BIM数据获取在装饰施工中的应用

(深圳市亚泰国际建设股份有限公司，深圳 518017)

1 前言

在装饰施工环节中，由于装饰造型复杂多样、模型信息量巨大、文件组织和协同关系复杂等原因，装饰BIM阶段注重于空间、图纸以及模型数据之间的关联，制定辅助说明文档，理清装饰专业和其他专业建筑信息模型的逻辑关系，及时对项目前期资料进行整理，对其他专业模型及数据采集，从而对装饰模型迅速定位至关重要，起到了关键性作用[1]。

2 原始数据的作用

原始数据获取将信息交换的过程划分为建筑生命周期和参与方两个维度[2]。BIM的生命周期分为规划、设计、建造、运维、拆除等阶段； 参与方分为业主、建筑、结构、设备、造价等专业。根据不同参与方的需求，在不同建设阶段中，需要传递的数据是不同的。在装饰BIM阶段通过获取原始数据，有着重要的意义，通过以下四个方面总结分析：

(1)辅助模型构建

装饰单位进场，其BIM数据库的模型细度不完善，获取原始数据可以快速提供支撑装饰工程BIM模型所需要的数据信息，有效提升装饰工程BIM模型创建的效率与质量。

(2)工程信息共享

获取的原始原始数据可以利用装饰BIM模型进行协同管理和数据共享，通过项目数据的汇总、拆分、对比分析，为装饰施工工作提供参考依据。如场地模型可以提前策划整个现场的道路情况以及临建设施的布置位置，为装饰单位材料进场，安全通道预设，材料堆放等工作做计划，在临建施工更直观地指导现场，表现直观，符合施工真实情况，对施工现场提供参考和指导意义。

(3)精确算量

获取原始数据，可以辅助计算工程量，预算的效率、精度大大提高。通过获取数据的获取可以让相关管理线条快速准确地获得其他专业工程基础数据，为装饰施工的人、材、机等资源提供了有效参考，大大减少了资源，物流和仓储环节的浪费，为实现限额领料、消耗控制提供了技术支撑，节省了成本。

(4)碰撞深化

获取原始数据及相关工程信息后，通过装饰工程BIM模型与相关专业模型进行对比分析，检查是否碰撞，施工方案是否满足要求，保证装饰模型的有效性、精确度。对于复杂的构造节点，利用装饰模型作参考，进行深化设计和方案优化，使得构造节点更具符合性、可操作性和经济适用性[3]。

3 BIM原始数据获取途径

在BIM的理念里，建筑全生命周期中，BIM数据是一个被循环利用和增量附加的过程，从设计到施工，再到运维是逐步深化的过程，但每个阶段的BIM数据因为其应用场景的不同[4]，都有其关键的要素和特征。装饰项目前期支持性文件的获取工作将越来越重要，它已是装饰项目建设必不可少的重要阶段。

3.1 技术文件获取

通过对其他单位图纸获取(如图1所示)，对所有施工图纸分析先了解整个工程的整体概况、重难点部位以及需要单独建立BIM构件库[5]。确定施工图合理性、有效性，并以此为据确定电子版图纸全面、准确。并按轻重缓急制定深化程序及出图计划。进一步深化，并对图纸进行处理，清理图层及非必要部分，使其能够运用到模型中去，以达到外部参考作用。

收集其他技术文件等资料，对装饰BIM进行进一步论证和定位，确定图纸施工可行性，为项目施工决策提供依据，对重大、复杂节点技术问题进行研究，落实技术方案，获取文字说明和适应装饰施工需要的图标资料等。比如装饰招标文件，投标设计方案，其他专业设计变更等。

图1 技术文件

3.2 其他专业模型获取

项目前期收集其他专业整体BIM模型，其他专业应包含建筑，机电，结构等专业模型(如图2所示)，以便对工程整体概况有一个大体了解。装饰模型建立后期全专业模型整合做好充分准备。整理其他专业模型，结合图纸，可以发现装饰专业施工可行性问题，提前做好技术方案确认。

其他专业模型时根据实际问题建立起并实施有效的模型，装饰单位利用其他单位模型进行预测，对可碰撞问题精度分析。与其他专业发生碰撞问题，及时上报业主、监理，反馈给设计方，提出修改方案，设计变更。

随施工进展的现状，根据其他模型重新规划下一步动态工作流程，制定施工进度，使其施工管理人员可参考随装饰进度更新重新分派工作，其他专业模型获取辅以决策作用。根据其他专业模型进行进度控制分析，达到装饰单位有效掌握工程进度使其工程如期顺利完工。基于获取的有效模型属性配合对应的分部分项的施工进度计算装饰材料用量与成本费用等信息，达到有效物料调度与成本管控。以其他单位模型配合装饰BIM模型组件流程行为仿真，通过实际工程进展与预计施工进度相互比较，使其装饰BIM模型反馈工程信息可视化。配合后期装饰专业BIM模型构建，以及模型组件施工信息查询，作业项目进度与成本的实时更新与模型更新[6]。

图2 非装饰BIM模型

3.3 现场数据采集

由于装饰一般为造型多样化，空间三维均为不规则造型，针对装饰工程特点，在施工前将进行现场数据采集，一般手段为通过三维扫描获取相关数据[7]。

对现场原始建筑尺寸的测量(如图3所示)，包括：墙、地面尺寸、天花尺寸、立面尺寸、灯具位置、开关插座位置、给排水管道等。

图3 现场数据采集

根据总包方提供的基准定位标高、轴线和其他定位点，参照《工程测量规范》进行施工现场的放线和定位工作。施工过程中对基准定位标高、轴线和其他定位点的复核、校验。

通过三维激光扫描施工现场得到真实、准确的数据，通过三维激光扫描仪对现场土建、机电信息进行全方位的数据采集，后期通过采集的信息与装饰BIM模型信息进行比对，找到其与装饰BIM信息是否偏差，其偏差值是否满足装饰要求，以保证装饰模型的有效性及精度和质量。比如全自动三维测量仪，它是传统直线测量的一种升级——利用红外技术自动(或手动)获取空间数据[8]。其获得的数据是空间的、三维的点数据，其点密度介于传统测点和三维激光扫描仪的点云数据之间。这种设备不仅可以获取原始数据，还可以配合图纸放样，同时可以进行快速创建铅锤、快速点位放样、快速平行线放样、抄平测量、高度标定、高度跟踪等多用途[9-10]。测量距离可以在30～50m，精度可以达到1mm。仪器支持DXF、CSV导入、DXF、CSV、TXT、JPG导出，为制图、建模提供原始三维数据。

4 数据采集处理方法

施工数据采集与处理是为使精装模型更依托实际尺寸、避免由于施工误差导致的尺寸偏差影响精装模型，利用传统测量方法或三维扫描等方法，为BIM模型搭建提供原始数据并获取原建筑模型的过程[11]。尺寸现场尺寸数据的复核对于BIM与装饰装修工程的结合尤为重要。

4.1 三维激光扫描

近年来，三维扫描技术逐渐发展创新并与BIM技术深度结合。通过三维扫描仪可在短时间内测量原始建筑尺寸(如图4所示)，生成的点云、图纸及模型可以导入BIM相关软件。利用三维扫描仪获取彩色点云数据，利用点云处理软件进行配准，通过插件导入BIM核心软件生成模型。对于改建工程，应用三维扫描技术可大大节省原始数据获取的时间、人力及物力。

图4 三维扫描仪获取数据

利用三维扫描技术获取的点云数据的数据量大且不规整[12]，若直接导入我们的常规建模软件中则无法生成可行性高的实用模型。故需要通过点云数据处理软件对点云进行加工整合，再生成模型。常见的点云处理软件有SCENE、Infipoints、Edgewise等。然而点云处理软件的数据拟合存在一定的误差，且对后期校准的精度要求较高，同时也对仪器的使用技能要求较高，故现存的点云处理软件依然存在一定的不足，各公司可以按照需求的不同进行软件二次开发，来提高点云数据的实用价值。

4.2 基于云端平台数据处理

利用三维扫描技术将点云数据导入到数据云平台，通过云平台基于云端服务器进行数据处理[13]，达到有效协同且高效的目的，还能够结合云平台BIM数据库关联材料材质、产品信息等数据(如图5所示)，为后期运维阶段提供有效支撑。还有一种方法，就是在模型绘制软件中自行整合处理，达到更加精准有效的模型，为后期数据提供基础，模型自行整合流程研究(如图6所示)。

图5 基于云端平台数据

图6 模型数据整合处理流程图

5 数据格式简述

5.1 软件格式多样化

在建筑环境产业中，应用了多种设计和分析软件以及重复的数据需求，BIM软件形形色色，每个软件应用的是专有格式的数据表示[14]。每一个软件工具以一种专有格式在内部存储数据，这阻碍了软件的互操作性，导致无法兑现合作、协调及沟通的承诺。缺乏软件互操作性己经成为BIM在建筑环境产业进展缓慢的一个主要原因。由于涉及到的数据种类繁多，数据的格式也多种多样。获取原始数据的文件格式，应使用项目级统一的软件版本。常用的模型文件格式如表1所示。

5.2 常见BIM软件格式

现阶段BIM模型信息的交换需要开放的数据标准IFC格式，但专业软件在其发展的过程中己形成独有的数据格式标准，信息的表达与交换需要两者很好地结合。BIM模型产生于建模软件，以建模软件内部的数据格式表达，如Revit的RVT格式、ArchiCAD的pln等。这些软件的数据格式并不开放，却与软件兼容性最好，能完整准确反映所描述的信息[15]。下面是使用最普遍的格式的说明：

CATPart是Digital Project所使用的文件格式。不同方面的设计内容可能会被存储在几个不同的CGR文件中，为了得到一个完整的BIM模型，需要将多个文件整合在一起。

DXF是一种轻量化的压缩格式，主要目的是用于在网络上发布和审核设计以及作为简单的交互式应用开发的数据源。

PLN是直接支持BIM数据的一种专有表示。PLN格式，保存ArchiCAD中，项目档案可以包括多个CAD设计(.PLA文件)以及库零件。

RVT格式文件需要用Revit 软件打开，Revit是当前市场常用的一款三维BIM设计软件。

STP产品数据标准交换格式，尽管这不是专有格式，但它是一种通用的国际标准CAD格式。

表1 原始数据格式

序号内容软件交付格式 备注1模型成果文件ArchiCAD∗.pla/.pln依据所采用的BIM软件格式,转换为项目统一的通用格式。Autodesk-Revit∗.rvtCatia∗.stp/∗.igsTekla∗.db1SkechUp.skpRhino.3dmDigital Project.CATPartCivil 3D.dat/.nez3ds MAX.3dsMaya.ma/.mbBIM5D(广联达).igmsTHS-3DA2(斯维尔).jgk鲁班BIM.lbimiTWO(RIB).rpa/.rpd辅助算量,集成管理2性能分析Ecotect.eco/.mod模型档案,交互式分析PKPM Sun∗.t/∗.out图形文件/计算参数文件ANSYS Fluent.cas数据库文件3点云处理FARO.fls/.fws4浏览文件Navisworks∗.nwd.nwcBentley∗.dgn3dxml∗.3dxml5视频文件 Audio Video Interactive∗.avi原始分辨率不小于800∗600,帧率不少于15帧/秒,时间长度应能够表达所体现的内容。Windows Media Video∗.wmvMoving Picture Experts Group∗.mpeg6图片文件Photoshop、ACD∗.jpeg分辨率不小于1280∗720。∗.pngPhotoShop.tif/.jpg7办公文件Office Word∗.doc/∗.docxOffice Excel∗.xls/∗.xlsxOffice PowerPoint∗.ppt/∗.pptxAdobe∗.pdfProject.mpp主要应用进度管理VISIO.vsd流程图反映8图纸文件AutoCAD.dwg.dxf9虚拟渲染FUZOR.che/.fzmV-RAY.vrimg

3D(轻便文件格式)和DWF一样，这种格式主要用于模型视图的数字化发布供人们审核而不能被输入到设计或分析软件包，数据标准是数据存储标准的核心内容。

IFC是目前最广为接受的数据标准，IFC的开放性在数据共享与交换中发挥作用[15]。IFC标准是建筑前生命期内各方进行信息共享与交换的基础。

6 结论

在装饰工程中，获取原始数据对BIM模型创建有着重要的意义。无论设计、施工还是造价都得到了有效的体现。让装饰BIM有效整合到全专业BIM中去，使竣工模型更加完善，为运维阶段打下坚实的基础[16]。

在设计方面，BIM数据辅助装饰模型创建，研究空间形态，减少设计错误，提升室内设计效果； 在施工方面，让装饰工程真正落地，有效表达出设计的思想与设计效果，保证装饰工程的有效性与精确度； 在造价方面，获取上游模型信息，准确统计相关构件的数据[17]，为项目提供数据参考，为项目节约成本，实现成本有效管控，减少资源浪费。