CIM数字孪生技术赋能区域投资开发建设：马山镇CIM平台

2022-09-19 4572

项目建设背景

马山镇位于济南市长清区南部山区，也被称为是济南的南大门；全镇域88平方公里，项目总投资350亿元。项目范围涵盖38个村庄，涉及拆迁安置居民4万余人。是山东省重点特色小镇项目，旨在打造济南市新型城镇化示范区和新旧动能转换先行区。项目希望借助科技手段，解决实际项目工作中的痛点和难点，降本增效，提高建设水平；打好智慧马山的数据基础和底层，为未来建设马山智慧小城市的战略规划提供技术和数据支撑。

马山镇在区域开发前期遇到的主要问题是当地地形复杂，区域广阔，以往每次考察行程交通成本巨大，加之工期紧张，前期调研的效率与准确性受阻；同时，马山镇平台开发单位成立之初人员紧张，11人的团队需要负责全部投资分析、测算、时序控制、债务资金情况分析等工作，时间任务紧、决策压力大；并且，马山镇涉及四万名村民、9000户家庭的拆迁工作，管理难度巨大，特别是违建加盖问题严重。基于以上问题，马山镇开发单位济南城投集团于2018年即开始率先应用CIM技术，对全域开发进行整体性把控。

马山镇全域开发是省级重点工程

痛点与难点

（1）调研阶段

区域开发所处位置往往较为偏远、地形地貌多样，且往往项目覆盖范围广阔、交通不便，会为项目调研带来极大困难，影响效率和进度。大量的项目照片、资料难以高效保存、流转，不能形成对项目现状的整体把控和了解。另外，前期涉及的规划信息和设计信息复杂多样，例如城市规划、道路规划、生态规划、交通规划、市政规划等十几项规划设计工作的统筹管理，人口、房屋、人文等个专业数据文档等。各类信息专业性高，数量巨大，然而传统的文件管理方式只能是数量性的堆砌，而不能形成支撑决策客观数据。

（2）项目投资平衡

投资平衡是所有土地开发项目关键的任务之一，项目的整体收益与发展依托于投资平衡分析，在此过程中主要难点有四方面。第一，多数项目不仅地理形态复杂，土地资源情况更加复杂，快速、准确的分析模拟直接可收储土地，需要增减挂钩、占补平衡土地情况是此类开发建设项目的一大难点。第二，对于地块的一级开发成本测算（包括拆迁安置成本、市政基础设施建设等成本）和土地出让收益估算（包括周边地价，升值潜力预期等），不仅数据难以获取，并且业务逻辑复杂难懂，难以掌控，在实际过程中往往大量依靠从业人员的经验进行决策，无法形成客观经验数据进行沉淀。第三，随着土地升值的情况，重点项目的建设时序将会影响土地投资分析的最终结果，时序调整为开发建设难点。第四，整个项目全过程的债务情况、资金情况、贷款利息等财务情况的有效分析评估，更是业主单位面临的巨大挑战。

（3）拆迁管控

拆迁工作往往是区域开发项目中的最大难点，拆迁工作的关键问题存在于三个方面。第一，拆迁量难以做到最准确的估算，并且往往拆迁安置的任务量大、工期紧张；第二，拆迁过程中违章建筑难以管控，防止加盖加建，是避免增加不必要的成本的重要任务；第三，在拆迁过程中，有大量的人员和数据统计管理工具，如何有效掌握第一手数据和项目进度成为一大痛点。

关键成果

（1）现状调研辅助模块

该模块设计主要结合利用实景数字模型技术，运用无人机点云扫描搭建项目现状模型，可生成厘米级的高精度三维实景矢量模型，将点云数据挂接GPS和高程坐标信息，通过精准测量任意两点的直线距离、任意平面的面积和任意范围的体积，为区位资源调查提供直观、真实且准确的数据；通过三维实景矢量模型，决策者可以从全局视角看项目整体现状和局部细节。同时，模型挂接项目周边数据信息，将各类调研分析报告，全部集成在直观、真实的三维矢量模型上。结合CIM基础信息平台多终端操作，在平板电脑、手机和电脑上即时浏览、分享项目信息至相关决策者。

图 2 马山镇实现镇域级“多规合一”

项目在两天内快速采集完成马山镇88平方公里全部地形、房屋、植被三维信息，涵盖38个村庄，9500余栋房屋的厘米级精度矢量三维点云模型；通过集成和算法爬取交通、区位、周边地价等超过1500条关键决策参考数据，并通过图形轻量化实现数据、报告等成果挂接至三维模型，可通过微信链接随时分享至相关决策人员；

（2）土地投资分析模块

土地投资分析模块设计包含两部分，第一部分是静态投资分析。首先，在土地资源分析模块，通过集成城市规划数据、土地利用规划数据、土地利用现状数据，分析项目区域的土地情况，模拟评估可直接收储土地。对于需要调整规划的土地，通过结合当地国土和规划部门政策文件及要求，给出相关指导意见，例如占补平衡、增减挂钩等指标购买。其次，在项目成本分析模块，通过前期现状数据对待拆迁房屋面积的评估，录入相应地块基础设施建设的成本，快速模拟评估项目和地块的投入成本测算。最后，在项目收入分析模块通过分析周边地价数据，地块升值潜力评估数据，计算项目地块出让预期收益，并用于项目投资平衡分析，给出建议土地出让价格。

第二部分为动态投资分析。对大到项目，小到地块的开发时序进行动态模拟，结合土地价格变化，计算不同开发时序和开发方案对应的收益情况、债务峰值情况、资金回转情况等，为决策者提供动态的数据化的参考依据。

图 3 CIM投资分析模块

通过对CIM土地投资分析模块的应用，集成了多项规划数据，实现镇域级“多规合一”，决策者可快速获取增减挂钩、占补平衡等土地指标。同时，应用CIM技术对600多个重点项目地块进行投入产出数据分析，涉及超过110亿元投资方案优化。针对建设时序和财务情况，模拟分析30余次，涉及投资金额调整超过5亿元；

（3）拆迁管理模块

马山镇在冻结令下发仅一天后，通过点云扫描技术，立刻对完成7800多栋房屋进行扫描和数据采集，即能帮助调查待拆迁房屋情况，通过前后两次扫描对比，作为事实依据，有效防止违章加盖加建。通过55台PAD设备，140人入户调查工作人员实现全过程数字化工作、精细化管控。并且，通过CIM平台，为马山镇9000余户村民搭建云端数据档案，详细登记每户的户籍信息、家庭成员、现状房屋信息、安置房屋信息等，为后续的区域规划和建设工作提供决策依据，辅助政府管理工作。

图 4 拆迁移动端现场数据采集

（4）智慧工地模块

马山智慧工地系统是BIM+信息化管理平台，同时也是智慧工地的指挥中心平台。通过前端各个子系统的数据收集分析后，更直观地发现和把握管理过程中的主要矛盾和核心要素。系统模块哦包括实名制人员管理、安全隐患排查、施工质量巡检、进度管理、多媒体安全教育系统、塔机监测、环境监测、视频监控等功能模块，对应管理工地安全、质量、人员、进度模块。同时，管理人员还配合手机APP全天候对工程各方面实时监控管理，对现场发现的问题第一时间整改到位，有效提升项目管理效率和管理水平。