BIM技術(shù)案例分享：BIM技術(shù)在三維激光掃描階段中的應(yīng)用

山東省腫瘤防治研究院技術(shù)創(chuàng)新與臨床轉(zhuǎn)化平臺(tái)項(xiàng)目位于山東省濟(jì)南市國(guó)際醫(yī)學(xué)中心，煙臺(tái)路以北，濟(jì)南繞城高速以西。其中質(zhì)子維護(hù)樓包括回旋加速器1間、質(zhì)子治療室3間，擬建設(shè)為以質(zhì)子治療與研究為特色的腫瘤防治技術(shù)創(chuàng)新與臨床轉(zhuǎn)化平臺(tái)。建成后將成為立足山東，面向全國(guó)，影響東北亞的腫瘤專科病診治與臨時(shí)轉(zhuǎn)化平臺(tái)。

項(xiàng)目規(guī)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(hào)醫(yī)療綜合樓、2號(hào)質(zhì)子服務(wù)樓、3號(hào)門衛(wèi)、4號(hào)污水處理站、5號(hào)醫(yī)療健康技術(shù)推廣中心、附屬用房(成品化糞池、成品雨水回用調(diào)蓄池、清水池、液氧站、成品門衛(wèi)等主要建筑物和構(gòu)筑物)等。

BIM技術(shù)在三維激光掃描階段中的應(yīng)用

與常規(guī)醫(yī)療項(xiàng)目相比，本項(xiàng)目的醫(yī)療核心是質(zhì)子醫(yī)療技術(shù)，所以質(zhì)子維護(hù)樓就是整個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目的核心，患者在治療時(shí)回旋加速器釋放質(zhì)子束，通過(guò)束流通道進(jìn)入治療室，將質(zhì)子束精準(zhǔn)投射在腫瘤靶區(qū)內(nèi)，進(jìn)而消滅腫瘤，達(dá)到治療效果。質(zhì)子治療設(shè)備對(duì)設(shè)備位置、管線連接偏差等要求極高，現(xiàn)場(chǎng)施工難度極大，而三維激光掃描技術(shù)通過(guò)高速測(cè)量記錄被測(cè)物體表面大量而密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，可快速?gòu)?fù)建出被測(cè)目標(biāo)的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。利用三維激光掃描技術(shù)的特點(diǎn)，采用基于BIM的三維激光掃描技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)采集，與BIM模型進(jìn)行比對(duì)，消除設(shè)計(jì)與施工現(xiàn)場(chǎng)的誤差，依據(jù)這些要求，采用BIM+三維激光掃描的方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工的安裝及校核工作。

現(xiàn)場(chǎng)布置

現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境復(fù)雜，且堆放鋼筋、模板等較多，而三維激光掃描通過(guò)激光反饋數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行采集，施工現(xiàn)場(chǎng)的堆附物對(duì)掃描結(jié)果影響很大，因此，現(xiàn)場(chǎng)掃描前要保證掃描現(xiàn)場(chǎng)被掃描的構(gòu)件不被東西遮擋(如腳手架及現(xiàn)場(chǎng)堆放的材料)，如有遮擋，要及時(shí)清理出遮擋物，清理現(xiàn)場(chǎng)遮擋物必須在現(xiàn)場(chǎng)掃描工作開始前清理，以便能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)掃描工作。掃描工作開始前，要關(guān)注當(dāng)天的天氣情況，因?yàn)橛辍⒀?、霧燈天氣會(huì)對(duì)激光點(diǎn)造成干擾，影響掃描的數(shù)據(jù)質(zhì)量?，F(xiàn)場(chǎng)掃描完成后，需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)系與BIM坐標(biāo)系進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，保證點(diǎn)云模型與BIM模型最終處于同一坐標(biāo)系，因此，在現(xiàn)場(chǎng)布置時(shí)，需提前確定現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)點(diǎn)位置及對(duì)應(yīng)位置的坐標(biāo)，同時(shí)將對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)位置添加進(jìn)BIM模型中。依據(jù)三維坐標(biāo)原理，現(xiàn)場(chǎng)最少確定3個(gè)點(diǎn)的位置，方可保證最終模型轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。

現(xiàn)場(chǎng)掃描

現(xiàn)場(chǎng)清理完成后，首先要進(jìn)行FARO設(shè)備及標(biāo)靶球的布設(shè)，布設(shè)前，首先要確定掃描站點(diǎn)的位置，為保證掃描精度，站點(diǎn)間隔一般為6～10m(依據(jù)需掃描內(nèi)容確認(rèn)站點(diǎn)間隔，掃描內(nèi)容多則站點(diǎn)間距近)，確定掃描點(diǎn)后，在此位置架設(shè)FARO設(shè)備。

因FARO設(shè)備有自身的坐標(biāo)系，必須通過(guò)外部標(biāo)靶球來(lái)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，因此必須要擺設(shè)標(biāo)靶球，F(xiàn)ARO設(shè)備架設(shè)完成后，在儀器周圍(可以是地面或者可固定標(biāo)靶的墻面)擺設(shè)標(biāo)靶，數(shù)量3～5個(gè)，呈三角擺放，使用全站儀測(cè)出標(biāo)靶的坐標(biāo)并做記錄，設(shè)備在掃描時(shí)，會(huì)將標(biāo)靶球及其坐標(biāo)掃描至點(diǎn)云模型中，軟件整合模型時(shí)，會(huì)自動(dòng)讀取標(biāo)靶球的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。同時(shí)為方便后期點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接，相鄰站點(diǎn)至少要有3個(gè)以上的標(biāo)靶球重合。

FARO設(shè)備及標(biāo)靶球布設(shè)完成后，即可進(jìn)行掃描工作，在掃描時(shí)，通常將儀器架設(shè)在高處位置，使用遠(yuǎn)距離模式，盡可能多地掃描數(shù)據(jù)。在掃描過(guò)程中，不能碰觸儀器，否則會(huì)因儀器震動(dòng)造成掃描數(shù)據(jù)的偏差，同時(shí)在掃描過(guò)程中，不能遮擋儀器，否則會(huì)造成掃描數(shù)據(jù)缺失。

掃描數(shù)據(jù)拼接

現(xiàn)場(chǎng)掃描完成后，需要利用軟件將各掃描站點(diǎn)的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，但掃描過(guò)程中因設(shè)備晃動(dòng)、空氣影響等會(huì)造成部分?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)用，形成噪聲點(diǎn)，噪聲點(diǎn)不僅會(huì)造成軟件運(yùn)行速度變慢，還會(huì)對(duì)點(diǎn)云模型精度造成嚴(yán)重影響。同時(shí)因?yàn)閽呙柽^(guò)程中存在多個(gè)站點(diǎn)，站點(diǎn)與站點(diǎn)之間掃描范圍會(huì)有一部分的重疊區(qū)域，在數(shù)據(jù)拼接過(guò)程中這些區(qū)域會(huì)造成數(shù)據(jù)的重疊，形成冗余數(shù)據(jù)，因此在數(shù)據(jù)拼接過(guò)程中，有必要在不影響點(diǎn)云模型精度的前提下，對(duì)噪聲點(diǎn)及冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及刪除，得到最終點(diǎn)云模型，經(jīng)過(guò)處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)會(huì)大大提高電腦的運(yùn)行速度及點(diǎn)云模型的精度，為后期對(duì)比分析奠定基礎(chǔ)。

點(diǎn)云模型與BIM模型對(duì)比分析、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整

點(diǎn)云模型整合完成后，首先將前期所測(cè)BIM模型坐標(biāo)點(diǎn)輸入到點(diǎn)云模型中對(duì)點(diǎn)云模型坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后，點(diǎn)云模型與BIM模型形成統(tǒng)一的坐標(biāo)系，然后將BIM模型中本次掃描內(nèi)容導(dǎo)出sat格式，最后將點(diǎn)云模型與BIM模型在杰魔(Geomagic)軟件中進(jìn)行整合，因?yàn)閮商啄Ｐ臀挥谕蛔鴺?biāo)系下，模型可無(wú)縫鏈接在一起，在對(duì)比分析中，將BIM模型設(shè)置為參考對(duì)象，點(diǎn)云模型設(shè)置為測(cè)試模型，刪除管道口不必要的點(diǎn)云，即可先進(jìn)行3D分析，后進(jìn)行2D分析，進(jìn)行注釋，設(shè)置上下公差，可以得到管道口位置點(diǎn)云與BIM模型之間的偏差值。分析完成后，將分析報(bào)告導(dǎo)出并提供至現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員手中，收到分析報(bào)告后，技術(shù)人員依據(jù)結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)偏差部位按照偏移方位進(jìn)行調(diào)整，最終使現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋構(gòu)件偏差滿足設(shè)計(jì)及廠家要求。

BIM模型在施工過(guò)程中的應(yīng)用可全面提升工程造價(jià)行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準(zhǔn)度的完成工程量計(jì)算工作。以上內(nèi)容就是“BIM技術(shù)案例分享：BIM技術(shù)在三維激光掃描階段中的應(yīng)用”，更多BIM熱點(diǎn)資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)“BIM實(shí)訓(xùn)”，也可點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。