鄧明鏡，冉 東，楊忠軒，黃 恒，李昌義

(1. 重慶交通大學(xué)，重慶 400074； 2. 徠卡測(cè)量系統(tǒng)貿(mào)易有限公司，北京 100020；3. 中國(guó)五冶集團(tuán)，四川 成都 610063)

建筑施工期間，通常要求測(cè)量員放樣建筑物的主要點(diǎn)和線作為施工依據(jù)，因此施工放樣在建筑施工過(guò)程中非常重要。傳統(tǒng)施工放樣主要采用全站儀、水準(zhǔn)儀、測(cè)距儀、卷尺及RTK等，根據(jù)坐標(biāo)、距離和角度完成放樣[1-3]。隨著BIM技術(shù)的出現(xiàn)，放樣技術(shù)也隨之發(fā)生了巨大改變,利用BIM對(duì)各類復(fù)雜建筑物進(jìn)行施工放樣逐漸得到普及應(yīng)用,BIM放樣主要采用的數(shù)據(jù)格式為XML、CSV、TXT、DXF及GRID等，運(yùn)用多棱鏡完成點(diǎn)位放樣[4-6]。對(duì)于質(zhì)量控制，傳統(tǒng)的做法主要采用實(shí)測(cè)實(shí)量方法檢測(cè)斷面尺寸及垂直度、平整度等[7]。如果利用BIM技術(shù)，則可用BIM與三維激光掃描技術(shù)相結(jié)合的質(zhì)量控制方法,該方法主要通過(guò)點(diǎn)云模型重構(gòu)實(shí)現(xiàn)，BIM模型轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將重構(gòu)模型與BIM模型、點(diǎn)云與點(diǎn)云作對(duì)比研究[8-11]。本文研究通過(guò)表面偏差分析提高事后質(zhì)量檢測(cè)效率與質(zhì)量。

1 工程概況

重慶仙桃國(guó)際數(shù)據(jù)谷是為適應(yīng)全球大數(shù)據(jù)和智能硬件產(chǎn)業(yè)快速崛起，致力于培育發(fā)展前沿產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新生態(tài)圈而誕生的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，規(guī)劃建筑面積160萬(wàn)m2，園區(qū)內(nèi)辦公樓宇占地80萬(wàn)m2。本文選擇由中國(guó)五冶集團(tuán)承建的仙桃谷數(shù)據(jù)庫(kù)工程中商務(wù)辦公樓宇二期5號(hào)樓作為研究對(duì)象。

該樓宇施工點(diǎn)位放樣全程應(yīng)用BIM技術(shù)和MS60全站儀，測(cè)量員在現(xiàn)場(chǎng)將BIM模型成果直接利用MS60進(jìn)行放樣，計(jì)算過(guò)程完全自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)智能、高效、快速的施工放樣。如圖1所示。

2 BIM施工放樣

2.1 工藝原理

基于BIM的施工放樣技術(shù)利用基于BIM的智能放樣軟件，調(diào)用智能全站儀的通信接口，通過(guò)藍(lán)牙連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能全站儀的遙控操作，為施工BIM應(yīng)用提供了一個(gè)結(jié)合BIM模型成果和放樣生產(chǎn)操作的平臺(tái)，幫助測(cè)量員在現(xiàn)場(chǎng)直接利用BIM模型成果進(jìn)行測(cè)量放樣。放樣流程如圖2所示。

2.2 放樣點(diǎn)提取

放樣點(diǎn)的提取通常使用兩種方法：一種是Leica Building Link插件進(jìn)行放樣點(diǎn)數(shù)據(jù)選取，另一種是Leica infinity軟件選取放樣點(diǎn)。本文使用infinity軟件選取放樣點(diǎn)，通過(guò)軟件自帶的BIM瀏覽器功能，能夠輕松地完成待放樣點(diǎn)的選取，如圖3所示。

2.3 數(shù)據(jù)導(dǎo)入MS60

將BIM模型單層數(shù)據(jù)輸出為DXF文件，并將選取的放樣點(diǎn)輸出為XML格式文件，將待放樣點(diǎn)導(dǎo)入至儀器并將DXF文件鏈接在項(xiàng)目中作為參考模型進(jìn)行查看，完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入后儀器顯示效果如圖4所示。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)放樣

進(jìn)入機(jī)載放樣程序Leica Captivate外業(yè)軟件中，根據(jù)坐標(biāo)位置信息，儀器可以自動(dòng)確定方位角和垂直角，根據(jù)激光束可以直接確定放樣點(diǎn)。改點(diǎn)放樣結(jié)束后可放樣下一個(gè)點(diǎn)，根據(jù)搜索跟蹤功能可以指示放樣，放樣結(jié)束后采集放樣點(diǎn)坐標(biāo)。

2.5 成果輸出與精度分析

現(xiàn)場(chǎng)施工放樣結(jié)束后，需對(duì)放樣結(jié)果進(jìn)行處理以完成放樣結(jié)果的精度分析?？刹捎脠D形對(duì)比和數(shù)據(jù)誤差分析兩種方式。圖形對(duì)比只需將測(cè)量數(shù)據(jù)在AutoCAD中繪制出來(lái)，則可完成對(duì)比。而誤差分析需通過(guò)中誤差計(jì)算完成放樣結(jié)果精度分析。坐標(biāo)及放樣結(jié)果坐標(biāo)和誤差分析結(jié)果見表1，分析發(fā)現(xiàn)中誤差均在2 mm以內(nèi)，因此基于MS60的BIM放樣方法精度較高。

表1 放樣結(jié)果精度分析

3 施工結(jié)果精度分析

3.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集

為了確保數(shù)據(jù)完整性及準(zhǔn)確性，在掃描對(duì)象附近布設(shè)4個(gè)控制點(diǎn)，在樓層內(nèi)部布設(shè)4個(gè)控制點(diǎn)，確保室內(nèi)室外數(shù)據(jù)均得到采集。將采集得到的數(shù)據(jù)初步去噪，得到研究區(qū)點(diǎn)云數(shù)據(jù)如圖5所示。

3.2 數(shù)據(jù)配準(zhǔn)

模型與點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)實(shí)際是完成坐標(biāo)系的匹配，配準(zhǔn)方式有兩種：第一種在Revit軟件中將BIM模型通過(guò)旋轉(zhuǎn)和平移方法轉(zhuǎn)換到測(cè)量坐標(biāo)系下，測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)為K1(1 014.152 1,976.677 3)、K2(1 036.122 6,981.980 3)、K3(1 039.062 2,969.829 2)、K4(1 017.085 5,964.524 1)，配準(zhǔn)結(jié)果如圖6所示；第二種是在Geomagic Qualify軟件中通過(guò)特征對(duì)齊及最佳擬合對(duì)齊方式完成配準(zhǔn)，本文通過(guò)6個(gè)特征面對(duì)完成特征對(duì)齊，以梁底和梁縱立面為特征面，特征對(duì)及特征對(duì)齊結(jié)果如圖7所示。

3.3 施工結(jié)果精度分析

本文對(duì)由中國(guó)五冶集團(tuán)承建的仙桃數(shù)據(jù)谷二期工程3號(hào)樓3層底板施工結(jié)果進(jìn)行偏差分析，從而分析施工結(jié)果精度，進(jìn)一步評(píng)估施工質(zhì)量。本文主要對(duì)梁底、梁立面、頂板、環(huán)梁進(jìn)行表面偏差分析，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)混凝土澆筑結(jié)果偏差均在50 mm以內(nèi)，由于環(huán)梁模型存在改動(dòng)，因此施工結(jié)果精度基本滿足要求，只有少數(shù)部位超出限差，對(duì)超出限差部位修整即可，分析結(jié)果如圖8、圖9所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)研究分析發(fā)現(xiàn)，基于MS60的BIM放樣不僅使得放樣達(dá)到可視化，而且儀器本身的超級(jí)搜索及軌跡預(yù)測(cè)防障礙跟蹤和高精度測(cè)量大大提高了施工放樣效率及可靠性。運(yùn)用MS60三維掃描功能，能夠快速獲取建筑空間位置信息，通過(guò)與BIM模型作偏差分析可快速完成建筑施工結(jié)果質(zhì)量檢測(cè)?；贛S60的BIM放樣和三維激光掃描技術(shù)可以一體化完成施工放樣及質(zhì)量檢測(cè)，因此可廣泛應(yīng)用于異形建筑施工放樣及質(zhì)量檢測(cè)中。本文方法還存在一些不足，由于配準(zhǔn)誤差及掃描誤差使得檢測(cè)結(jié)果還存在一定誤差。