基于MS60的BIM放樣與施工結果精度分析

鄧明鏡，冉 東，楊忠軒，黃 恒，李昌義

(1. 重慶交通大學，重慶 400074； 2. 徠卡測量系統貿易有限公司，北京 100020；3. 中國五冶集團，四川 成都 610063)

建筑施工期間，通常要求測量員放樣建筑物的主要點和線作為施工依據，因此施工放樣在建筑施工過程中非常重要。傳統施工放樣主要采用全站儀、水準儀、測距儀、卷尺及RTK等，根據坐標、距離和角度完成放樣[1-3]。隨著BIM技術的出現，放樣技術也隨之發生了巨大改變,利用BIM對各類復雜建筑物進行施工放樣逐漸得到普及應用,BIM放樣主要采用的數據格式為XML、CSV、TXT、DXF及GRID等，運用多棱鏡完成點位放樣[4-6]。對于質量控制，傳統的做法主要采用實測實量方法檢測斷面尺寸及垂直度、平整度等[7]。如果利用BIM技術，則可用BIM與三維激光掃描技術相結合的質量控制方法,該方法主要通過點云模型重構實現，BIM模型轉換為點云數據，將重構模型與BIM模型、點云與點云作對比研究[8-11]。本文研究通過表面偏差分析提高事后質量檢測效率與質量。

1 工程概況

重慶仙桃國際數據谷是為適應全球大數據和智能硬件產業快速崛起，致力于培育發展前沿產業，構建具有國際競爭力的創新生態圈而誕生的大數據產業園區，規劃建筑面積160萬m2，園區內辦公樓宇占地80萬m2。本文選擇由中國五冶集團承建的仙桃谷數據庫工程中商務辦公樓宇二期5號樓作為研究對象。

該樓宇施工點位放樣全程應用BIM技術和MS60全站儀，測量員在現場將BIM模型成果直接利用MS60進行放樣，計算過程完全自動化，實現智能、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的施工放樣技術利用基于BIM的智能放樣軟件，調用智能全站儀的通信接口，通過藍牙連接，實現對智能全站儀的遙控操作，為施工BIM應用提供了一個結合BIM模型成果和放樣生產操作的平臺，幫助測量員在現場直接利用BIM模型成果進行測量放樣。放樣流程如圖2所示。

2.2 放樣點提取

放樣點的提取通常使用兩種方法：一種是Leica Building Link插件進行放樣點數據選取，另一種是Leica infinity軟件選取放樣點。本文使用infinity軟件選取放樣點，通過軟件自帶的BIM瀏覽器功能，能夠輕松地完成待放樣點的選取，如圖3所示。

2.3 數據導入MS60

將BIM模型單層數據輸出為DXF文件，并將選取的放樣點輸出為XML格式文件，將待放樣點導入至儀器并將DXF文件鏈接在項目中作為參考模型進行查看，完成數據導入后儀器顯示效果如圖4所示。

2.4 現場放樣

進入機載放樣程序Leica Captivate外業軟件中，根據坐標位置信息，儀器可以自動確定方位角和垂直角，根據激光束可以直接確定放樣點。改點放樣結束后可放樣下一個點，根據搜索跟蹤功能可以指示放樣，放樣結束后采集放樣點坐標。

2.5 成果輸出與精度分析

現場施工放樣結束后，需對放樣結果進行處理以完成放樣結果的精度分析。可采用圖形對比和數據誤差分析兩種方式。圖形對比只需將測量數據在AutoCAD中繪制出來，則可完成對比。而誤差分析需通過中誤差計算完成放樣結果精度分析。坐標及放樣結果坐標和誤差分析結果見表1，分析發現中誤差均在2 mm以內，因此基于MS60的BIM放樣方法精度較高。

表1 放樣結果精度分析

3 施工結果精度分析

3.1 點云數據采集

為了確保數據完整性及準確性，在掃描對象附近布設4個控制點，在樓層內部布設4個控制點，確保室內室外數據均得到采集。將采集得到的數據初步去噪，得到研究區點云數據如圖5所示。

3.2 數據配準

模型與點云數據配準實際是完成坐標系的匹配，配準方式有兩種：第一種在Revit軟件中將BIM模型通過旋轉和平移方法轉換到測量坐標系下，測量控制點坐標為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)，配準結果如圖6所示；第二種是在Geomagic Qualify軟件中通過特征對齊及最佳擬合對齊方式完成配準，本文通過6個特征面對完成特征對齊，以梁底和梁縱立面為特征面，特征對及特征對齊結果如圖7所示。

3.3 施工結果精度分析

本文對由中國五冶集團承建的仙桃數據谷二期工程3號樓3層底板施工結果進行偏差分析，從而分析施工結果精度，進一步評估施工質量。本文主要對梁底、梁立面、頂板、環梁進行表面偏差分析，通過分析發現混凝土澆筑結果偏差均在50 mm以內，由于環梁模型存在改動，因此施工結果精度基本滿足要求，只有少數部位超出限差，對超出限差部位修整即可，分析結果如圖8、圖9所示。

4 結 語

通過研究分析發現，基于MS60的BIM放樣不僅使得放樣達到可視化，而且儀器本身的超級搜索及軌跡預測防障礙跟蹤和高精度測量大大提高了施工放樣效率及可靠性。運用MS60三維掃描功能，能夠快速獲取建筑空間位置信息，通過與BIM模型作偏差分析可快速完成建筑施工結果質量檢測?；贛S60的BIM放樣和三維激光掃描技術可以一體化完成施工放樣及質量檢測，因此可廣泛應用于異形建筑施工放樣及質量檢測中。本文方法還存在一些不足，由于配準誤差及掃描誤差使得檢測結果還存在一定誤差。