三維激光掃描結合BIM技術在建筑建模中的應用

王佩

（ 陜西交通職業技術學院建筑與測繪工程學院，陜西西安，710018）

0 引言

三維激光掃描技術是傳統測量技術上的革新，通過快速掃描技術，可大范圍，高效率，高精度地進行實際數據測量；BIM技術可以以建筑工程項目的數據信息為基礎，通過三維建模，實現工程管理、監控等復雜功能；將三維激光掃描技術和BIM技術相結合起來，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

三維激光掃描技術是國際上近期發展的一項給高新技術，又稱實景復制技術，它以一定規律發出激光照射目標，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構。

1.1 數據采集

數據采集分為全站儀測量和激光掃描，前者用于布設控制網和測定靶標點坐標，后者用于采集點云數據和提取靶標坐標。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物體的遮擋，減少不可視區，測定點不宜離待測建筑太遠并且均勻分布。

1.2 數據處理

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

1.3 應用領域

（1）測繪工程領域：公路測量、鐵路測繪、大壩變形監測、隧道工程結構測繪，及山體體積計算等。（2）建筑、古跡測量：對古建筑內部結構進行探測，文物修復，贗品成像，遺址測繪等。（3）緊急服務業：震后廢墟勘測，陸地偵察，災害預警，核泄漏監測等。（4）娛樂業：電影產品的設計，拍攝場景的設計，3D立體畫面的開發，虛擬場景等。

2 BIM技術

BIM 技術全稱’ Building Information Modeling’，即建筑信息模型，以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，通過數字信息仿真模擬建筑物的真實信息，通過三維建筑模型，實現工程監理、物業管理、設備管理、數字化加工、工程化管理等功能。具有可視化，協調性，模擬性，可出圖性，一體化，參數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，從建筑生命周期角度出發，以現代信息技術手段對全過程進行有效控制，為項目管理者的規劃、協調和控制提供了便利。（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。在立體建模和結構設計方面具有相當大的挑戰性，設計組利用BIM技術，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：天津港應用BIM技術更加深入，項目組利用BIM技術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、結構、機電全專業建模，同時得出各專業交互分析報告。

3 三維激光掃描和BIM技術結合

3.1 BIM技術逆向創建模型

古建筑由于圖紙不全或缺失，經過長期的位移，導致對其改造時無法獲取準確的數據，但利用三維激光掃描目標建筑，采集點云數據，然后再利用這些數據擬合的BIM模型就可以避免過多的因人為干預而引起的二次損失。

圖1 BIM逆向建模的流程圖

3.2 施工質量控制

BIM的可視化、協調化、模擬性、優化性和可出圖性與三維激光掃面儀采集數據的真實性、精確性相結合，通過對比掃描模型和設計模型監測施工現場，從而確保施工質量在控制范圍之內，實現自動監控。

3.3 三維激光掃描與BIM技術在建筑行業相結合的具體方案

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，例如裝配、遞交工期、施工進程協同、安全計劃以及很多任務。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模型的現場管理和推進也離不開三維激光掃描技術，后者作為紐帶將BIM模型和工程現場有效的連接了起來，完整地記錄了現場復雜的情況。

4 總結

三維激光掃描技術和BIM技術的結合能夠將各自的優勢發揮出來，并且相互結合，在三維激光掃描技術對真實數據采集的高效率、高精度的基礎，發揮BIM技術多項目開發管理能力，大大提高了建筑工程的效率和準確性，節約了開發成本。但是，目前三維激光掃描技術和BIM技術的結合在建筑建模方面的應用還處于初級階段，兩種技術各自存在一定的問題和缺陷，BIM技術尚未形成一套完整的技術體系，在建設過程中無法在全生命周期中連續應用BIM技術，所以兩種技術結合起來不是那么的盡善盡美。

參考文獻

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