摘要：本文首先將目前常見的2種現場掃描技術，即三維激光掃描、全景掃描2種方式進行對比分析，從而提出適合于BIM工程實施的現場掃描方式。本文分別對兩種掃描方式在工程中的應用提出了實施方案，結合案例對掃描的應用效果進行分析總結。關鍵詞：三維激光掃描、全景掃描、BIM實施

近年來工程信息化不斷發展，3D建筑建模的技術越來越成熟。尤其是隨著建筑信息模型(BIM)技術的提出，3D建筑模型中又能夠被賦予諸如進度、投資等信息，形成4D乃至5D的BIM模型。換言之，BIM技術的推廣，使得建筑圖紙更加直觀，具有了生命。但是在工程實施階段，如何能夠將BIM模型利用于現場管理和推進，就需要有效的手段作為輔助。基于這樣的背景，掃描技術能夠成為有效連接BIM模型和工程現場的紐帶。它能夠有效地、完整地記錄下工程現場復雜的情況。本文將通過2種掃描技術的對比，提出該技術應用于BIM工程實施的一些探索思考。

1

現場掃描技術概況介紹隨著信息技術和測量技術的不斷發展，目前開始逐步應用于工程領域的主要有2種掃描方式，即三維激光掃描和全景掃描。1.1

三維激光掃描定義三維激光掃描技術又被稱為實景復制技術，是測繪領域繼GPS技術之后的一次技術革命。它突破了傳統的單點測量方法，具有高效率、高精度的獨特優勢。三維激光掃描技術能夠提供掃描物體表面的三維點云數據，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數字模型。它通過高速激光掃描測量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標數據。1.2

全景掃描定義全景掃描是通過用成像設備(目前通常采用高像素數碼相機)采集一系列圖像序列，再經過軟件對圖像進行匹配拼接，最后融合成一張顯示全部圖像內容的“超級圖像”，可以視這個“超級圖像”為全景。“超級圖像”含測量數據及坐標數據，可直接與BIM模型、其他同視角“超級圖像”進行對比。1.3

掃描技術簡略對比表1

三維激光掃描與全景掃描方式簡要對比Table1Contrastbetween3Dlaserscanningand

panoramiccanning對比項目三維激光掃描全景掃描技術原理點云實景復制像素測量、全景拼接掃描精度2mm無法體現精度軟硬件需求高精度激光掃描儀單反相機、便攜移動終端輸出模式空間點云數據全景照片、視頻與BIM模型交互方式半自動轉換BIM模型無法轉換BIM模型與CAD模型對比可以與CAD模型進行比對不能與CAD模型進行比對掃描儀器投入激光掃描儀130萬元/臺單反數碼相機2萬元/臺掃描環境要求環境要求較高，需清場視野內需無人數據處理時間（數據量）較長（數據量大）實時（數據量小）數據處理結果瀏覽方式可轉換dwg格式等，與navisworks兼容自帶軟件瀏覽由表1可以看出，兩種掃描技術各自具有鮮明的特點，主要綜述如下：(1)

三維激光掃描的優勢主要在其掃描精度以及與BIM模型的便捷比對。在理想的掃描條件下，其掃描精度可達到2mm，基本能夠與全站儀等工程測量儀器精度相比。同時，三維激光掃描儀生成的點云數據可以直接轉換成為BIM模型；(2)

全景掃描的優勢主要在于其全面、直觀、便捷的輸出方式，以及相對于三維激光掃描的低成本投入。2

現場掃描結合BIM技術的實施要點2.1

傳統模式下工程現場的關注重點在傳統的工程實施中，現場工程師通常采用測量、記錄、統計、對照對比等技術手段，對工程現場信息進行采集、記錄和統計分析。工程現場的日常工作關注重點主要包括：(1)

實測實量：工程實體施工的過程檢查、驗收等過程，包含大量地實測實量要求，通常采用全站儀、水準儀、經緯儀、尺等專業儀器進行測量。生成的記錄則作為判定工程質量、或是進入到下一道工序的依據。(2)

材料設備管理：記錄工程材料(原材料、半成品、成品)和設備的現場外觀檢測及取樣復試等情況、性能指標數據、品牌型號等關鍵信息。此外，鑒于材料設備質量對工程整體質量的影響，檢測送檢的合格情況也是需要控制的關鍵內容；(3)

現場管理：對于現場的各種情況，必須有完整的記錄管理，如材料進場和使用、各專業隊伍之間的工作面移交、現場形象進度等內容；(4)

其他信息管理：諸如設計變更文件、施工方案等技術文件審核、分包單位資質審核及管理、作業人員、動火審批等管理文件內容。

2.2

掃描技術對于工程實施的應用要點當掃描技術與BIM技術進入我們視野的時候，它們給現場帶來最大的便利即是工程信息數據的整合管理，主要可以包含于以下4方面功能。(1)

兩種掃描方式的數據采集三維激光掃描技術無疑是實測實量數據采集的有效方式。在保證掃描精度的前提下，通過掃描的方式，可以對選定的工程部位進行完整、客觀地采集。全景掃描技術的數據采集主要體現在現場工作的記錄方面。雖然無法體現精度的要求，但可以反映一切與檢查驗收相關的相關信息，例如：檢查驗收的時間、部位、表觀質量、形象進度等。(2)

三維激光掃描的數據應用三維激光掃描生成的點云數據，經過專業軟件處理，即可轉換為BIM模型數據，進而可立即與設計的CAD模型、BAM模型進行精度對比，尋找施工現場與設計模型的不同點。(3)

全景掃描的數據應用在全景掃描所生成的現場全景圖中，能夠通過外部信息導入(例如：手動輸入、外部設備輸入、數據庫轉錄等)方式，匯總現場工作需要的各項關鍵信息。(4)

統一的數據管理方式經過數據的采集與轉換后，現場情況可以很完整的以BIM模型、點云模型或全景的形式在統一集成的信息平臺中整合，并根據現場工程師需要開展相關管理工作。表2

兩種掃描方式的應用要點Table2Applicationpointsofthetwoscanningmethods應用功能三維激光掃描全景掃描掃描數據采集采集精度要求高的測量信息采集現場全景信息掃描數據應用進行實測實量數據比對直觀掌握現場信息統一數據管理導入數據庫進行管理導入數據庫進行管理3

掃描技術在工程中的應用策劃在某超高層建筑的建造過程中，已經在設計及施工階段引入BIM建模技術。在此基礎上，可將掃描技術應用于該工程中，主要策劃和開展的工作如下。3.1

總體策劃思路跟隨施工進度，分別采用2種不同的掃描方式，將現場施工部位的實體信息、以及現場工程師的工作信息記錄到統一的管理信息系統中，并據此展開相關的進一步工作。3.2

全景掃描應用范圍(1)

工作面掃描利用全景掃描技術，在每一個標準層施工的3個不同時間節點：鋼結構吊裝完成、混凝土澆筑完成、機電管線安裝完成，分別對整個工作面進行掃描，生成階段的全景圖形，并可與BIM模型進行對比(圖1)。圖1

全景掃描圖形與BIM模型的對比(2)

關鍵信息點選定在掃描形成的階段的全景圖形上，根據不同的現場工程需求，選定各自不同的關鍵信息點。這些關鍵信息點，即為后階段需要進行信息錄入的記錄位置。各時間節點的關鍵信息主要包括：檢查驗收、工程材料、質量、進度4個方面，具體錄入范圍要求見表3。表3

全景掃描模型中關鍵信息的錄入范圍Table3Inputscopeofthekeyinformationinpanoramicmodel信息錄入類別信息錄入范圍檢查驗收信息①檢查驗收數據；②檢查驗收時間工程材料信息①材料屬性信息；②材料檢測信息質量信息①表觀質量；②實測實量數據進度信息①關鍵工序完成時間；②分項工程完成時間

3.3

三維激光掃描應用范圍(1)

重點部位掃描利用三維激光掃描高精度的特點，在現場(全景掃描的工況范圍內)選定關鍵的檢查驗收部位進行掃描實測。在本工程中，選定了外幕墻鋼支撐環梁結構進行實測，檢查環梁安裝精度。(2)

與BIM模型比對掃描完成后，經過軟件處理生成點云模型，將其與BIM模型、以及現場全站儀實測數據進行對比，得到三者之間的精度差別(圖2)。圖2

三維激光掃描模型對比圖Fig.2Comparisonpictureof3Dlasermodel3.4

信息管理(1)

工作信息記錄為便于現場工作信息的錄入，可以采用移動終端(ipad)的錄入方式。在移動設備中預裝信息處理軟件，現場工作人員只需正常開展檢查驗收工作，將記錄信息錄入到終端設備，設備能夠自動根據信息和程序，生成檢查記錄表式，并將信息上傳至服務器中。(2)

工作信息與模型的結合基于兩類掃描數據的基礎上，將日常管理工作與模型相結合。現場管理人員可以將各階段現場信息集中錄入，通過數據管理和處理可以反映到全景模型中進行直觀地展示(圖3)。圖3

全景模型中的信息記錄和展示Fig.3Informationrecordedandshowedinthepanoramicmodel(3)

數據庫管理建立專用的數據庫，將掃描模型以及過程中產生的工作數據集中進行管理。

4

應用效果分析評價4.1

三維激光掃描經過現場掃描對比，在對同一部位的排除掃描環境干擾的情況下，三維激光掃描能達到較高的掃描精準度：對比Leica1201+全站儀的測量值，偏差在4--9mm之間。在精準度符合標準的前提下，三維激光掃描所誕生的點云數據模型，能很好的與平面設計模型(即CAD模型)做對比，(也可與BIM模型在Qualify軟件內進行對比)，檢查之間的偏差，用以確認工程情況，為驗收工作提供良好的客觀數據。4.2

全景掃描全景相機掃描在掃描過程中，展現出良好的即時性(即時輸入、即時輸出)，所以在掃描處理方面，能給予現場工程驗收人員最快捷的幫助。對于全景相機掃描所輸出的全景圖像，結合BIM的設計模型，能夠很流暢的進行交互式對比，即視角轉到哪里，模型也能同步。另外全景相機掃描附帶的測量功能，經過反復的比對，其偏差值在5~10mm之內，雖談不上十分精準，但對于部分無法到達的地方或夠不著的地方可以進行簡易測量。最后測試的標簽功能則能很實用很形象的將現場驗收所得的情況、數據等完整記錄在案，并且也可方便現場工程人員翻閱、尋找零部件、墻柱的材料等數據。表4

兩種掃描方式的應用效果對比Table4Contrastofapplicationeffortbetweentwoscanningmethods

三維激光掃描全景掃描優點記錄現場數據以及三維結構高精度和準確的建造進度數據報告沖撞檢測讓業主對施工現場有直觀的了解加強項目管理方進度管理的成效增添監理數字化監督管理工具缺點掃描儀器過于笨重對現場掃描環境要求高數據處理較慢(對比全景相機掃描)遠景精準度偏低(對比三維激光掃描)無法很完整很全面記錄所有角落無法與模型做全面對比

4.3

掃描方式于施工現場的應用優點掃描技術對于工程現場最大的好處在于優化現場人員的工作方式：(1)

精簡現場人員的現場工作——只需在現場進行掃描工作，對比偏差與測量可在后臺完成；(2)

方便監理員在現場的測量工作——可利用像素測量、點云測量技術，完成一些費力的高危險的地區測量；(3)

降低監理員的工作量——直接可以在圖像上標示，而無需再紙上進行記錄；也可直接讓掃描結果與設計模型進行對比偏差，而無需先測量、后對照圖紙、最后確認偏差；(4)

完善監理員的溝通方式——可以直接用直觀的利用圖像、視頻甚至轉換后的模型與施工方進行溝通。

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結論與展望二種掃描方式如果要說全面替代現在的監理工作方式，還為時過早，但二種掃描方式作為BIM對于現場管理工作的切入點來說，是很合時宜的。基于BIM的工作方式，會在未來逐