3D扫描测量与BIM技术在建筑工程中的应用探讨

3D扫描测量与BIM技术在建筑工程中的应用探讨

陈文举

身份证号：41018519860718****

摘要：3D扫描测量与BIM技术促进了建筑信息化及产业升级。BIM与其他技术的集成应用使其快速渗透到建筑的设计、建造、运营的全生命周期的各个过程中。作者结合自身实践就BIM与3D扫描技术的集成应用进行分析，并对其在建筑安装与质量监测,基坑、边坡、隧道、水坝等变形监测,古建筑、文物等保护及改扩建工程等方面的应用中存在的问题进行阐述。

关键词：建筑工程;3D激光扫描;工程测量;BIM技术

1、研究目的和意义

工程施工的关键环节是质量的把控和检测，施工的质量更决定着整个工程的质量。我国的建筑工程质量的监督存在着很多问题，急需解决。技术人员通过BIM技术和3D扫描技术进行对施工过程的把控和监测，从而实现对整体的质量控制，要把质量和安全放在首位为原则，要有相应的预防措施，学会利用3D扫描技术和BIM技术相结合，对质量的控制进行分析，对整体工程实现动态监控，从而实现高效的质量管理，推动建筑工程项目的顺利进行。

在我国社会经济的推动下，我国的基础设施进一步发展并扩大投资，以至于为我国建筑行业迅速发展提供新机会，同时为了是我国建筑行业快速发展的新阶段，出现了大批的建筑企业，俺也出现了质量水平较低，科学技术相对薄弱的建筑企业，更有些建筑企业为了追求可观的收益，缩短工期，出现施工现场混乱，材料浪费等情况的出现以至于质量水平难以保证。当然，我国的施工质量状况是平稳中有上升趋势，但仍存在许多问题。建筑中存在着隐蔽性工程，对于这些工程来说具有不可逆性，需要一次施工就要做到完美，不然他们所呈现的瑕疵更多的影响接下来的工序和整体的质量，所造成损失是难以估计的。建筑的使用功能和人民的生命和生活都紧密相关，建筑质量问题因为长时间的积累会造成安全事故的产生，量变引起质变，短时间内不会发觉隐患的存在，由于时间的推移和受外界因素的影响，它带来的损失是毁灭性的，人民的生命和生活，生活带来的重影响。在这种严峻的形式下，把建筑的质量放在首位是至关重要的，将3D测量技术和BIM技术运用到建筑工程的质量把控和测当中，更是提高质量的新手段。

2、3D扫描测量与BIM技术工作原理

3D扫描测量技术是是根据目标物体进行高速激光扫描建立一个三维坐标系，将实景复刻下来，美国和法国公司率先真正的实现这一技术，3D扫描测量计与高分辨率的影像系统进行配合，同时采用高精度的传感器进行配合，实现这一技术的充分利用。它是一种新型的测绘技术，利用三维激光技术获取目标物体上的标点，从而形成空间坐标，建立一种三维模型的全自动技术，三维扫描测量是具有连续性，自动性和快速性这特点，可以获取目标物体的空间数据，对比传统的测量方式来说，3D扫描测量技术更具有优势，获取数据速度很快，同时精确度也很高，适用于大规模数据的获取，并且全天候工作更具有数字性特征，更好地运用在施工工程的过程中，推进施工工程顺利进行。

BIM技术也就是建筑信息的模型，是应用在工程建设管理的一种数据化工具，主要采用参数化的方法。BIM技术给建筑业带来的是变革，它将贯穿建筑物的所有方面，能在模型的环境中进行操作，可以在安全的期限内提高工作效率，保质保量的完成工程，同时降低风险，它可以使技术人员从复杂的图表和文字中脱离出来，以三维模型的方式展现在技术人员的眼中，作为一种信息载体，在施工过程中的各个阶段，技术人员是可以实现无障碍沟通与交流，减少时间并降低损失，信息集成化进一步发展，提高了整个工程的效率，促进整个建筑业的发展。

3、3D扫描测量与BIM技术典型应用案例

3D扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形、结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标，具有测量速度快、精度高、使用方便等优点，且其测量结果可直接与多种软件接口。3D激光扫描技术又被称为实景复制技术，采用高速激光扫描测量的方法，可大面积高分辨率地快速获取被测量对象表面的3D坐标数据，为快速建立物体的3D影像模型提供了一种全新的技术手段。

3D激光扫描技术可有效完整地记录工程现场复杂的情况，通过与设计模型进行对比，直观地反映出现场真实的施工情况，为工程检验等工作带来巨大帮助。同时，针对一些古建类建筑，3D激光扫描技术可快速准确地形成电子化记录，形成数字化存档信息，方便后续的修缮改造等工作。此外，对于现场难以修改的施工现状，可通过3D激光扫描技术得到现场真实信息，为其量身定做装饰构件等材料。BIM与3D扫描集成，是将BIM模型与所对应的3D扫描模型进行对比、转化和协调，达到辅助工程质量检查、快速建模、减少返工的目的，可解决很多传统方法无法解决的问题。

BIM与3D激光扫描技术的集成，越来越多地被应用在建筑施工领域，在施工质量检测、辅助实际工程量统计、钢结构预拼装等方面体现出较大价值。如，将施工现场的3D激光扫描结果与BIM模型进行对比，可检查现场施工情况与模型、图纸的差别，协助发现现场施工中的问题，这在传统方式下需要工作人员拿着图纸、皮尺在现场检查，费时又费力。

再如，针对土方开挖工程中较难统计测算土方工程量的问题，可在开挖完成后对现场基坑进行3D激光扫描，基于点云数据进行3D建模，再利用BIM软件快速测算实际模型体积，并计算现场基坑的实际挖掘土方量。此外，通过与设计模型进行对比，还可以直观了解基坑挖掘质量等其他信息。

上海中心大厦项目引入大空间3D激光扫描技术，通过获取复杂的现场环境及空间目标的3D立体信息，快速重构目标的3D模型及线、面、体、空间等各种带有3D坐标的数据，再现客观事物真实的形态特性。同时，将依据点云建立的3D模型与原设计模型进行对比，检查现场施工情况，并通过采集现场真实的管线及龙骨数据建立模型，作为后期装饰等专业深化设计的基础。BIM与3D扫描技术的集成应用，不仅提高了该项目的施工质量检查效率和准确性，也为装饰等专业深化设计提供了依据。

4、存在的问题

首先就是数据标准问题，3d扫描测量技术处于推广阶段，扫描仪器很可能与建模软件相排斥，行业内部处理系统可能出现不一致的状况，以至于BIM技术的模型软件有可能存在不兼容的现象产生，如果要大规模的推广和使用，这会大大提高工程项目的成本，所以行业要统一数据的标准格式，适应时代的要求，支持大数据下的统一。

3D扫描测量技术产生数据的准确性受多方面因素的影响，比如说自然环境的影响，天气和附近周围的环境不会对数据产生影响，各个厂家出产的仪器也不相同，所以要根据工程施工现场进行选择合适的扫描仪器，根据实际出发，选取综合性较高的仪器，可以提高数据的精准度，为接下来工程实施的工序打下坚实基础。

结束语

通过以上方面的分析，3D扫描测量技术和BIM技术相结合才能真正的使建筑行业走上新的道路，当然我国的建筑行业仍存在很多问题，技术人员应该促进两种技术相结合并大力推广到建筑行业当中，实现建筑的动态管理，实现质量管理过程的信息集成化处理，要提高建筑施工过程的质量水平，保质保量完成项目工程，推动整个工程的质量管理。

参考文献

[1]张俊，张宇贝，李伟勤.3D激光扫描技术与BIM集成应用现状与发展趋势[J].价值工程，2018，35（14）：202-204.

[2]余绍淮，陈楚江，张霄，等.基于精密机载三维激光扫描测量的高速公路改扩建勘测设计方法[J].中外公路，2019，32（1）：5-8.

[3]马兴胜,武杨,赵蕾,etal.3D扫描技术与BIM技术在机电改造工程中的应用研究[J].施工技术,2017(S1):506-509.