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)化平臺項目位于山東省濟(jì)南市國際醫(yī)學(xué)中心，煙臺路以北，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。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(zhuǎn)化平臺。

項目規(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號醫(yī)療綜合樓、2號質(zhì)子服務(wù)樓、3號門衛(wèi)、4號污水處理站、5號醫(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)療項目相比，本項目的醫(yī)療核心是質(zhì)子醫(yī)療技術(shù)，所以質(zhì)子維護(hù)樓就是整個工程建設(shè)項目的核心，患者在治療時回旋加速器釋放質(zhì)子束，通過束流通道進(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)備對設(shè)備位置、管線連接偏差等要求極高，現(xiàn)場施工難度極大，而三維激光掃描技術(shù)通過高速測量記錄被測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，可快速復(fù)建出被測目標(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)，對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)采集，與BIM模型進(jìn)行比對，消除設(shè)計與施工現(xiàn)場的誤差，依據(jù)這些要求，采用BIM+三維激光掃描的方式進(jìn)行現(xiàn)場施工的安裝及校核工作。

現(xiàn)場布置

現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜，且堆放鋼筋、模板等較多，而三維激光掃描通過激光反饋數(shù)據(jù)對現(xiàn)場情況進(jìn)行采集，施工現(xiàn)場的堆附物對掃描結(jié)果影響很大，因此，現(xiàn)場掃描前要保證掃描現(xiàn)場被掃描的構(gòu)件不被東西遮擋(如腳手架及現(xiàn)場堆放的材料)，如有遮擋，要及時清理出遮擋物，清理現(xiàn)場遮擋物必須在現(xiàn)場掃描工作開始前清理，以便能進(jìn)行現(xiàn)場掃描工作。掃描工作開始前，要關(guān)注當(dāng)天的天氣情況，因為雨、雪、霧燈天氣會對激光點(diǎn)造成干擾，影響掃描的數(shù)據(jù)質(zhì)量?，F(xiàn)場掃描完成后，需要通過現(xiàn)場坐標(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)場布置時，需提前確定現(xiàn)場坐標(biāo)點(diǎn)位置及對應(yīng)位置的坐標(biāo)，同時將對應(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)場最少確定3個點(diǎn)的位置，方可保證最終模型轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。

現(xiàn)場掃描

現(xiàn)場清理完成后，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，必須通過外部標(biāo)靶球來轉(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，呈三角擺放，使用全站儀測出標(biāo)靶的坐標(biāo)并做記錄，設(shè)備在掃描時，會將標(biāo)靶球及其坐標(biāo)掃描至點(diǎn)云模型中，軟件整合模型時，會自動讀取標(biāo)靶球的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。同時為方便后期點(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，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)。在掃描過程中，不能碰觸儀器，否則會因儀器震動造成掃描數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)缺失。

掃描數(shù)據(jù)拼接

現(xiàn)場掃描完成后，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，但掃描過程中因設(shè)備晃動、空氣影響等會造成部分?jǐn)?shù)據(jù)無用，形成噪聲點(diǎn)，噪聲點(diǎn)不僅會造成軟件運(yùn)行速度變慢，還會對點(diǎn)云模型精度造成嚴(yán)重影響。同時因為掃描過程中存在多個站點(diǎn)，站點(diǎn)與站點(diǎn)之間掃描范圍會有一部分的重疊區(qū)域，在數(shù)據(jù)拼接過程中這些區(qū)域會造成數(shù)據(jù)的重疊，形成冗余數(shù)據(jù)，因此在數(shù)據(jù)拼接過程中，有必要在不影響點(diǎn)云模型精度的前提下，對噪聲點(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)過處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)會大大提高電腦的運(yùn)行速度及點(diǎn)云模型的精度，為后期對比分析奠定基礎(chǔ)。

點(diǎn)云模型與BIM模型對比分析、現(xiàn)場調(diào)整

點(diǎn)云模型整合完成后，首先將前期所測BIM模型坐標(biāo)點(diǎn)輸入到點(diǎn)云模型中對點(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，因為兩套模型位于同一坐標(biāo)系下，模型可無縫鏈接在一起，在對比分析中，將BIM模型設(shè)置為參考對象，點(diǎn)云模型設(shè)置為測試模型，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，將分析報告導(dǎo)出并提供至現(xiàn)場技術(shù)人員手中，收到分析報告后，技術(shù)人員依據(jù)結(jié)果對現(xiàn)場偏差部位按照偏移方位進(jìn)行調(diào)整，最終使現(xiàn)場預(yù)埋構(gòu)件偏差滿足設(shè)計及廠家要求。

BIM模型在施工過程中的應(yīng)用可全面提升工程造價行業(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“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。