车登科

特色小镇的培育工作主要是打造特色鲜明的产业形态，和谐宜居的美丽环境，彰显有特色的传统文化，提供便捷完善的设施服务，建设充满活力的体制机制。特色小镇的建设包括富有活力的休闲旅游、商贸物流、现代制造、教育科技、传统文化、美丽宜居等。

1.特色小镇特点

特色小镇“非镇非区”，规划面积约300 万m2～5 万m2，不是行政区划单元上的一个镇，也不是产业园区的一个区，而是按照创新、协调、绿色、开放、共享发展理念，聚焦信息经济、环保、健康、旅游、时尚、金融、高端装备等七大新兴产业，融合产业、文化、旅游、社区功能的创新创业发展平台。特色小镇具有产业“特而强”、功能“聚而合”、形态“小而美”、机制“新而活”的特点，成为实现创新创业者梦想、加快供给侧结构性改革、促进产业转型升级、培育经济新动能、建设服务型政府的新平台。

2.某数据智能小镇概况

智能小镇的建设以数据汇聚和共享为途径，集特色小镇治理、惠民服务、产业发展为一体，充分融合5G、物联网、云计算、人工智能、大数据等高科技，实现小镇跨层级、跨部门、跨业务的协同管理与服务，打造“小镇大脑”。通过大数据智能分析与应用，不仅进一步提高了政府的科学决策、市政和管理服务水平，还能更精准地服务改善民生，有效促进小镇公共资源协调、高效配置，提高人民的生活质量和幸福指数，同时可加快转变经济发展方式，吸引聚集知识密集、信息密集、创新密集的先进企业和高端服务业，催生带动产业结构转型升级。该智能小镇规划面积约300 万m2，立足具有“西部中关村”之称的雁塔路IT 产业一条街，核心区以雁塔中路为轴线，辐射区规划范围西起文艺路、东至太乙路，北起建西（东）街、南至南二环路段。

3.GIS+BIM 数据概述

数据智能特色小镇的建设基础是时空大数据，基础地理时空数据结合建筑信息模型共同为特色小镇提供宏观微观一体化规划设计和智慧化管理分析能力，整合各类优势资源，打造全产业链的一站式服务。

GIS 数据是地理信息数据，致力于宏观地理环境的研究，同时具备分析宏观地理环境数据的能力；BIM 是建筑信息模型，是一个微观世界的管理，连接建筑物不同阶段的数据、过程和资源，从设计、施工到运维都是围绕BIM 的单体精细化模型来进行的，注重与微观领域中建筑物内部设计与实现。

在GIS 中引入BIM，数据不仅有基础地理信息位置，可进行测量、报告分析等，还可以进行拓扑关系的查看与调整，进行工程测算，构件属性的查询。

4.规划设计阶段应用

建筑是特色小镇文化的载体，要具有鲜明特色的数据智能的建筑语言，反映小镇的审美观，表现小镇的特色文化诉求，建筑要有内涵，并且标新立异。小镇在整体规划设计时要考虑建筑的风格，首先要了解数据智能小镇的原貌。利用无人机倾斜摄影技术对小镇周边地貌及建筑物进行实时、全面、快速的拍摄，快速生成高真实度、高精度、高精细度的三维模型数据，宏观掌握小镇周围全要素的地形地貌特征。在此数据基础上直接删除需要拆除的建筑，添加规划设计建筑的三维模型，真实反映小镇规划建筑与景观现状、平面位置、空间高度、立面色彩和空间形态，可进行多方案同屏比选，调节建筑的位置、高度、色彩等，直到确定最终设计方案，具有可视化、智能化、精准化等优势，辅助小镇勘察设计、整体规划布局工作。该技术大大减轻了设计人员的工作强度、提高了设计工作效率。

图1 无人机倾斜摄影技术

随着小镇的建设发展，吸引资本产业和其他公共资源的高度密集，有限的地上空间将造成交通拥堵、建筑密集、环境恶化、土地资源紧张等问题，那么合理高效地开发利用地下空间，使得地上地下空间一体化开发，能够提高空间使用效率，节约市政用地。地下空间规划与设计是整个小镇规划设计中的一个重要的有机组成部分。由于地下空间具有开发上的不可逆性，开发建成后很难再恢复原状或者进行大幅度的改建，因此要进行实地的踏勘和精准的规划设计[1]。

地下空间的规划设计前提是必须先要摸清地质情况和地下管线排布情况。西安城区地形平坦，坡度缓慢，高出渭河河床20m～40m，根据钻孔数据库显示，0m～200m 地层（浅层地质）均为中砂层，砂层的工程地质特征对施工影响效果较大。另外，在不破坏地下管线覆土的情况下，利用金属管线探测仪等先进设备，快速准确地探测出小镇主干道地下埋设的金属管道、光/电缆等的位置，走向，埋深等，帮助小镇地下管线的有效管理，维护地下管线的正常运行。

图2 小镇地下空间现状

经探测，小镇管线错综复杂，权属单位众多，运维管理难，根据目前小镇地下管线的实际情况，设计将电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，不仅有效利用了道路下的空间，节约了城市用地，还极大方便了各种市政设施的维护和检修。

不同地质因素对煤矿掘进的影响各异，煤矿掘进过程中支护措施是保证煤矿安全生产的根本策略。在操作过程中，须针对具体地质条件采用合适的支护措施，确保安全可靠掘进。在前期勘测设计时就应该避开断层构造，并将其优先布置在煤层倾角较小的采区，并根据地质中顶底板的具体岩性状况选择科学合理的支护方案，及时调整掘进方式，并做好瓦斯清除方面工作，避免由于对机械化采煤中对复杂地质条件处理不当，而影响正常采煤生产。

图3 综合管廊设计规划

该小镇位置优势明显，吸引大量人流和汇聚各种资源，交通繁忙，地铁将成为小镇地下唯一的交通方式，地下商场也将是重要的生产经营活动场所。地铁的线路平面位置和高程应根据城市现状道路，地面建筑物、管线和其他构筑物、文物古迹保护要求、环境与景观、地形与地貌、工程地质与水文地质条件、采用的结构类型与施工方法，以及运营要求等因素，经技术经济综合比较后确定。小镇地质条件可以设计地铁，根据交通路口和线路长短设计3 个停靠站，在车站和重要的大型商业综合体可以设计地下商场。

采用全专业的BIM 技术，数据智能小镇的建设施工成本在规划设计阶段是可以精准测算出来的。BIM 模型可直接提供水泥、钢筋等物料的工程用量明细清单，估算建设成本费用；可以解决土建管线等结构的分布和机电分叉问题，进行节点定位、精细制图从而优化设计，提高设计水平，节约设计周期；利用动画可对施工进度进行模拟，预测施工工期，从而预测施工人员成本。

图4 地铁规划效果图

5.施工建设阶段

小镇建筑施工阶段，三维激光扫描技术可以快速扫描异形、不规则的基坑现场点云，精确地获取施工场地状况，测量基坑深度、孔径深度、钢筋直径，并快速计算出基坑的开挖方量。另外在基坑挖方和强夯施工过程中对未填方、填方、强夯后，土方的体积与夯实度进行直观的对比分析。

在众多大型钢结构建筑中有很多巨型桁架，不规则弯管，或者更加复杂的异形钢构件，无法实现在工厂预拼装检查，利用三维激光扫描技术把一个个异形钢构件分别进行扫描，可以获得钢构件的直径、长度等，然后再利用BIM 技术进行预拼装，预拼装合格，再把钢构件运到施工现场进行真正的焊接与吊装。

传统施工进度控制和管理方法的应用在现场施工、进度安排、人力物力等协调上均存在一定局限性，使工程整体经济效益未能实现最大化。利用BIM 技术还可在施工现场进行物料质量管理、技术质量管理、安全管理、进度管理，信息可视化，并且能够相互传递，提高工作的配合性。凭借BIM 技术可构建一个与施工所需器械、基本物料存储信息相关的模块，在施工过程中，凭借该模块可实现网络信息的传递，使质量管理者直接通过多媒体网络即时了解施工所需器件、物料具体信息。施工建设中选用的技术应为保证工程整体施工质量符合设计要求和标准，BIM 软件平台可通过电子方式对施工技术使用流程进行模拟，并由专业技术人员建立具有标准化和规范化的工艺使用流程，且实施相应的计算，对技术实际应用流程及操作不断进行优化，同时指导施工人员按照相关的标准和步骤实施具体操作，保证技术使用的科学性。施工操作过程中实时动态安全检查，利用三维空间对各个施工操作人员进行精准定位，对其作业进行实时监控，安全管理者可通过可视化界面不断对其安全操作方案进行优化，提高安全隐患预测准确性，降低安全事故发生概率。BIM 技术应用保证项目各个施工阶段的目标均能够按照整体设计要求完成，从而提高项目整体施工效率，提高项目经济效益。

特色小镇在建设和发展进程中，为塑造小镇新风貌，彰显小镇高品质，展现小镇好形象，对特色小镇街道两侧建筑立面进行整治改造。采用三维激光扫描仪对沿街建筑的立面外轮廓、立面长度、高度、层高、门窗洞口尺寸、突出附属物（阳台、挑檐、雨棚、屋顶构筑物等特征进行点云采集，对点云进行去噪、抽稀、拟合等预处理，依据点云绘制立面图、剖面图，表现沿街建筑立面现状。根据现状结合数据智能小镇特色进行改造和修补，重新施工，整体协调，提升小镇的整体形象和管理水平。

综合管廊的建设施工需要建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等项目各方共同参与，项目工期长，因此，综合管廊是边设计、边施工，分段施工，怎么协调施工过程中各施工班组、各施工过程、各项资源之间的相互关系，将关系到施工的顺利进行。BIM 技术的优势在于其协同性，在同一个管理平台中进行各方资源协调管理，同时对主要的施工过程或者施工关键部位、施工现场平面布置等施工重点进行模拟和分析，尤其对管线吊装顺序、路径等进行模拟演示，找到阻碍吊装的地方，还可预见施工过程中可能出现的安全隐患，从而制定应对方案，减少工程中的返工、窝工现象，进而缩短施工工期，减少施工成本。BIM 技术的应用不仅仅是技术手段的革新，更是管理模式的突变。

图5 综合管廊现场施工图与借助BIM 技术模拟施工图对比

6.竣工验收阶段

智能小镇建设工程竣工后，利用三维扫描技术可以快速高效真实还原工程竣工现场，进行竣工验证。施工单位以点云文件为基础来修改竣工模型，在每个模型修改部分承包方需要明确每一个模型变更的点云依据，并有相应存档文件。监理单位可以直接拿施工单位的点云数据，抽样考核验收，与BIM数据进行对照验证。

传统工程竣工验收工作由建设单位负责组织实施，在完成工程设计和合同约定的各项内容后，先由施工单位对工程质量进行检查，确认工程质量符合有关法律、法规和工程建设强制性标准，符合设计文件及合同要求，然后提出竣工验收报告。建设单位收到工程竣工验收报告后，对符合竣工验收要求的工程，组织设计、监理等单位和其他有关方面的专家组成验收组，制定验收方案。在各项资料齐全并通过检验后，方可完成竣工验收。

基于BIM 的竣工验收与传统的竣工验收不同。基于BIM的工程管理注重工程信息的实时性，项目的各参与方均需根据施工现场的实际情况将工程信息实时录入到BIM 模型中，并且信息录入人员须对自己录入的数据进行检查并负责到底。在施工过程中，已经分部、分项将工程的质量验收资料，工程洽商、设计变更文件等以数据的形式存储并关联到BIM 模型中，竣工验收时信息的提供方只需根据交付规定对工程信息进行过滤筛选，筛除冗余信息，信息全面、完整、便捷，为未来长达几十年的运维管理提供基础数据资料。

7.运维管理阶段

城市建设已经进入CIM 阶段，数据智能小镇作为以大数据应用和人工智能为方向的特色小镇，集先进的GIS+BIM 技术，结合物联网、人工智能、大数据、云计算等高端技术于一体，对小镇的地上、地下进行全方位“监管控”，真正成为管理者的“眼、脑、手”，管理更便捷、更高效、更透明，成为“小镇大脑”，走在智慧的前端，用科技改变小镇生活。

小镇在长达几十年的运维管理阶段需要消耗大量资源，包括人、财、物等企业管理的各个方面。同时小镇每天依旧在不断地发生变化，采用高效快速低成本的倾斜摄影技术定时获取小镇全貌，对数据进行更新，保证运维的精准性，才能更好地提高服务水平。

使用BIM技术的建筑在运维阶段对建筑管理的综合信息、各种设施维护登记、设施设备的维修档案、运行资料、楼宇管理信息、物业管理信息、环境信息和市政相关信息等其他全面具体的运维管理信息进行收集，同时可以加入摄像头、消防等传感器，结合物联网、大数据、人工智能等技术准确定位设备位置，实现消防与安防的联动，及时传输数据，分析各项信息的管理情况，并生成报表，辅助决策。

地下空间活动区域有限，内部结构复杂且变幻较快，GPS 信号微弱，采用传统的站式三维激光扫描仪需要进行多次设站，增加了任务量，采集速度慢，且无法在综合管廊和地铁进行定位扫描。使用移动式三维激光扫描仪快速获取地下空间点云，对地下空间室内环境进行重构。该仪器基于实时定位与制图（SLAM）的移动测量技术，在数据采集过程中，可实时观察采集点云的质量，并能指导现场采集工作，避免采集过程中出现遗漏、错误等情况，确保一次性完成数据采集，提高工作效率，保证运维数据的快速更新和精准性。

8.结语

智能小镇的规划设计、建设施工、竣工验收、运维管理等各阶段的时空大数据，为小镇的智慧化建设提供最精准最基础的数据支持。数据智能小镇是聚集大数据行业应用、水平应用、职称服务体系的高科技大数据文化产业的特色小镇，应发挥大数据产业发展基金引领作用，在巩固核心轴发展基础上，加快整合周边大数据产业链促进发展，最终打造透明小镇、数字小镇、美丽小镇。