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CIM的出现，是对智慧城市的内涵延展和功能增强。同时，CIM作为数字孪生城市的核心和基础，也是从智慧城市升级到数字孪生城市的基本前提和关键所在。
在城市规划前期，基于CIM整合城市历史、现状、资源等数据，可摸清城市家底并直观呈现，推动规划有的放矢、提前布局。同时，通过假设分析和模拟推演，能以更低的成本和更快的速度推动城市顶层设计落地，科学评估规划影响，避免不切实际的规划设计。
在城市规划阶段，基于CIM可全面整合导入城市总体规划、控制性详细规划、各专项规划（如土地、生态环境保护、市政专项、交通路网、产业经济等）及城市红线等规划数据，在数字空间实现叠加融合，可解决各规划的潜在冲突和不一致的问题，推进城市“多规合一”，实现城市“一张蓝图”发展，并随城市发展不断进行更新迭代。同时，基于CIM还可通过“软件定义”的方式，对各种规划方案进行空间计算、模拟仿真、推演，并以直观的方式进行可视化呈现，有效地实现规划方案的优化比选，降低城市试错成本，真正实现科学规划。
在城市勘察设计阶段，基于CIM可对城市各项设计方案进行多方协同审查，开展协同设计，提升质量和效率；也可基于CIM进行数值模拟、空间分析、功能模拟优化和可视化表达，构建工程勘察信息数据库，实现工程勘察信息的有效传递和共享。
在城市建设阶段，基于CIM可对工程项目从图纸、施工到竣工交付全过程进行监管，对重大项目进度、资金、质量、安全、绿色施工、原材料、劳务和协同协作进行数字化监管，实现动态、集成和可视化施工管理，确保重大工程项目按时、高质、安全交付。让每一个竣工的建筑、基础设施等建设主体，都包括物理实体和数字虚体两大成果，可实时追踪、定位、分析在工程施工、交付、监管等环节的质量，实现各建造方的实时沟通、多方协同，建设成果的模型预先比对、实体多轮迭代，确保城市建设做到提质降本、绿色低碳、安全可靠。
在城市运行管理阶段，基于CIM集成城市各智能设施的物联感知数据，可实现对城市交通、能源、生态环境、城管等领域运行状况的实时监测和态势呈现，通过各领域各专业的数字模型、智能算法，实现快速响应、决策仿真、应急处置和智能操控，提升城市运行管理水平和应急处置能力，让城市运行更安全、可靠。
最后，在智慧城市项目效益评估方面，基于CIM可以通过定量与定性的方式建模分析城市交通路况、人流聚集分布、空气质量、水质指标等数据；决策者和评估者可快速直观地了解智慧化对城市环境、城市运行等状态监管的提升效果，评判智慧项目的建设效益，实现城市数据挖掘分析，辅助政府在今后的信息化、智慧化建设中实现科学决策，避免走弯路和重复建设及低效益建设。