三維激光掃描結(jié)合BIM技術(shù)在建筑建模中的應(yīng)用

王佩

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

0 引言

三維激光掃描技術(shù)是傳統(tǒng)測量技術(shù)上的革新，通過快速掃描技術(shù)，可大范圍，高效率，高精度地進行實際數(shù)據(jù)測量；BIM技術(shù)可以以建筑工程項目的數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，通過三維建模，實現(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，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)是國際上近期發(fā)展的一項給高新技術(shù)，又稱實景復(fù)制技術(shù)，它以一定規(guī)律發(fā)出激光照射目標，然后通過接收器接收返回的激光信息，快速精確地形成所探測建筑的三維立體結(jié)構(gòu)。

1.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集分為全站儀測量和激光掃描，前者用于布設(shè)控制網(wǎng)和測定靶標點坐標，后者用于采集點云數(shù)據(jù)和提取靶標坐標。為得到全面準確的三維場景信息，首先要對目標進行勘測，確定各個掃描站點，制定合理的掃描方案。選定測定點時要考慮盡量減少樹木或其他無關(guān)物體的遮擋，減少不可視區(qū)，測定點不宜離待測建筑太遠并且均勻分布。

1.2 數(shù)據(jù)處理

首先對三維激光掃描儀得到不規(guī)則離散點進行拓撲關(guān)系的恢復(fù)，然后通過特征線的提取和模型建構(gòu)來建立三維模型。

1.3 應(yīng)用領(lǐng)域

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

2 BIM技術(shù)

BIM 技術(shù)全稱’ Building Information Modeling’，即建筑信息模型，以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物的真實信息，通過三維建筑模型，實現(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特點。

（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)手段對全過程進行有效控制，為項目管理者的規(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個氣枕，覆蓋面積達10萬平方米。在立體建模和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面具有相當大的挑戰(zhàn)性，設(shè)計組利用BIM技術(shù)，很快完成了三維立體模型的建立，并且準確地生成了平面和立面工程圖。（3）天津港國際郵輪碼頭：天津港應(yīng)用BIM技術(shù)更加深入，項目組利用BIM技術(shù)對空間形體進行推敲，對日照情況進行模擬，對人員流動進行分析等，完成了建筑、結(jié)構(gòu)、機電全專業(yè)建模，同時得出各專業(yè)交互分析報告。

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)過長期的位移，導(dǎo)致對其改造時無法獲取準確的數(shù)據(jù)，但利用三維激光掃描目標建筑，采集點云數(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)的真實性、精確性相結(jié)合，通過對比掃描模型和設(shè)計模型監(jiān)測施工現(xiàn)場，從而確保施工質(zhì)量在控制范圍之內(nèi)，實現(xiàn)自動監(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目類型豐富，每個項目又都承載著多重任務(wù)，例如裝配、遞交工期、施工進程協(xié)同、安全計劃以及很多任務(wù)。為此要將整個大團隊分成許多項目組，但是在真正施工過程中，各個項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、進度等信息，進而形成高維度模型，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)場管理和推進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)場有效的連接了起來，完整地記錄了現(xiàn)場復(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)勢發(fā)揮出來，并且相互結(jié)合，在三維激光掃描技術(shù)對真實數(shù)據(jù)采集的高效率、高精度的基礎(chǔ)，發(fā)揮BIM技術(shù)多項目開發(fā)管理能力，大大提高了建筑工程的效率和準確性，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)用還處于初級階段，兩種技術(shù)各自存在一定的問題和缺陷，BIM技術(shù)尚未形成一套完整的技術(shù)體系，在建設(shè)過程中無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)合起來不是那么的盡善盡美。

參考文獻

[1]廖中平,余澤彬,劉科,白慧鵬,陳立.三維激光掃描技術(shù)在建筑模型中的應(yīng)用[J].北京測繪.2017(2):84-87.

[2]劉占省,趙明,徐瑞龍.BIM技術(shù)在我國的研發(fā)及工程應(yīng)用.建筑技術(shù)[J].2013(10):893-897.

[3]繆盾,吳竟,張廣興.BIM結(jié)合三維激光掃描在建筑中的應(yīng)用[J].2017(5):133-143.