三维激光扫描结合BIM技术在建筑建模中的应用

王佩

（ 陕西交通职业技术学院建筑与测绘工程学院，陕西西安，710018）

0 引言

三维激光扫描技术是传统测量技术上的革新，通过快速扫描技术，可大范围，高效率，高精度地进行实际数据测量；BIM技术可以以建筑工程项目的数据信息为基础，通过三维建模，实现工程管理、监控等复杂功能；将三维激光扫描技术和BIM技术相结合起来，极大地提高了建筑修建和建筑管理方面的效率。

1 三维激光扫描技术

三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项给高新技术，又称实景复制技术，它以一定规律发出激光照射目标，然后通过接收器接收返回的激光信息，快速精确地形成所探测建筑的三维立体结构。

1.1 数据采集

数据采集分为全站仪测量和激光扫描，前者用于布设控制网和测定靶标点坐标，后者用于采集点云数据和提取靶标坐标。为得到全面准确的三维场景信息，首先要对目标进行勘测，确定各个扫描站点，制定合理的扫描方案。选定测定点时要考虑尽量减少树木或其他无关物体的遮挡，减少不可视区，测定点不宜离待测建筑太远并且均匀分布。

1.2 数据处理

首先对三维激光扫描仪得到不规则离散点进行拓扑关系的恢复，然后通过特征线的提取和模型建构来建立三维模型。

1.3 应用领域

（1）测绘工程领域：公路测量、铁路测绘、大坝变形监测、隧道工程结构测绘，及山体体积计算等。（2）建筑、古迹测量：对古建筑内部结构进行探测，文物修复，赝品成像，遗址测绘等。（3）紧急服务业：震后废墟勘测，陆地侦察，灾害预警，核泄漏监测等。（4）娱乐业：电影产品的设计，拍摄场景的设计，3D立体画面的开发，虚拟场景等。

2 BIM技术

BIM 技术全称’ Building Information Modeling’，即建筑信息模型，以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模拟建筑物的真实信息，通过三维建筑模型，实现工程监理、物业管理、设备管理、数字化加工、工程化管理等功能。具有可视化，协调性，模拟性，可出图性，一体化，参数化和信息完备性八个特点。

（1）上海中心大厦：上海中心大厦位于上海浦东，总高度632米，共121层。为了提升该项目的工程信息管理水平建立了BIM工程信息管理系统，从建筑生命周期角度出发，以现代信息技术手段对全过程进行有效控制，为项目管理者的规划、协调和控制提供了便利。（2）水立方：水立方使用了大约3000个气枕，覆盖面积达10万平方米。在立体建模和结构设计方面具有相当大的挑战性，设计组利用BIM技术，很快完成了三维立体模型的建立，并且准确地生成了平面和立面工程图。（3）天津港国际邮轮码头：天津港应用BIM技术更加深入，项目组利用BIM技术对空间形体进行推敲，对日照情况进行模拟，对人员流动进行分析等，完成了建筑、结构、机电全专业建模，同时得出各专业交互分析报告。

3 三维激光扫描和BIM技术结合

3.1 BIM技术逆向创建模型

古建筑由于图纸不全或缺失，经过长期的位移，导致对其改造时无法获取准确的数据，但利用三维激光扫描目标建筑，采集点云数据，然后再利用这些数据拟合的BIM模型就可以避免过多的因人为干预而引起的二次损失。

图1 BIM逆向建模的流程图

3.2 施工质量控制

BIM的可视化、协调化、模拟性、优化性和可出图性与三维激光扫面仪采集数据的真实性、精确性相结合，通过对比扫描模型和设计模型监测施工现场，从而确保施工质量在控制范围之内，实现自动监控。

3.3 三维激光扫描与BIM技术在建筑行业相结合的具体方案

大型承建商所承建的项目类型丰富，每个项目又都承载着多重任务，例如装配、递交工期、施工进程协同、安全计划以及很多任务。为此要将整个大团队分成许多项目组，但是在真正施工过程中，各个项目组之间很难做到有效的沟通交流。BIM技术在3D建筑模型中被赋予的投资、进度等信息，进而形成高维度模型，使得建筑图纸中显示的信息更加全面直观。在工程施工阶段，BIM模型的现场管理和推进也离不开三维激光扫描技术，后者作为纽带将BIM模型和工程现场有效的连接了起来，完整地记录了现场复杂的情况。

4 总结

三维激光扫描技术和BIM技术的结合能够将各自的优势发挥出来，并且相互结合，在三维激光扫描技术对真实数据采集的高效率、高精度的基础，发挥BIM技术多项目开发管理能力，大大提高了建筑工程的效率和准确性，节约了开发成本。但是，目前三维激光扫描技术和BIM技术的结合在建筑建模方面的应用还处于初级阶段，两种技术各自存在一定的问题和缺陷，BIM技术尚未形成一套完整的技术体系，在建设过程中无法在全生命周期中连续应用BIM技术，所以两种技术结合起来不是那么的尽善尽美。

参考文献

[1]廖中平,余泽彬,刘科,白慧鹏,陈立.三维激光扫描技术在建筑模型中的应用[J].北京测绘.2017(2):84-87.

[2]刘占省,赵明,徐瑞龙.BIM技术在我国的研发及工程应用.建筑技术[J].2013(10):893-897.

[3]缪盾,吴竟,张广兴.BIM结合三维激光扫描在建筑中的应用[J].2017(5):133-143.