三维激光扫描技术在BIM模型建立与修正中的应用

概述     

项目采用三维激光扫描的技术手段对建筑空间进行三维点云数据采集，获取建筑点云模型，利用点云模型对相关尺寸进行量测。同时，结合建筑BIM模型，促进BIM技术在施工阶段的应用。

     三维扫描技术介绍     

    三维激光扫描技术是一项高新技术，把传统的单点式采集数据转变为了自动连续获取数据，是目前国际上继全站仪、GPS技术之后又一项革命性的测量技术，三维激光扫描技术又称为“高清晰测量”，或“实景复制技术”。它是利用光学测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，三维激光扫描仪获取的数据由大量离散的点组成，三维激光扫描仪采集的数据称之为“点云”，即大量、高密度的被扫描主体的各种反射信息，其属性信息主要由扫描点的点位坐标，反射强度和灰度信息三部分组成。该项技术被广泛应用到建筑、工业制造、文物保护、教学、医学、军事以及娱乐影视等各大领域。

BIM技术介绍

    BIM技术引进我国多年，目前我国BIM技术正处于快速发展与深度应用阶段。BIM 技术是在建筑设计、施工、运维过程的整个过程中，应用三维信息技术，进行协同设计、协同施工、虚拟仿真、工程量计算、造价管理、设施运行的技术和管理手段。将BIM信息技术应用到工程建设当中可以消除建设过程中各种可能导致工期拖延的设计隐患，提高项目实施中的管理效率。

 地面三维激光扫描仪介绍     

    三维激光扫描仪是三维扫描系统主要的组成部分，其功能是数据的采集。目前市场上地面三维激光扫描仪种类众多，常见的品牌有法如、天宝等。本次项目采用FARO 三维激光扫描仪进行建筑相关区域的扫描。

1、现场踏勘：对项目环境、项目目的进行交流，了解现场情况，为项目方案的制定及项目工作量的评估收集资料。

2、数据采集：现场采集包括设备架设，站点转换，参数设置等操作。

扫描仪通过激光发射器和扫描设备本身的转动来记录单站数据，“所见即所得”，当激光视线被阻挡时，扫描仪无法获取被遮挡区域数据，因此，我们通过移动扫描仪，变换站点，不同方位的扫描来记录现场数据；

3、数据拼接：把多个扫描注册到一起成为单个项目点云，或者是将多个独立扫描对齐到单个坐标系内。站点之间通过重叠区域或公共点将所有站点拼接成整体。

4、数据去噪：三维扫描是进行了数百万次测量的结果，每次测量产生一个独立的点。扫描仪的激光点并不是无穷小，而是具有一定的直径。因此，激光点可能有极小部分落在支撑物（例如粉尘）上，另一部分落在扫描对象表面上，此时扫描仪会接收到两个相隔较远的不同点的反射激光信号，从而产生噪点。通过使用点云处理软件过滤器可更正选中的扫描点或从扫描中删除该点，也可以人为判断噪点，进行选中删除。

三维点云模型

图片打过马赛克，仅做示意用途。

5、建筑建模：根据点云模型尺寸数据信息对建筑模型（BIM）进行建立或修正原有模型。（项目图片不便展示）

项目总结

   在BIM应用领域当中，建筑工地现场实时数据与建筑信息模型间的互通更新往往是项目难点，三维激光扫描技术的出现为解决这一难点提供了高效、安全、可行的方法，区别于传统的测绘，三维扫描获取建筑空间的所有点数据，形成是建筑实时数据库，这个数据库不仅可以协助建筑模型的建立，任何测量、施工节点对比、BIM模型校正、竣工交付、数据留存、质量检查等都可以依托于这一数据库。可以说，三维激光扫描和 BIM 技术在近几年的工程建设行业可谓是“最佳拍档”，这二者的结合给建筑工程行业指引了新的技术方向。