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.中國五冶集團(tuán)，四川 成都 610063)

1 工程概況

重慶仙桃國際數(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)建具有國際競爭力的創(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)庫工程中商務(wù)辦公樓宇一期五標(biāo)段二號樓作為研究對象。

該樓宇施工點位放樣全程應(yīng)用BIM技術(shù)和MS60全站儀，測量員在現(xiàn)場將BIM模型成果直接利用MS60進(jìn)行放樣，計算過程完全自動化，實現(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，實現(xiàn)對智能全站儀的遙控操作，并通過二次開發(fā)實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實交互功能，為施工BIM應(yīng)用提供了一個結(jié)合BIM模型成果和放樣生產(chǎn)操作的平臺，幫助測量員在現(xiàn)場直接利用BIM模型成果進(jìn)行測量放樣，計算工作完全自動化，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文件時選擇“僅輸出當(dāng)前視圖圖元”。為了將模型在移動端上顯示，真正實現(xiàn)無圖紙放樣，需要將模型輸出交換為IFC格式，附著在項目上，用來作為參考底圖使用。

圖3 導(dǎo)出DXF文件

3.2 放樣點提取

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

新建一個項目，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 隱藏放樣點外的圖元

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

圖6 導(dǎo)出放樣點數(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中新建一個項目，在項目屬性窗口內(nèi)選擇CAD文件，如圖7所示，選取對應(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)場放樣

(1)設(shè)站

在已知點處架設(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，通過對中激光進(jìn)行儀器粗略對中及粗略整平，按下自動整平按鈕，進(jìn)行精確整平。此時稍微松開儀器固定螺旋，平移儀器使其精確對中，完成儀器的對中整平。

輸入MS60的高度和棱鏡高度，直接輸入第一個已知點的坐標(biāo)，即可完成第一個已知點坐標(biāo)添加。輸入完第1個已知點坐標(biāo)后，將棱鏡移動到已知點真實的位置，采集該點坐標(biāo)，結(jié)束照準(zhǔn)。如果采集點有問題，可刪除該點。保證儀器與棱鏡在整個過程中都保持正常工作狀態(tài)。同樣方法添加第2個已知點坐標(biāo)，輸入棱鏡高度并將其移動至正確位置，采集該點坐標(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)的點號框中選擇需要放樣的點，如圖9所示，點擊鍵盤上的“fn”-“工具”-“TS轉(zhuǎn)向三維點”，如圖10所示，儀器就會自動轉(zhuǎn)向放樣點所在的位置，通過手簿上直觀的方位顯示，可以快速找到放樣點的具體位置，如果一個點放樣完成，測量機(jī)器人能迅速找到下一個最近的點繼續(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)行測量成果的導(dǎo)出，方便測量成果的后續(xù)應(yīng)用及填寫驗收表等工作。

圖9 選取放樣點

圖10 TS轉(zhuǎn)向三維點

4 結(jié) 論

國內(nèi)的BIM技術(shù)發(fā)展時間太短，很多技術(shù)都在發(fā)展階段。對于小型建筑，信息量小而簡單，傳統(tǒng)方法放樣就能很好解決，使用BIM模型會增加額外不必要的成本。對于大型建筑，多數(shù)單位為避免昂貴的儀器費(fèi)用，寧愿選擇價格較為低廉的設(shè)備，造成了國內(nèi)施工測量人員的技術(shù)跟不上國際潮流，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)段二號樓的實際應(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，放樣點之間的幾何關(guān)系和相對位置不清楚。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，大大減少了人工計算的過程，避免人為輸入數(shù)據(jù)錯誤情況的發(fā)生，提高了放樣的效率和精度。