基于MS60的BIM模型放樣方法研究

鄧明鏡，黃海闊，李昌義，蒲小聰

(1.重慶交通大學(xué)，重慶 400074； 2.中國(guó)五冶集團(tuán)，四川 成都 610063)

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160萬平方米。園區(qū)內(nèi)辦公樓宇占地80萬平方米，本文選擇仙桃谷數(shù)據(jù)庫(kù)工程中商務(wù)辦公樓宇一期五標(biāo)段二號(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)算過程完全自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)智能、高效、快速的施工放樣，商務(wù)辦公樓BIM模型如圖1所示。

圖1 商務(wù)辦公樓BIM模型

2 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Wi-Fi連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能全站儀的遙控操作，并通過二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)交互功能，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，計(jì)算工作完全自動(dòng)化，施工放樣流程如圖2所示。

圖2 施工放樣流程圖

3 基于MS60的BIM模型放樣

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于BIM模型的數(shù)據(jù)量太大，而放樣所需要的數(shù)據(jù)只占了模型信息的一部分，所以對(duì)放樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，選取所需放樣部分之外的區(qū)域，在視圖中隱藏不需要的圖元。將預(yù)處理中提取出來的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，格式為DXF，如圖3所示。注意導(dǎo)出為DXF文件時(shí)選擇“僅輸出當(dāng)前視圖圖元”。為了將模型在移動(dòng)端上顯示，真正實(shí)現(xiàn)無圖紙放樣，需要將模型輸出交換為IFC格式，附著在項(xiàng)目上，用來作為參考底圖使用。

圖3 導(dǎo)出DXF文件

3.2 放樣點(diǎn)提取

放樣點(diǎn)的提取通常使用兩種方法，一是Leica Building Link插件進(jìn)行放樣點(diǎn)數(shù)據(jù)選取，另一種是Infinity軟件選取放樣點(diǎn)。這里使用Infinity軟件選取放樣點(diǎn)。

新建一個(gè)項(xiàng)目，并將IFC格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Infinity軟件中，如圖4所示，IFC格式作為BIM數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)交換格式能夠被Infinity讀取，并且Infinity能夠?qū)ζ洳煌宓臄?shù)據(jù)進(jìn)行顯示或隱藏(此功能在Infinity BIM瀏覽器中)，如圖5所示。

圖4 導(dǎo)入IFC文件

圖5 隱藏放樣點(diǎn)外的圖元

BIM瀏覽器可以將除需放樣點(diǎn)所屬族以外的圖元隱藏，并且在“要素”選項(xiàng)卡下的“新建”命令中選擇新建點(diǎn)或線。將圖元進(jìn)行放大顯示后，在需要放樣點(diǎn)的位置處進(jìn)行選取并且命名點(diǎn)，一般的Infinity會(huì)自動(dòng)識(shí)別邊界點(diǎn)，在新建點(diǎn)之后，Infinity軟件主界面左側(cè)的庫(kù)選項(xiàng)卡下就會(huì)顯示相應(yīng)的點(diǎn)位信息，可點(diǎn)選進(jìn)行查看。選中所創(chuàng)建的放樣點(diǎn)，選擇“LandXML”格式導(dǎo)出即可，如圖6所示。

圖6 導(dǎo)出放樣點(diǎn)數(shù)據(jù)

3.3 數(shù)據(jù)導(dǎo)入MS60

在放樣前需確認(rèn)MS60上安裝有Leica Captivate外業(yè)軟件。

在之前的數(shù)據(jù)預(yù)處理部分我們將所需放樣的樓層數(shù)據(jù)導(dǎo)出為DXF格式文件，此時(shí)需要使用此文件作為參考底圖放置在SD卡的Data文件夾下。在MS60中新建一個(gè)項(xiàng)目，在項(xiàng)目屬性窗口內(nèi)選擇CAD文件，如圖7所示，選取對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，將DXF文件的單位調(diào)整為同模型一致。

將提取放樣點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的XML格式文件放在SD卡的Data文件夾下，導(dǎo)入XML數(shù)據(jù)，如圖8所示。

圖7 添加CAD文件

圖8 導(dǎo)入XML數(shù)據(jù)

3.4 現(xiàn)場(chǎng)放樣

(1)設(shè)站

在已知點(diǎn)處架設(shè)三腳架，通過固定螺旋將MS60固定在三腳架上，打開儀器電源，通過對(duì)中激光進(jìn)行儀器粗略對(duì)中及粗略整平，按下自動(dòng)整平按鈕，進(jìn)行精確整平。此時(shí)稍微松開儀器固定螺旋，平移儀器使其精確對(duì)中，完成儀器的對(duì)中整平。

輸入MS60的高度和棱鏡高度，直接輸入第一個(gè)已知點(diǎn)的坐標(biāo)，即可完成第一個(gè)已知點(diǎn)坐標(biāo)添加。輸入完第1個(gè)已知點(diǎn)坐標(biāo)后，將棱鏡移動(dòng)到已知點(diǎn)真實(shí)的位置，采集該點(diǎn)坐標(biāo)，結(jié)束照準(zhǔn)。如果采集點(diǎn)有問題，可刪除該點(diǎn)。保證儀器與棱鏡在整個(gè)過程中都保持正常工作狀態(tài)。同樣方法添加第2個(gè)已知點(diǎn)坐標(biāo)，輸入棱鏡高度并將其移動(dòng)至正確位置，采集該點(diǎn)坐標(biāo)完成照準(zhǔn)。若滿足誤差值小于限差值，則設(shè)站成功，返回設(shè)站點(diǎn)坐標(biāo)和水平與高度誤差；否則提示“誤差過大重新設(shè)站”。

(2)放樣

進(jìn)入機(jī)載放樣程序Leica Captivate外業(yè)軟件中，在Leica Captivate中可以看到導(dǎo)入儀器中的建筑模型，在左側(cè)的點(diǎn)號(hào)框中選擇需要放樣的點(diǎn)，如圖9所示，點(diǎn)擊鍵盤上的“fn”-“工具”-“TS轉(zhuǎn)向三維點(diǎn)”，如圖10所示，儀器就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向放樣點(diǎn)所在的位置，通過手簿上直觀的方位顯示，可以快速找到放樣點(diǎn)的具體位置，如果一個(gè)點(diǎn)放樣完成，測(cè)量機(jī)器人能迅速找到下一個(gè)最近的點(diǎn)繼續(xù)放樣，直到放樣全部完成。

3.5 成果輸出

放樣完成后，可進(jìn)行測(cè)量成果的導(dǎo)出，方便測(cè)量成果的后續(xù)應(yīng)用及填寫驗(yàn)收表等工作。

圖9 選取放樣點(diǎn)

圖10 TS轉(zhuǎn)向三維點(diǎn)

4 結(jié) 論

國(guó)內(nèi)的BIM技術(shù)發(fā)展時(shí)間太短，很多技術(shù)都在發(fā)展階段。對(duì)于小型建筑，信息量小而簡(jiǎn)單，傳統(tǒng)方法放樣就能很好解決，使用BIM模型會(huì)增加額外不必要的成本。對(duì)于大型建筑，多數(shù)單位為避免昂貴的儀器費(fèi)用，寧愿選擇價(jià)格較為低廉的設(shè)備，造成了國(guó)內(nèi)施工測(cè)量人員的技術(shù)跟不上國(guó)際潮流，容易造成行業(yè)落后。通過基于MS60的BIM模型放樣方法在重慶市仙桃谷一期五標(biāo)段二號(hào)樓的實(shí)際應(yīng)用，充分發(fā)揮和展示了BIM在工程應(yīng)用中的高效便捷。

(1)傳統(tǒng)施工放樣過程中，使用的是坐標(biāo)，是一串?dāng)?shù)字，放樣不直觀，放樣點(diǎn)之間的幾何關(guān)系和相對(duì)位置不清楚。而用裝有基于BIM技術(shù)的智能軟件，直觀顯示BIM模型，可直接從BIM模型獲取放樣數(shù)據(jù)進(jìn)行放樣，簡(jiǎn)單直觀。

(2)BIM技術(shù)和MS60全站儀的結(jié)合，大大減少了人工計(jì)算的過程，避免人為輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤情況的發(fā)生，提高了放樣的效率和精度。