缘起
2020 年 6 月 29 日，随着住建部、工信部、中央网信办《关于开展城市信息模型（CIM）基础平台建设的指导意见》的下发，我国 CIM 建设正式全面拉开序幕，广州、厦门、南京、雄安新区等地的 CIM 建设工作迅速启动起来。
作为国内最大的 GIS 软件厂商，超图敏锐地洞察到了市场的需求。如何充分发挥自身优势，与合作伙伴一起为全国的 CIM 建设助力？2020 年 9 月，结合市场和雄安项目的经验，超图整合集团内部研发力量，提出了构建超图 CIM 平台的思路，启动平台的需求、设计和立项工作。
定位
超图需要提供什么样的产品给市场（产品既要体现超图的优势，又能充分整合超图的合作伙伴优势，为伙伴助力，为全国 CIM 建设助力）是我们努力思考的问题。经过内外部多次研讨，慢慢形成了自己的 CIM 产品思路：充分利用 SuperMap 在 GIS，特别是三维、空间数据展示等方面的优势，整合雄安新区试点的部分成果（数据处理方法、模型计算等），形成一套用以支撑合作伙伴研发 CIM 基础平台和 CIM + 应用的中台产品，让 CIM 的管理和应用变得更加简单和快捷，让合作伙伴主要提出业务解决方案，不再更多地去追踪和思考技术。
超图 CIM 开发支撑平台（以下简称 “平台”）是以建筑信息模型（BIM）、宏观地理空间数据（GSD）、物联网（IoT）数据为基础，聚合城市管理相关数据，采取微服务架构，应用新一代三维 GIS、分布式空间计算和云原生等技术实现对多源数据的集成与管理并能完成 CIM + 应用的快速搭建的中台产品。
CIM 的建设构成
立项
为了做好产品，在立项阶段，超图平台群与研究院从产品定位、市场需求、技术选型等多方面进行了充分的讨论，同时充分听取了伙伴的意见和建议，通过超图产品立项 “三只眼” 对产品的技术趋势与发展、市场，产品功能、性能、安全性、质量（稳定性、可靠性、兼容性、可维护性、缺陷）、用户体验、产品化等进行了充分的讨论。
最后大家一致认为：目前，数字孪生城市的发展还处于初步阶段，CIM 是数字孪生城市建设的基础，同时，CIM 下一步将优先用于提升城市规划、建筑、交通、能源等领域的数字化水平。构建统一的城市信息模型，分步务实推进，实现虚拟城市和现实城市 “虚实结合” 的同步建设是数字孪生城市建设的必然趋势。现阶段国内 CIM 建设还处于探索阶段，将重点围绕 BIM 集合展开，CIM 平台承载着 BIM 和非 BIM 的几何模型、文本图片等不同类型的数据，并基于此进行城市数数据资产化和应用场景的融汇贯通。CIM 建设讲助力城市规划管理、城市建设运营、物业管理、大型园区施工管理等工作。基于此思考，超图 CIM 开发支撑平台在性能、安全性、质量、用户体验等方面都提出了如下的目标：
1、性能
（1）基于二维动态矢量服务动态生成三维要素初始加载时间不应超过 10 秒，后续响应时间不应超过 5 秒。
（2）三维瓦片服务初始加载时间不应超过 5 秒，高精度显示等待时间不应超过 5 秒。
（3）千万级数据量下单项统计的响应时间不超过 10 秒。
（4）大数据统计分析报表的响应时间不超过 50 秒。
2、安全性
（1）严格的用户和使用权限控制。
（2）完整的系统日志、操作日志和访问日志。
（3）支持客户端 https 协议请求。
3、无故障时间
4、用户体验
（1）人机界面友好，输入输出方便，图表生成美观，满足专业 UI 习惯。
（2）界面主题颜色可以自由切换，零代码风格快速切换。
5、产品化
提供 win64、linux64 产品包，容器镜像包，提供联机帮助。可以说，超图 CIM 开发支撑平台紧跟国家部委相关政策要求，高度关注并理解客户需求，并对市场进行深刻分析，汲取行业内先进经验，在超图自身的技术体系基础上提出 “技术中台 + 业务中台” 的产品形态，提供 CIM 数据转换与集成融合、完善的指标分析与管理、丰富的接口等能力，解决 CIM 基础平台和 CIM + 应用建设难题。
研发
为解决 CIM 基础平台和 CIM + 应用建设中多源数据处理、汇聚、分析和可视化等问题，超图 CIM 开发支撑平台融合了新一代三维 GIS、微服务架构、云原生和分布式空间计算等多项技术。
新一代三维 GIS
新一代三维 GIS 技术优化了三维体数据模型和体元栅格，提供数据模型相互转换的能力，完善了三维空间分析和空间查询等功能。平台以二三维一体化 GIS 技术为基础框架，进一步拓展全空间数据模型及其分析计算能力；全面地融合倾斜摄影模型、BIM 等多源异构数据，支持《空间三维模型数据格式》（S3M）、《空间三维模型数据服务接口》标准，全面赋能室外 / 室内一体化、宏观 / 微观一体化与空 / 天一体化、地表 / 地下一体化等多位一体的数字孪生空间构建。同时，新一代三维 GIS 技术解决了 CIM 数据数据源头多、数据体量大、结构复杂、共享难统一等痛点，提供了多源异构数据的融合与管理能力。
微服务架构
为了支撑大量 CIM + 应用高可用和水平弹性伸缩、CIM + 应用快速扩展和自动化运维，以及与多种技术架构混合运行并最大兼容前期信息化建设成果。超图 CIM 开发支撑平台采用 Spring Cloud 微服务框架，将各类通用应用功能划分为微服务，基于 Spring Boot 开发框架封装实现，通过 Rest 协议在云端建立具有服务注册、服务发现、统一服务网关、统一身份认证和授权、统一日志和监控管理的微服务架构体系。
云原生
云原生是以容器、自动编排等为基础建立的云技术体系。超图 CIM 开发支撑平台运用云原生技术，采用开源堆栈（Kubernetes）进行容器化处理，借助敏捷方法支持持续迭代和运维自动化，利用云平台设施实现弹性伸缩、动态调度、优化资源利用率。同时，云原生自动编排对容器进行自动化运维管理，提供负载均衡、服务自愈、弹性伸缩能力。
平台涉及大量的数据、服务，采取传统的虚拟机云服务的方式资源消耗大、运维压力大，通过云原生技术可以实现自动化高效运维管理，实现平台的高可用和弹性伸缩。
分布式空间计算
分布式空间计算是把单一复杂任务拆分为多个子任务，利用多台计算机协同计算输出结果，构建物理分布、逻辑统一的空间信息处理模式。平台引入分布式空间计算技术，实现对城市大规模空间三维数据（如倾斜摄影模型、激光点云、地形、影像、精模）的高效数据处理能力。与传统单机算子模式相比，分布式模式提供了良好的性能和可扩展性。
CIM 平台建设涉及 BIM、GIS、IoT 等海量异构数据，传统的集中式计算难以满足数据资源的存储计算和使用要求。采取分布式空间计算，利用多机分布式协同技术对数据资源进行横向扩展，集群完成大量并发任务，分解完成单一复杂任务，提高平台数据共享、平衡负载和数据处理能力。
产品
基于统一的技术标准、超图 CIM 开发支撑平台架构分为四层，分别是基础设施层、GIS 引擎层、数据中台与业务中台、综合门户层。基础设施层包括存储、计算和传输资源等，基于云平台实现资源的统一管理和智能维护；GIS 引擎层基于超图基础 GIS 软件实现二三维一体化、分布式计算、云原生微服务；数据中台与业务中台实现多源数据的集成与管理并支撑 CIM + 应用的快速搭建；综合门户将平台中的数据、服务等集成起来以统一的界面为用户提供服务。
CIM 开发支撑平台架构图
实现多源数据的融合管理是 CIM 建设的基础，但城市信息化建设向城市智慧化建设发展过程中，存在数据格式不统一、各类接口标准不统一等技术问题，使得数据难以共通共享共用。超图 CIM 开发支撑平台作为数据中台，提供多源数据处理、汇聚、分析与可视化方面的能力，为用户提供高效优质的数据服务。
在实现对多源 CIM 数据管理的基础上，平台如何快速搭建 CIM + 应用，也成为当前 CIM 建设的难题。各业务参与方的信息流转、协同管理成为难点，如何推进城市规划、建设、管理过程中的技术融合和业务协同成为最主要的问题。超图 CIM 开发支撑平台作为业务中台，提供城市电子沙盘、指标服务、接口服务等多类型的业务应用支撑能力，为复杂业务的正常运转提供业务支撑。
数据处理、汇聚、分析与可视化
数据是 CIM 基础平台的核心，超图 CIM 开发支撑平台针对海量的地形级、城市级、模型级、部件级 CIM 数据，提供了完整的数据处理、汇聚、分析和可视化展示解决方案，实现对城市领域内海量多源异构数据的流程化管理和应用。
数据处理
随着数据采集技术的进步和数据生产能力的提高，大规模的倾斜数据、三维、地形、激光点云等实景三维数据以及各类矢量专题数据和栅格影像底图等都需要接入到 CIM 基础平台中，实现多源数据的融合，而大量复杂的数据处理工作是数据融合的前提，通过超图 CIM 开发支撑平台提供的地理处理 (GP) 工具，将多达 400 多种数据处理算子，其中包含 200 多种分布式算子进行封装，实现数据处理的流程化建模，简化了数据处理的工作流程，提高任务效率。
GP 模型数据处理
数据汇聚——基础数据库的建设
超图 CIM 开发支撑平台依据行业标准规范，封装定制了全面的城市信息资源库，搭建了覆盖空间基础数据、规划管控数据、工程建设数据、城市调查数据和物联感知数据的城市全要素数据框架，满足 CIM 基础平台搭建所需要的各类数据信息，实现数据的全面兼容。此外，超图 CIM 开发支撑平台为多源数据融合提供了如分布式数据文件系统、分布式 SQL 数据库等多种数据存储机制，为各类数据的高效存储提供支持。
数据汇聚
数据分析
超图 CIM 开发支撑平台通过内核计算与分布式计算一体化的高性能计算模型，从内核扩展了 Spark 空间数据模型，构建了多层次多粒度的大数据 GIS 分布式计算框架，提供了的城市级经典空间数据的分析算子，主要包括矢量大数据算子和栅格大数据分析算子等。经典空间分析算子通过对城市传统空间分析算子进行分布式重构，使其具备了分布式处理和计算的能力，实现了 GIS 核心分析性能的数量级提升，大幅降低了 CIM 平台中大数据环境下的城市计算算法的应用门槛。
空间分析算子
数据可视化
基于 SuperMap GIS 二三维一体化技术，超图 CIM 开发支撑平台提供二三维一体化展示平台的快速搭建，实现对各类数据的一体化展示与渲染，并提供一套定制化、可扩展的数据展示框架，其基于 GPU 和体模型表达等先进技术，使得三维空间对象的应用场景更加直观、易用性强，提高信息利用价值。平台还提供了基于游戏引擎的对象渲染能力，实现 CIM 基础平台的模拟仿真。
城市电子沙盘
智慧城市业务支撑
超图 CIM 开发支撑平台通过提供指标计算模型与自动化计算流程，实现工程建设项目高效管理，同时通过接口开放的方式实现 CIM + 应用的快速搭建，为智慧城市业务提供技术与业务支撑，满足智慧城市建设各行业的业务需求。
基于指标的工程建设项目管理
超图 CIM 开发支撑平台提供用地红线、容积率、地下总建筑面积、地上总建筑面积、贴现率、建筑退界、控高分析、公共通道、机动车位总面积等指标的计算模型与自动化计算流程，支持 CIM 平台实现工程建设项目管理，并可以实现更多应用指标的建模和分析能力扩展。
工程建设项目指标
CIM + 应用快速搭建
CIM + 应用是 CIM 基础平台在城市规划、建设、管理与城市运营中的价值延伸，在 CIM 基础平台基础之上，将城市全空间、全要素、全专业、全流程、全周期的数据管理与分析、服务能力，向城市各类业务开放；支撑智慧化能力在城市管理中全面落地，是 CIM 价值的最终体现。
超图 CIM 开发支撑平台提供 9 类 API 支撑 CIM + 应用开发，分别是：工程建设项目类、地图类、数据管理类、BIM 模型类、三维模型类、资源访问类、控件类、数据交换类、平台管理类，丰富的 API 使得 CIM + 应用的开发具有高度的灵活性，能够充分满足诸如智慧园区、智慧城管、智慧应急、智慧交通等智慧城市建设的业务需求。
CIM + 应用开发 API
发布
超图 CIM 开发支撑平台已于 2021 年 6 月 30 日正式对外发布并取得国家版权局颁布的著作权证书，产品支持团队具备完善的产品交付、技术支持能力。
CIM 开发支撑平台著作权证书
超图 CIM 开发支撑平台正式对外发布后，受到多个合作伙伴的欢迎并在相关项目上开始使用，在产品使用一段时间后，为了更好地为合作伙伴提供服务，我们对产品进行了升级，于 9 月 30 日对外发布了 SP1 版本，新版本不仅对工程建设项目指标、综合查询等功能进行了完善同时对产品资源占用方面做了优化，使得产品的性能、易用性都有长足的提升。
超图 CIM 开发支撑平台基于超图 GIS 基础能力将 CIM 基础平台中的通用能力进行封装，提供 CIM 基础平台和 CIM + 应用建设基本框架，具备灵活的扩展性，能够为不同的用户提供定制服务，提高了 CIM 平台开发效率，进一步推动智慧城市建设高质量发展。
超图集团
撰文：超图研究院应用产品研发中心 李云霜 邓卫、平台业务群交通 SIU 魏戈兵
编辑：王宇卫
审核：屈晓波 白杨建 吴晓燕
审签：刘宏恺
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