基于MS60的BIM放样与施工结果精度分析

邓明镜，冉 东，杨忠轩，黄 恒，李昌义

(1. 重庆交通大学，重庆 400074； 2. 徕卡测量系统贸易有限公司，北京 100020；3. 中国五冶集团，四川 成都 610063)

建筑施工期间，通常要求测量员放样建筑物的主要点和线作为施工依据，因此施工放样在建筑施工过程中非常重要。传统施工放样主要采用全站仪、水准仪、测距仪、卷尺及RTK等，根据坐标、距离和角度完成放样[1-3]。随着BIM技术的出现，放样技术也随之发生了巨大改变,利用BIM对各类复杂建筑物进行施工放样逐渐得到普及应用,BIM放样主要采用的数据格式为XML、CSV、TXT、DXF及GRID等，运用多棱镜完成点位放样[4-6]。对于质量控制，传统的做法主要采用实测实量方法检测断面尺寸及垂直度、平整度等[7]。如果利用BIM技术，则可用BIM与三维激光扫描技术相结合的质量控制方法,该方法主要通过点云模型重构实现，BIM模型转换为点云数据，将重构模型与BIM模型、点云与点云作对比研究[8-11]。本文研究通过表面偏差分析提高事后质量检测效率与质量。

1 工程概况

重庆仙桃国际数据谷是为适应全球大数据和智能硬件产业快速崛起，致力于培育发展前沿产业，构建具有国际竞争力的创新生态圈而诞生的大数据产业园区，规划建筑面积160万m2，园区内办公楼宇占地80万m2。本文选择由中国五冶集团承建的仙桃谷数据库工程中商务办公楼宇二期5号楼作为研究对象。

该楼宇施工点位放样全程应用BIM技术和MS60全站仪，测量员在现场将BIM模型成果直接利用MS60进行放样，计算过程完全自动化，实现智能、高效、快速的施工放样。如图1所示。

2 BIM施工放样

2.1 工艺原理

基于BIM的施工放样技术利用基于BIM的智能放样软件，调用智能全站仪的通信接口，通过蓝牙连接，实现对智能全站仪的遥控操作，为施工BIM应用提供了一个结合BIM模型成果和放样生产操作的平台，帮助测量员在现场直接利用BIM模型成果进行测量放样。放样流程如图2所示。

2.2 放样点提取

放样点的提取通常使用两种方法：一种是Leica Building Link插件进行放样点数据选取，另一种是Leica infinity软件选取放样点。本文使用infinity软件选取放样点，通过软件自带的BIM浏览器功能，能够轻松地完成待放样点的选取，如图3所示。

2.3 数据导入MS60

将BIM模型单层数据输出为DXF文件，并将选取的放样点输出为XML格式文件，将待放样点导入至仪器并将DXF文件链接在项目中作为参考模型进行查看，完成数据导入后仪器显示效果如图4所示。

2.4 现场放样

进入机载放样程序Leica Captivate外业软件中，根据坐标位置信息，仪器可以自动确定方位角和垂直角，根据激光束可以直接确定放样点。改点放样结束后可放样下一个点，根据搜索跟踪功能可以指示放样，放样结束后采集放样点坐标。

2.5 成果输出与精度分析

现场施工放样结束后，需对放样结果进行处理以完成放样结果的精度分析。可采用图形对比和数据误差分析两种方式。图形对比只需将测量数据在AutoCAD中绘制出来，则可完成对比。而误差分析需通过中误差计算完成放样结果精度分析。坐标及放样结果坐标和误差分析结果见表1，分析发现中误差均在2 mm以内，因此基于MS60的BIM放样方法精度较高。

表1 放样结果精度分析

3 施工结果精度分析

3.1 点云数据采集

为了确保数据完整性及准确性，在扫描对象附近布设4个控制点，在楼层内部布设4个控制点，确保室内室外数据均得到采集。将采集得到的数据初步去噪，得到研究区点云数据如图5所示。

3.2 数据配准

模型与点云数据配准实际是完成坐标系的匹配，配准方式有两种：第一种在Revit软件中将BIM模型通过旋转和平移方法转换到测量坐标系下，测量控制点坐标为K1(1 014.152 1,976.677 3)、K2(1 036.122 6,981.980 3)、K3(1 039.062 2,969.829 2)、K4(1 017.085 5,964.524 1)，配准结果如图6所示；第二种是在Geomagic Qualify软件中通过特征对齐及最佳拟合对齐方式完成配准，本文通过6个特征面对完成特征对齐，以梁底和梁纵立面为特征面，特征对及特征对齐结果如图7所示。

3.3 施工结果精度分析

本文对由中国五冶集团承建的仙桃数据谷二期工程3号楼3层底板施工结果进行偏差分析，从而分析施工结果精度，进一步评估施工质量。本文主要对梁底、梁立面、顶板、环梁进行表面偏差分析，通过分析发现混凝土浇筑结果偏差均在50 mm以内，由于环梁模型存在改动，因此施工结果精度基本满足要求，只有少数部位超出限差，对超出限差部位修整即可，分析结果如图8、图9所示。

4 结 语

通过研究分析发现，基于MS60的BIM放样不仅使得放样达到可视化，而且仪器本身的超级搜索及轨迹预测防障碍跟踪和高精度测量大大提高了施工放样效率及可靠性。运用MS60三维扫描功能，能够快速获取建筑空间位置信息，通过与BIM模型作偏差分析可快速完成建筑施工结果质量检测。基于MS60的BIM放样和三维激光扫描技术可以一体化完成施工放样及质量检测，因此可广泛应用于异形建筑施工放样及质量检测中。本文方法还存在一些不足，由于配准误差及扫描误差使得检测结果还存在一定误差。