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现场扫描结合BIM技术在工程实施中的应用

时间:2018-03-13 23:11:28  来源:

 

现场扫描结合BIM技术在工程实施中的应用1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

李亚东,吴天华, 郎灏川1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(上海建科工程咨询有限公司,上海,200032)1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

 1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

摘要:本文首先将目前常见的2种现场扫描技术,即三维激光扫描、全景扫描2种方式进行对比分析,从而提出适合于BIM工程实施的现场扫描方式。本文分别对两种扫描方式在工程中的应用提出了实施方案,结合案例对扫描的应用效果进行分析总结。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

关键词:三维激光扫描、全景扫描、BIM实施1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

 
近年来工程信息化不断发展,3D建筑建模的技术越来越成熟。尤其是随着建筑信息模型(BIM)技术的提出,3D建筑模型中又能够被赋予诸如进度、投资等信息,形成4D乃至5D的BIM模型。换言之,BIM技术的推广,使得建筑图纸更加直观,具有了生命。但是在工程实施阶段,如何能够将BIM模型利用于现场管理和推进,就需要有效的手段作为辅助。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

基于这样的背景,扫描技术能够成为有效连接BIM模型和工程现场的纽带。它能够有效地、完整地记录下工程现场复杂的情况。本文将通过2种扫描技术的对比,提出该技术应用于BIM工程实施的一些探索思考。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

 1 现场扫描技术概况介绍1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

随着信息技术和测量技术的不断发展,目前开始逐步应用于工程领域的主要有2种扫描方式,即三维激光扫描和全景扫描。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

1.1 三维激光扫描定义1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

三维激光扫描技术又被称为实景复制技术,是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法,具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据,因此可以用于获取高精度高分辨率的数字模型。它通过高速激光扫描测量的方法,大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

1.2 全景扫描定义1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

全景扫描是通过用成像设备(目前通常采用高像素数码相机)采集一系列图像序列,再经过软件对图像进行匹配拼接,最后融合成一张显示全部图像内容的“超级图像”,可以视这个“超级图像”为全景。“超级图像”含测量数据及坐标数据,可直接与BIM模型、其他同视角“超级图像”进行对比。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

1.3 扫描技术简略对比1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

表1 三维激光扫描与全景扫描方式简要对比1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

Table 1 Contrast between 3D laser scanning and panoramic canning1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

对比项目1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

三维激光扫描1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

全景扫描1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

技术原理1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

点云实景复制1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

像素测量、全景拼接1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

扫描精度1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

2mm1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

无法体现精度1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

软硬件需求1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

高精度激光扫描仪1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

单反相机、便携移动终端1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

输出模式1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

空间点云数据1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

全景照片、视频1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

与BIM模型交互方式1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

半自动转换BIM模型1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

无法转换BIM模型1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

与CAD模型对比1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

可以与CAD模型进行比对1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

不能与CAD模型进行比对1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

扫描仪器投入1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

激光扫描仪130万元/台1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

单反数码相机2万元/台1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

扫描环境要求1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

环境要求较高,需清场1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

视野内需无人1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

数据处理时间(数据量)1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

较长(数据量大)1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

实时(数据量小)1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

数据处理结果浏览方式1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

可转换dwg格式等,与navisworks兼容1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

自带软件浏览1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

由表1可以看出,两种扫描技术各自具有鲜明的特点,主要综述如下:1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(1) 三维激光扫描的优势主要在其扫描精度以及与BIM模型的便捷比对。在理想的扫描条件下,其扫描精度可达到2mm,基本能够与全站仪等工程测量仪器精度相比。同时,三维激光扫描仪生成的点云数据可以直接转换成为BIM模型;1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(2) 全景扫描的优势主要在于其全面、直观、便捷的输出方式,以及相对于三维激光扫描的低成本投入。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

2 现场扫描结合BIM技术的实施要点1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

2.1 传统模式下工程现场的关注重点1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

在传统的工程实施中,现场工程师通常采用测量、记录、统计、对照对比等技术手段,对工程现场信息进行采集、记录和统计分析。工程现场的日常工作关注重点主要包括:1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(1) 实测实量:工程实体施工的过程检查、验收等过程,包含大量地实测实量要求,通常采用全站仪、水准仪、经纬仪、尺等专业仪器进行测量。生成的记录则作为判定工程质量、或是进入到下一道工序的依据。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(2) 材料设备管理:记录工程材料(原材料、半成品、成品)和设备的现场外观检测及取样复试等情况、性能指标数据、品牌型号等关键信息。此外,鉴于材料设备质量对工程整体质量的影响,检测送检的合格情况也是需要控制的关键内容;1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(3) 现场管理:对于现场的各种情况,必须有完整的记录管理,如材料进场和使用、各专业队伍之间的工作面移交、现场形象进度等内容;1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(4) 其他信息管理:诸如设计变更文件、施工方案等技术文件审核、分包单位资质审核及管理、作业人员、动火审批等管理文件内容。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

 2.2 扫描技术对于工程实施的应用要点1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

当扫描技术与BIM技术进入我们视野的时候,它们给现场带来最大的便利即是工程信息数据的整合管理,主要可以包含于以下4方面功能。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(1) 两种扫描方式的数据采集1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

三维激光扫描技术无疑是实测实量数据采集的有效方式。在保证扫描精度的前提下,通过扫描的方式,可以对选定的工程部位进行完整、客观地采集。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

全景扫描技术的数据采集主要体现在现场工作的记录方面。虽然无法体现精度的要求,但可以反映一切与检查验收相关的相关信息,例如:检查验收的时间、部位、表观质量、形象进度等。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(2) 三维激光扫描的数据应用1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

三维激光扫描生成的点云数据,经过专业软件处理,即可转换为BIM模型数据,进而可立即与设计的CAD模型、BAM模型进行精度对比,寻找施工现场与设计模型的不同点。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(3) 全景扫描的数据应用1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

在全景扫描所生成的现场全景图中,能够通过外部信息导入(例如:手动输入、外部设备输入、数据库转录等)方式,汇总现场工作需要的各项关键信息。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(4) 统一的数据管理方式1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

经过数据的采集与转换后,现场情况可以很完整的以BIM模型、点云模型或全景的形式在统一集成的信息平台中整合,并根据现场工程师需要开展相关管理工作。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

表2 两种扫描方式的应用要点1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

Table 2 Application points of the two scanning methods1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

应用功能1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

三维激光扫描1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

全景扫描1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

扫描数据采集1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

采集精度要求高的测量信息1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

采集现场全景信息1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

扫描数据应用1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

进行实测实量数据比对1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

直观掌握现场信息1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

统一数据管理1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

导入数据库进行管理1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

导入数据库进行管理1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

3 扫描技术在工程中的应用策划1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

在某超高层建筑的建造过程中,已经在设计及施工阶段引入BIM建模技术。在此基础上,可将扫描技术应用于该工程中,主要策划和开展的工作如下。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

3.1 总体策划思路1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

跟随施工进度,分别采用2种不同的扫描方式,将现场施工部位的实体信息、以及现场工程师的工作信息记录到统一的管理信息系统中,并据此展开相关的进一步工作。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

3.2 全景扫描应用范围1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

(1) 工作面扫描1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站

利用全景扫描技术,在每一个标准层施工的3个不同时间节点:钢结构吊装完成、混凝土浇筑完成、机电管线安装完成,分别对整个工作面进行扫描,生成阶段的全景图形,并可与BIM模型进行对比(图1)。1jv筑傲网-做装配式的人都聚集在这里!装配式建筑专业网站
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