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。

    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。

    1、现场扫描技术概况介绍

    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。

    1.1三维激光扫描定义

    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。

    1.2全景扫描定义

    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。

    1.3扫描技术简略对比

    三维激光扫描与全景扫描方式简要对

    由表可以看出，两种扫描技术各自具有鲜明的特点，主要综述如下：

    (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；

    (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。

    2、现场扫描结合BIM技术的实施要点

    2.1传统模式下工程现场的关注重点

    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：

    (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。

    (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；

    (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；

    (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。

    2.2扫描技术对于工程实施的应用要点

    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。

    (1)两种扫描方式的数据采集

    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。

    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。

    (2)三维激光扫描的数据应用

    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。

    (3)全景扫描的数据应用

    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。

    (4)统一的数据管理方式

    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。

    两种扫描方式的应用要点

    3、扫描技术在工程中的应用策划

    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。

    3.1总体策划思路

    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。

    3.2全景扫描应用范围

    (1)工作面扫描

    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。

    (2)关键信息点选定

    在扫描形成的阶段的全景图形上，根据不同的现场工程需求，选定各自不同的关键信息点。这些关键信息点，即为后阶段需要进行信息录入的记录位置。各时间节点的关键信息主要包括：检查验收、工程材料、质量、进度4个方面，具体录入范围要求见表3。

    全景扫描模型中关键信息的录入范围

    3.3三维激光扫描应用范围

    (1)重点部位扫描

    利用三维激光扫描高精度的特点，在现场(全景扫描的工况范围内)选定关键的检查验收部位进行扫描实测。在本工程中，选定了外幕墙钢支撑环梁结构进行实测，检查环梁安装精度。

    (2)与BIM模型比对

    扫描完成后，经过软件处理生成点云模型，将其与BIM模型、以及现场全站仪实测数据进行对比，得到三者之间的精度差别。

    三维激光扫描模型对比图

    3.4信息管理

    (1)工作信息记录

    为便于现场工作信息的录入，可以采用移动终端(ipad)的录入方式。在移动设备中预装信息处理软件，现场工作人员只需正常开展检查验收工作，将记录信息录入到终端设备，设备能够自动根据信息和程序，生成检查记录表式，并将信息上传至服务器中。

    (2)工作信息与模型的结合

    基于两类扫描数据的基础上，将日常管理工作与模型相结合。现场管理人员可以将各阶段现场信息集中录入，通过数据管理和处理可以反映到全景模型中进行直观地展示.

    全景模型中的信息记录和展示

    (3)数据库管理

    建立专用的数据库，将扫描模型以及过程中产生的工作数据集中进行管理。

    4、应用效果分析评价

    4.1三维激光扫描

    经过现场扫描对比，在对同一部位的排除扫描环境干扰的情况下，三维激光扫描能达到较高的扫描精准度：对比Leica1201+全站仪的测量值，偏差在4--9mm之间。在精准度符合标准的前提下，三维激光扫描所诞生的点云数据模型，能很好的与平面设计模型(即CAD模型)做对比，(也可与BIM模型在Qualify软件内进行对比)，检查之间的偏差，用以确认工程情况，为验收工作提供良好的客观数据。

    4.2全景扫描

    全景相机扫描在扫描过程中，展现出良好的即时性(即时输入、即时输出)，所以在扫描处理方面，能给予现场工程验收人员最快捷的帮助。对于全景相机扫描所输出的全景图像，结合BIM的设计模型，能够很流畅的进行交互式对比，即视角转到哪里，模型也能同步。另外全景相机扫描附带的测量功能，经过反复的比对，其偏差值在5~10mm之内，虽谈不上十分精准，但对于部分无法到达的地方或够不着的地方可以进行简易测量。最后测试的标签功能则能很实用很形象的将现场验收所得的情况、数据等完整记录在案，并且也可方便现场工程人员翻阅、寻找零部件、墙柱的材料等数据。

    两种扫描方式的应用效果对比

    4.3扫描方式于施工现场的应用优点

    扫描技术对于工程现场最大的好处在于优化现场人员的工作方式：

    (1)精简现场人员的现场工作——只需在现场进行扫描工作，对比偏差与测量可在后台完成；

    (2)方便监理员在现场的测量工作——可利用像素测量、点云测量技术，完成一些费力的高危险的地区测量；

    (3)降低监理员的工作量——直接可以在图像上标示，而无需再纸上进行记录；也可直接让扫描结果与设计模型进行对比偏差，而无需先测量、后对照图纸、最后确认偏差；

    (4)完善监理员的沟通方式——可以直接用直观的利用图像、视频甚至转换后的模型与施工方进行沟通。

    5、结论与展望

    二种扫描方式如果要说全面替代现在的监理工作方式，还为时过早，但二种扫描方式作为BIM对于现场管理工作的切入点来说，是很合时宜的。基于BIM的工作方式，会在未来逐渐取代繁琐的传统图纸、卷尺打天下的境遇。挖掘扫描的深度优势，利用扫描所得的处理结果管理人员可以将零零碎碎的琐事，整合为系统的一站式操作，做到真正的化繁为简。

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