陳 威 秦 雯 陳 森 葉 梅 黃銘豐

(上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院，上海 200011)

1 引言

從BIM 誕生，發(fā)展至今［1-4］，BIM 已成為市政、建筑行業(yè)的一個新興的主流高端技術(shù)。從淺層次看，多數(shù)設(shè)計院對BIM 的研究都集中在室內(nèi)的軟件作業(yè)上，距離實際的應(yīng)用還很遠。我院開展的BIM實踐依托工程總承包項目，從方案、勘察、建模、造價、施工圖一直貫穿到施工技術(shù)、質(zhì)量、安全管理，在BIM 建模的基礎(chǔ)上，強調(diào)基于BIM 模型的每一種消費，著眼挖掘工程建設(shè)全生命周期中每一個可以與BIM 應(yīng)用結(jié)合的可能性。

BIM 消費是基于模型的應(yīng)用［5-7］。主要包括綠色分析、碰撞檢查、基于BIM 結(jié)構(gòu)出圖、工程量統(tǒng)計、工程算量和計價、施工進度模擬、基于BIM 項目管理系統(tǒng)、基于BIM 的施工交底以及BIM 技術(shù)的硬件應(yīng)用。本文主要基于陳翔路地道工程，研究基于BIM 的自動化測量。

2 陳翔路地道工程概述

陳翔路為城市次干路I 級，雙向4 車道，自西向東依次穿過規(guī)五路、古猗園路、軌道11 號線、滬嘉高速、瑞林路、通湖路，全長約500m。整體效果見圖1［8］。包括道路、橋梁、建筑、園林、排水、交通設(shè)施等常見的專業(yè)內(nèi)容。

圖1 整體效果圖

在陳翔路實踐中，結(jié)合基于BIM 的先進硬件設(shè)備，我院相繼開展了三維掃描、三維打印以及機器人全站儀的應(yīng)用嘗試。本文主要通過現(xiàn)場機器人全站儀實踐，講解基于BIM 的自動化測量。通過直接將BIM 數(shù)據(jù)信息儲存到當前的高端測量機器人中，對市政設(shè)施、交通設(shè)施、水利設(shè)施、能源設(shè)施、其它工業(yè)設(shè)施及特殊建構(gòu)筑物等的進行景觀測繪、放樣定位、形態(tài)檢測、變形監(jiān)測［9］，使用電子藍圖，提高了工作效率。

3 基于BIM 的自動化測量

一般工程在施工高峰時，測量放線任務(wù)異常艱辛，由于工作面交叉，工作量大，受到儀器、環(huán)境、人為因素影響，精度出現(xiàn)偏差情況較多，進而影響后繼施工。如果造成放樣錯誤，將引起工程返工或者設(shè)計變更，將增加成本和延緩工程進度。隨著技術(shù)的發(fā)展和人們審美觀的提升，在一些構(gòu)造復雜的項目上，通常有多種曲面及非常規(guī)角度墻面，復雜的構(gòu)造或管線挑戰(zhàn)著技術(shù)和測量人員的解讀能力。當前，BIM 技術(shù)正迅猛發(fā)展，在工程中具體應(yīng)用范圍日益廣泛。機器人全站儀結(jié)合了BIM 技術(shù)，將BIM 模型帶入現(xiàn)場，實現(xiàn)現(xiàn)場電子藍圖作業(yè)，迎合了BIM 的潮流。

圖2 LayoutPoint 添加點

本次工程實踐采用陳翔路圍護結(jié)構(gòu)攪拌樁作為放樣點。

圖3 BIM 模型與機器人全站儀通信

3.1 建立圍護結(jié)構(gòu)3D 模型

建立圍護結(jié)構(gòu)3D 模型，并將模型導成dxf 格式文件(該dxf 文件主要是作為現(xiàn)場放樣時的背景文件)。

3.2 模型與硬件通信

在模型軟件中，采用LayoutPoint 插件，將需要放樣的點添加到后臺數(shù)據(jù)庫中。如圖4:

圖4 放樣報告

打開軟件中的布置管理器，將已添加的放樣點，通過輸出接口輸出到機器人全站儀手簿中，在輸出前將模型的尺寸單位改為測量坐標對應(yīng)的單位。如圖5:

3.3 現(xiàn)場放樣應(yīng)用

現(xiàn)場放樣采用機器人全站儀進行放樣，放樣完成后，機器人全站儀會自動生成放樣報告，如圖6 所示。放樣完成后，分別用機器人以及傳統(tǒng)全站儀對放樣結(jié)果進行檢核。在原始設(shè)計坐標基礎(chǔ)上，共生成了3 組新的坐標。

3.4 后處理及成果

第一步:坐標轉(zhuǎn)換，BIM 模型，采用的是模型坐標系，導出的數(shù)據(jù)屬于模型坐標系，而傳統(tǒng)全站儀在放樣檢核時采用現(xiàn)場工程坐標系，所以在對機器人以及傳統(tǒng)全站儀對比時，需要先將模型坐標轉(zhuǎn)化為工程坐標。轉(zhuǎn)換后的坐標如表1 所示:

表1 放樣坐標、機器人及普通全站儀與設(shè)計坐標對比

續(xù)表

第二步:分別用放樣坐標、機器人以及傳統(tǒng)全站儀檢核坐標，求出每組坐標的點位誤差，其點位誤差的曲線圖如圖7 所示:

圖5 點位誤差分布曲線圖

圖5 可以看出，利用機器人全站儀放樣和檢核精度較傳統(tǒng)全站儀精度有2 至3 倍提高。

4 結(jié)論

BIM 消費是BIM 發(fā)展的主流理念，我院開展的基于BIM 的應(yīng)用迎合了BIM 發(fā)展的目的。機器人全站儀將BIM 實時帶入到現(xiàn)場，現(xiàn)場測量人員可以使用電子藍圖作業(yè)，實現(xiàn)了無紙質(zhì)化作業(yè)。從效率上看，機器人全站儀可以消除因錯誤產(chǎn)生的重復工作，在施工放樣外業(yè)工作中能大大提高現(xiàn)場工作人員的效率。另外，由于機器人全站儀定位較高，且自身帶有補償裝置，在精度上較傳統(tǒng)全站儀有較大改善。

在工程全生命周期中，通過基于BIM 的新技術(shù)應(yīng)用嘗試，可以讓大家真實感受到BIM 的優(yōu)勢［10］。

［1］呂芳，韋巍，楊家躍.BIM 技術(shù)助力企業(yè)快速提升項目總控能力［J］.土木建筑工程信息技術(shù).2012.4:2:1-14

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［10］馬智亮，馬健坤.IPD 與BIM 技術(shù)在其中的應(yīng)用［J］.土木建筑工程信息技術(shù).2011.3:4:88-93