BIM技術案例分享：BIM技術在三維激光掃描階段中的應用

【摘要】近年來，BIM技術備受大眾青睞，運用BIM技術可以支援并改善許多建筑設計和施工過程業務實務流程，解決施工過程中更高復雜度的問題，對業主、設計單位、施工方都有不可替代的好處。環球網校為大家帶來“BIM技術案例分享：BIM技術在三維激光掃描階段中的應用”。

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山東省腫瘤防治研究院技術創新與臨床轉化平臺項目位于山東省濟南市國際醫學中心，煙臺路以北，濟南繞城高速以西。其中質子維護樓包括回旋加速器1間、質子治療室3間，擬建設為以質子治療與研究為特色的腫瘤防治技術創新與臨床轉化平臺。建成后將成為立足山東，面向全國，影響東北亞的腫瘤�？撇≡\治與臨時轉化平臺。

項目規劃總用地面積約37417m?，新建建筑面積約88350m?，其中地上建筑面積約56795m?，地下建筑面積約31555m?，擬開放床位300張，包含1號醫療綜合樓、2號質子服務樓、3號門衛、4號污水處理站、5號醫療健康技術推廣中心、附屬用房(成品化糞池、成品雨水回用調蓄池、清水池、液氧站、成品門衛等主要建筑物和構筑物)等。

BIM技術在三維激光掃描階段中的應用

與常規醫療項目相比，本項目的醫療核心是質子醫療技術，所以質子維護樓就是整個工程建設項目的核心，患者在治療時回旋加速器釋放質子束，通過束流通道進入治療室，將質子束精準投射在腫瘤靶區內，進而消滅腫瘤，達到治療效果。質子治療設備對設備位置、管線連接偏差等要求極高，現場施工難度極大，而三維激光掃描技術通過高速測量記錄被測物體表面大量而密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，可快速復建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數據。利用三維激光掃描技術的特點，采用基于BIM的三維激光掃描技術，對施工現場進行實際的數據采集，與BIM模型進行比對，消除設計與施工現場的誤差，依據這些要求，采用BIM+三維激光掃描的方式進行現場施工的安裝及校核工作。

現場布置

現場施工環境復雜，且堆放鋼筋、模板等較多，而三維激光掃描通過激光反饋數據對現場情況進行采集，施工現場的堆附物對掃描結果影響很大，因此，現場掃描前要保證掃描現場被掃描的構件不被東西遮擋(如腳手架及現場堆放的材料)，如有遮擋，要及時清理出遮擋物，清理現場遮擋物必須在現場掃描工作開始前清理，以便能進行現場掃描工作。掃描工作開始前，要關注當天的天氣情況，因為雨、雪、霧燈天氣會對激光點造成干擾，影響掃描的數據質量�，F場掃描完成后，需要通過現場坐標系與BIM坐標系進行坐標轉換，保證點云模型與BIM模型最終處于同一坐標系，因此，在現場布置時，需提前確定現場坐標點位置及對應位置的坐標，同時將對應坐標點位置添加進BIM模型中。依據三維坐標原理，現場最少確定3個點的位置，方可保證最終模型轉換的準確性。

現場掃描

現場清理完成后，首先要進行FARO設備及標靶球的布設，布設前，首先要確定掃描站點的位置，為保證掃描精度，站點間隔一般為6～10m(依據需掃描內容確認站點間隔，掃描內容多則站點間距近)，確定掃描點后，在此位置架設FARO設備。

因FARO設備有自身的坐標系，必須通過外部標靶球來轉換坐標，因此必須要擺設標靶球，FARO設備架設完成后，在儀器周圍(可以是地面或者可固定標靶的墻面)擺設標靶，數量3～5個，呈三角擺放，使用全站儀測出標靶的坐標并做記錄，設備在掃描時，會將標靶球及其坐標掃描至點云模型中，軟件整合模型時，會自動讀取標靶球的坐標進行轉換。同時為方便后期點云數據拼接，相鄰站點至少要有3個以上的標靶球重合。

FARO設備及標靶球布設完成后，即可進行掃描工作，在掃描時，通常將儀器架設在高處位置，使用遠距離模式，盡可能多地掃描數據。在掃描過程中，不能碰觸儀器，否則會因儀器震動造成掃描數據的偏差，同時在掃描過程中，不能遮擋儀器，否則會造成掃描數據缺失。

掃描數據拼接

現場掃描完成后，需要利用軟件將各掃描站點的掃描數據進行拼接，但掃描過程中因設備晃動、空氣影響等會造成部分數據無用，形成噪聲點，噪聲點不僅會造成軟件運行速度變慢，還會對點云模型精度造成嚴重影響。同時因為掃描過程中存在多個站點，站點與站點之間掃描范圍會有一部分的重疊區域，在數據拼接過程中這些區域會造成數據的重疊，形成冗余數據，因此在數據拼接過程中，有必要在不影響點云模型精度的前提下，對噪聲點及冗余數據進行處理及刪除，得到最終點云模型，經過處理后的點云數據會大大提高電腦的運行速度及點云模型的精度，為后期對比分析奠定基礎。

點云模型與BIM模型對比分析、現場調整

點云模型整合完成后，首先將前期所測BIM模型坐標點輸入到點云模型中對點云模型坐標進行轉換，轉換完成后，點云模型與BIM模型形成統一的坐標系，然后將BIM模型中本次掃描內容導出sat格式，最后將點云模型與BIM模型在杰魔(Geomagic)軟件中進行整合，因為兩套模型位于同一坐標系下，模型可無縫鏈接在一起，在對比分析中，將BIM模型設置為參考對象，點云模型設置為測試模型，刪除管道口不必要的點云，即可先進行3D分析，后進行2D分析，進行注釋，設置上下公差，可以得到管道口位置點云與BIM模型之間的偏差值。分析完成后，將分析報告導出并提供至現場技術人員手中，收到分析報告后，技術人員依據結果對現場偏差部位按照偏移方位進行調整，最終使現場預埋構件偏差滿足設計及廠家要求。

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