王佩

（ 陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，陜西西安，710018）

0 引言

三維激光掃描技術(shù)是傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)上的革新，通過(guò)快速掃描技術(shù)，可大范圍，高效率，高精度地進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)量；BIM技術(shù)可以以建筑工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，通過(guò)三維建模，實(shí)現(xiàn)工程管理、監(jiān)控等復(fù)雜功能；將三維激光掃描技術(shù)和BIM技術(shù)相結(jié)合起來(lái)，極大地提高了建筑修建和建筑管理方面的效率。

1 三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)是國(guó)際上近期發(fā)展的一項(xiàng)給高新技術(shù)，又稱實(shí)景復(fù)制技術(shù)，它以一定規(guī)律發(fā)出激光照射目標(biāo)，然后通過(guò)接收器接收返回的激光信息，快速精確地形成所探測(cè)建筑的三維立體結(jié)構(gòu)。

1.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集分為全站儀測(cè)量和激光掃描，前者用于布設(shè)控制網(wǎng)和測(cè)定靶標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，后者用于采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)和提取靶標(biāo)坐標(biāo)。為得到全面準(zhǔn)確的三維場(chǎng)景信息，首先要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行勘測(cè)，確定各個(gè)掃描站點(diǎn)，制定合理的掃描方案。選定測(cè)定點(diǎn)時(shí)要考慮盡量減少樹木或其他無(wú)關(guān)物體的遮擋，減少不可視區(qū)，測(cè)定點(diǎn)不宜離待測(cè)建筑太遠(yuǎn)并且均勻分布。

1.2 數(shù)據(jù)處理

首先對(duì)三維激光掃描儀得到不規(guī)則離散點(diǎn)進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系的恢復(fù)，然后通過(guò)特征線的提取和模型建構(gòu)來(lái)建立三維模型。

1.3 應(yīng)用領(lǐng)域

（1）測(cè)繪工程領(lǐng)域：公路測(cè)量、鐵路測(cè)繪、大壩變形監(jiān)測(cè)、隧道工程結(jié)構(gòu)測(cè)繪，及山體體積計(jì)算等。（2）建筑、古跡測(cè)量：對(duì)古建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，文物修復(fù)，贗品成像，遺址測(cè)繪等。（3）緊急服務(wù)業(yè)：震后廢墟勘測(cè)，陸地偵察，災(zāi)害預(yù)警，核泄漏監(jiān)測(cè)等。（4）娛樂(lè)業(yè)：電影產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，拍攝場(chǎng)景的設(shè)計(jì)，3D立體畫面的開發(fā)，虛擬場(chǎng)景等。

2 BIM技術(shù)

BIM 技術(shù)全稱’ Building Information Modeling’，即建筑信息模型，以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物的真實(shí)信息，通過(guò)三維建筑模型，實(shí)現(xiàn)工程監(jiān)理、物業(yè)管理、設(shè)備管理、數(shù)字化加工、工程化管理等功能。具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，可出圖性，一體化，參數(shù)化和信息完備性八個(gè)特點(diǎn)。

（1）上海中心大廈：上海中心大廈位于上海浦東，總高度632米，共121層。為了提升該項(xiàng)目的工程信息管理水平建立了BIM工程信息管理系統(tǒng)，從建筑生命周期角度出發(fā)，以現(xiàn)代信息技術(shù)手段對(duì)全過(guò)程進(jìn)行有效控制，為項(xiàng)目管理者的規(guī)劃、協(xié)調(diào)和控制提供了便利。（2）水立方：水立方使用了大約3000個(gè)氣枕，覆蓋面積達(dá)10萬(wàn)平方米。在立體建模和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性，設(shè)計(jì)組利用BIM技術(shù)，很快完成了三維立體模型的建立，并且準(zhǔn)確地生成了平面和立面工程圖。（3）天津港國(guó)際郵輪碼頭：天津港應(yīng)用BIM技術(shù)更加深入，項(xiàng)目組利用BIM技術(shù)對(duì)空間形體進(jìn)行推敲，對(duì)日照情況進(jìn)行模擬，對(duì)人員流動(dòng)進(jìn)行分析等，完成了建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電全專業(yè)建模，同時(shí)得出各專業(yè)交互分析報(bào)告。

3 三維激光掃描和BIM技術(shù)結(jié)合

3.1 BIM技術(shù)逆向創(chuàng)建模型

古建筑由于圖紙不全或缺失，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的位移，導(dǎo)致對(duì)其改造時(shí)無(wú)法獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，但利用三維激光掃描目標(biāo)建筑，采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后再利用這些數(shù)據(jù)擬合的BIM模型就可以避免過(guò)多的因人為干預(yù)而引起的二次損失。

圖1 BIM逆向建模的流程圖

3.2 施工質(zhì)量控制

BIM的可視化、協(xié)調(diào)化、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性與三維激光掃面儀采集數(shù)據(jù)的真實(shí)性、精確性相結(jié)合，通過(guò)對(duì)比掃描模型和設(shè)計(jì)模型監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)，從而確保施工質(zhì)量在控制范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控。

3.3 三維激光掃描與BIM技術(shù)在建筑行業(yè)相結(jié)合的具體方案

大型承建商所承建的項(xiàng)目類型豐富，每個(gè)項(xiàng)目又都承載著多重任務(wù)，例如裝配、遞交工期、施工進(jìn)程協(xié)同、安全計(jì)劃以及很多任務(wù)。為此要將整個(gè)大團(tuán)隊(duì)分成許多項(xiàng)目組，但是在真正施工過(guò)程中，各個(gè)項(xiàng)目組之間很難做到有效的溝通交流。BIM技術(shù)在3D建筑模型中被賦予的投資、進(jìn)度等信息，進(jìn)而形成高維度模型，使得建筑圖紙中顯示的信息更加全面直觀。在工程施工階段，BIM模型的現(xiàn)場(chǎng)管理和推進(jìn)也離不開三維激光掃描技術(shù)，后者作為紐帶將BIM模型和工程現(xiàn)場(chǎng)有效的連接了起來(lái)，完整地記錄了現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的情況。

4 總結(jié)

三維激光掃描技術(shù)和BIM技術(shù)的結(jié)合能夠?qū)⒏髯缘膬?yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，并且相互結(jié)合，在三維激光掃描技術(shù)對(duì)真實(shí)數(shù)據(jù)采集的高效率、高精度的基礎(chǔ)，發(fā)揮BIM技術(shù)多項(xiàng)目開發(fā)管理能力，大大提高了建筑工程的效率和準(zhǔn)確性，節(jié)約了開發(fā)成本。但是，目前三維激光掃描技術(shù)和BIM技術(shù)的結(jié)合在建筑建模方面的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，兩種技術(shù)各自存在一定的問(wèn)題和缺陷，BIM技術(shù)尚未形成一套完整的技術(shù)體系，在建設(shè)過(guò)程中無(wú)法在全生命周期中連續(xù)應(yīng)用BIM技術(shù)，所以兩種技術(shù)結(jié)合起來(lái)不是那么的盡善盡美。

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