城市体检工作的通知》，决定在历年城市体检工作基础上，继续选取直辖市、计划单列市、省会城市和部分设区城市（以下简称样本城市）开展2022年城市体检工作。2023年11月，住建部印发《关于全面开展城市体检工作的指导意见》，在全国地级及以上城市全面部署开展城市体检工作。目前城市体检评估体检试点工作仍在继续，主要在城市体检理论、指标体系和地方特色内容等方面进行探索，鲜有结合城市信息模型对城市宏观和微观尺度要素进行评估的研究。城市体检的理论方法、指标模型、评价标准、平台建设等内容还需要结合新型信息技术进一步研究和探索。基于CIM技术的城市体检评估也需要在探讨城市体检的工作机制基础上，耦合多源数据进行智能评价，形成全生命周期体检的科学方案。

　　本研究课题的目标在于：基于CIM、三维GIS、物联网（IOT）、大数据、云计算、智能化等先进数字技术，研究城市体检多源数据的采集、融合、管理技术，建设城市体检基础数据库，构建全面的城市体检指标体系，研发三维立体的指标计算模型，搭建集项目管理、数据整合、数据分析、跟踪分析、实时监测和数据可视化于一体的城市体检评估信息平台。

　　二、研究思路

　　以多源数据采集和管理为基础，以指标体系设计和算法模型构建为核心，以体检结果可视化和评价分析为重点，研究基于CIM的城市体检评估关键技术和城市体检“六个一”（一体监测、一张底图、一组指标、一组模型、一套流程、一个平台）体系建设路径，形成集数据汇聚、指标构建、模型管理、监测预警、行动实施为一体的城市体检综合评估管理系统。以期在不同数据来源、不同体检维度、不同功能导向的城市体检全生命周期中，完成对“城市病”科学高效诊断与检测。

图 1 基于 CIM的城市体检评估技术路线

　　三、研究内容

　　（一）研究地上地下一体、二三维联动的空间数据融合方法，构建全要素城市立体监测一张图

　　城市运行在实时更新变化之中，传统数据已经满足不了刻画城市二三维和动态体征的要求。城市体检评估来源数据不仅包含城市地表自然本底的资源环境，而且还包括城市地上地下实时运行所产生的多维动态数据，以及在人本空间尺度的评价信息。目前，通过遥感技术、物联网、社会感知等手段采集的城市二三维空间数据还存在诸多问题，多源数据的采集尚未标准化、纵向传导机制不流畅、与非空间数据的整合协同不够完善，多部门信息共享还存在诸多障碍。因此，实现地上地下一体、二三维联动的空间数据采集和融合，对各类信息分类分级存储，并为城市体检评估各环节提供数据支撑，构建全要素的城市立体监测一张图。

图3-1 城市体检评估数据处理方法研究

　　1.地上地下一体、二三维联动的空间数据采集融合

　　时空大数据感知、地理监测、高精度实体化测绘等方法产生的城市空间立体数据信息，需要自动化程度更高的测绘设备采集和数据处理，以保证城市体检评估的准确性和高时效。对不同来源数据进行分类整理，从较为单一的空间数据升级为融合多源、异构、多时态空间数据，耦合BIM对空间数据属性信息进行精确模拟和表达，深度挖掘数据所蕴含的城市发展运行状态表征信息，明确数据采集融合方法，实现对城市地理实体对象全生命周期信息的提取与表达。

　　2.多源立体空间数据信息挖掘研究

　　利用机器学习、深度学习算法以及 SLAM（实时定位与制图）算法对城市地理空间大数据进行自动识别、数据挖掘和三维重建，快速提取地物特征、发现隐藏在大数据中的城市信息和还原地物模型，结合充实各地理实体的社会经济属性，形成涵盖地上地下、室内室外、二维三维一体化的全息、高清、高精的结构化实体和城市数字空间。

图3-2室内外多视角数据融合      

图3-3 多层次建筑立体信息呈现

　　（二）建立纵向到底、横向到边的城市体检评估体系，研发三维立体支撑模型

　　围绕“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，重点关注城市自然本底、运行体征、人本空间的资源、人口、生态、经济、交通、社会服务、舆情等要素，对体检评估指标体系进行合理构建。结合BIM和GIS技术，针对城市地上下和室内外多粒度对象统一表达要求，在宏观尺度和微观要素中建立表征城市运行体征的指标体系。

　　1.纵向到底、横向到边的城市指标体系研究

　　根据城市体检的人本与城市空间主体，基于“生态宜居、城市特色、交通便捷、生活舒适、多元包容、安全韧性、城市活力、社会满意度”八大主题，结合城市具体发展目标与重点战略项目，对接各级部门绩效考核指标，参考社会公众聚焦热点问题，建立融合城市功能要素、形态要素、时间要素、人文要素等多种要素的大类指标。同时，构建“市-区-街道-社区”四级体检层次，在城市宏观肌体与微观建筑的规划建设、承载能力评估、治理环节落实进行探索，确立体检三级指标及参考阈值，体现密度、可达性、多样性、满意度、效率等属性侧重，确定各层级指标组合关系以及相互影响程度，对城市体检不同维度、要素指标构建科学评估模型，反映城市运行体征在能级、结构、效率、品质等方面的表现。

图3-4 全域覆盖、多维立体、闭环治理指标体系构建

　　2.耦合体检评估指标的三维立体模型构建

　　以基于BIM与3DGIS的空间分析、人工智能、深度学习、关联模式挖掘、多指标、多维度分析、异常模式发现等技术为基础，研发城市空间要素评价、城市运行体征评价、人本尺度评价等时空三维立体模型，构建城市三维信息智能评价和决策模型库，支撑城市从规划编制、审查（批），到建设实施、体检评估、运营管理全过程的智能决策评估，提升城市治理质量和效率，强化运营管理决策的科学性。

　　（三）建立基于CIM的城市体检评估信息平台，研究城市精细化智能化管理实施路径

　　基于科学定义的城市体检评估模型，对城市运行过程中的二三维多源体征数据进行综合性采集、分析与展示。利用物联感知信息的动态集成技术、CIM粒度信息的传递技术，建立多方维护的CIM城市体检评估信息平台，实现对城市要素实时预警预测与可视化展示，支撑各业务部门在城市运行过程中的协同管理。构建城市运行状态模拟、时间序列分析的体检评估未来推演和趋势融合预警模型，将城市体检评估结果可视化展示，同时管理决策者进行人机交互处理，用以辅助智能决策和项目管理，形成从城市体检到城市治理的精细化智能化全流程解决方案。

　　1.基于CIM的多层次多角度城市体检信息平台建设

　　以“监测预警、智能决策、规划实施”为主要目标，支撑多源数据、多项制度、多级管理，重点研究纵向到底、横向到边的城市体检信息传导路径设计，针对市、区、街道、社区四级区别和各职能部门横向联系，面向城市精细化管理与决策，基于CIM建立城市运行全要素监测预警、城市管理全方位智能决策、城市体检全流程评估治理的平台。通过市、区、街道、社区四个层面集成数据展示、体检评估、问题分析、项目建议模块，智能生成体检报告与决策方案。以“行动可调度、计划可监管、项目可查询”的思路集成行动计划安排、效果预演模拟模块，实现项目有效管理，支撑城市体检治理行动方案的落实。

　　2.城市体检评估流程与机制研究

　　在采集与处理二三维多源数据的基础上，结合体检指标体系，实现“监测、体检、预警、诊断、治疗、复查、再监测”的城市体征全周期治理闭环。在监测环节研究高效地利用多源数据，在CIM平台中对城市要素进行实时监测；在体检环节研究耦合多形式、多要素、多维度指标与评价方法，以及在城市信息模型中的实现；在预警环节研究以体检结果为表征，量化预警层级阈值，建立差异化预警等级，以及预警表达和可视化形式，为后期治理方法选取提供参考依据；在诊断环节研究城市体检表征结果，对“城市病”精准把脉，科学预判病源，形成城市体检诊断结果专题和系统报告；在治疗环节以项目实施为路径，结合CIM对城市宏观肌体和微观要素的综合表征优势，模拟不同方案情景的治理效果，同时对“城市病”的重症项目进行监测与管理，落实治疗方案；在复查环节以效果评价为手段，横纵向对比多维和时序体检层次，建立长效考核机制和效果跟踪。

　　3.城市运行时空趋势分析与城市治理辅助决策研究

　　基于全感知的城市信息模型，在综合体检系统分析的基础上，结合物联网、大数据、云计算、区块链、人工智能等技术手段，获取的城市历史、现状数据，利用多源数据进行时空推演和模拟预测，诊断城市未来发展短板。同时周期性跟进现状项目实施进展，不断更新体检数据并进行定期体检复查，为根治“城市病”提供长期有效的监测与反馈机制。

　　四、创新点与特色

　　《研究》围绕城市体检“数字底图、指标体系、评估平台”，主要进行了以下探索和创新：

　　（一）搭建了一体化数字底图

　　利用时空大数据感知、AI遥感地物要素智能提取、高精度三维实体化等技术，研发了统计数据、人群活动数据、遥感数据等的多源数据融合方法，结合CIM平台对城市体检多源数据进行清洗、融合、存储、管理，构建了地下地上、二维三维的城市立体感知一张图，实现城市体检评估由二维向二三维一体化转变。

　　（二）构建了分层级指标体系

　　从科学系统性、动静结合、以人为本以及可操作性和易处理原则出发，围绕生态宜居、健康舒适、安全韧性、交通便捷、风貌特色、整洁有序、多元包容、创新活力等八个专题，构建了一套市-区（县）-街道-社区的分层级城市体检评估指标体系。基于新型信息技术进行多维度信息挖掘，针对城市体检不同维度、要素指标研发了三维立体的指标计算模型。

　　（三）研发了城市体检评估平台

　　攻关了城市体检三维可视化技术，基于CIM平台对城市体检评估结果和方案决策进行高仿真、动态和可交互的高维可视化和精细化多尺度模拟，结合地理空间数据以及3S分析技术，研发了基于CIM的高仿真城市体检信息系统，促进城市治理模式的更新，实现数据共享、全民共创、全局联动。

　　五、成果市场推广应用前景分析    

　　面向城市体检全要素监测预警、全方位智能决策与全流程治理实施三大应用目标，结合CIM构建指标分析模型，建设城市体检评估信息平台。为进一步促进城市体检技术方法在智慧城市规划建设管理中的应用，转变城市发展方式，完善城市治理体系，提高城市治理能力，满足城市发展高质量要求具有重要意义。

　　（一）统筹部门资源，促进了城市体检多源数据统一管理和畅通共享

　　研究城市体检评估数据采集处理与共享方法，构建多源数据采集与共享系统，制定数据采集方法与统一口径，对接多部门政务管理子系统，有利于为城市运行体征的实时监测、定期评估、动态维护提供数据支撑，满足城市科学管理、高效治理的高质量发展需求。

　　（二）完善体检方法，提高了城市体检评估全流程解决方案的科学性、系统性

　　研究基于CIM的城市体检评估智能系统，耦合多源大数据与多要素CIM，通过云计算、大数据、人工智能等手段，结合统计学、系统学方法，构建科学的专项和综合指标分析模型，实时对城市山、水、林、田、湖、草的自然本底和物流、人流以及建成环境的运行状态进行监测预警，有利于提高城市体检评估结果的智能化、可信度，实现城市精细化管理，完善城市治理体系，提高城市治理能力现代化水平。

　　（三）优化治理方案，模拟多情景城市顽疾解决办法，跟踪项目实施进展情况

　　研究多要素全方位的城市体检结果可视化和智能辅助管理系统，通过CIM协同展示体检实时监测和综合分析结果，评估城市自然本底和运行状态，跟踪体检修复项目实施进展和落实情况，并定期开展体检复查与再监测，有利于促进“城市病”有效治理，强化决策建议的反馈，对城市规划和治理进行动态调整和科学指导，同时有利于部门定期考核和针对性解决城市项目重点顽疾。

　　六、实施成效    

　　研究成果于2022年12月完成，得到了评审专家的一致认可，认为是有创新意义和改革成效的研究项目。

　　（一）城市体检信息平台

　　项目先后在长沙等地开展城市体检信息平台的建设，合同金额达1000+万，产生直接经济价值8000+万。

　　在长沙市城市体征监测信息平台（一期、二期）建设项目中，融合遥感影像、社会开放大数据、统计资料等多源数据，对长沙市进行城市体检，能有效结合静态统计数据和动态新兴数据的优势，为高效精确诊断城市病提供有力的数据支撑。构建分析算法和模型，将研究模型与研发算法以通用性原则固化为展示模块，并采用可视化方式展示空间体征、交通体征和安全体征主题下的综合信息，以达到工作开展高效便捷。同时，对城市资源环境、安全韧性、设施覆盖、创新活力等多方面构建指标体系，横纵向对比确立评估标准，能较为全面地识别城市发展的短板问题，可有针对性地对“城市病”进行治理。

　　（二）基于CIM平台的城市体检专题应用

　　在南京、济南高新区等十余个城市信息模型（CIM）基础平台的建设中，开发城市体检评估专项应用，合同金额达6000+万。

　　基于CIM平台的城市体检评估专题应用模块，利用本项目的城市体检四级指标体系、大数据算法模型成果，搭建城市体检评估全要素的“一张图”。依托CIM平台实现城市体检评估结果和辅助决策的可视化，为城市发展建设各关键环节以及参与者提供更精准、更高效、更形象的数据结果和项目改造参考，在宏观尺度和微观要素上对城市整体运行与微循环治理上提供精准化表达与辅助决策，提高了城市运行状态实时监测与评估工作的效率。