基于三维扫描的BIM精装修深化设计技术

尹继刚，屠剑飞，雷霞，万历，汤根春

(浙江省建工集团有限责任公司，浙江杭州310012)

摘要：通过激光三维扫描仪采集现场结构的三维数据，利用BIM技术切片获取精准的三维边界数据辅助精装修深化设计，指导工厂下料、现场施工，做到一次施工成型，从而节约成本、提升施工质量、缩短工期。

关键词：三维扫描;BIM技术；精装修；深化设计

Abstract:3D data of the field structure are collected by3D laser scanner,and accurate3D boundary data are obtained by BIM technology slices to assist the detailed design for refined decoration.They are used to guide the factory blanking and site construction,so as to achieve the one-time construction formation.Thus of cost, improving of the construction quality and shortening of the construction period are obtained.

Key words:3D scan technology;BIM technology;refined decoration;detailed design

1项目概况

某商业综合体中庭为曲线造型，由一圈金属栏杆、玻璃栏板和石膏侧板组成，为确保中庭展现设计的完美效果，扶手栏杆、玻璃栏板、石膏侧板外轮廓曲线需光滑圆润、过渡自然。实际施工中，中庭洞口的施工质量把控极为困难，时常出现与设计图纸存在出入的情况。

深化设计是提高装饰装修施工质量的较佳途径，而准确获得现场洞口尺寸则是进行扶手栏杆、玻璃栏板、石膏侧板深化设计的前提。

2施工难点分析

(1)现有施工技术对曲线结构的施工放样难以精确定位，容易造成实体尺寸偏差，使后期精装修阶段的施工定位难度加大。

(2)由于前期现场结构的偏差，导致根据原设计尺寸加工的材料无法在现场进行安装，需要根据现场结构实际轮廓进行相应的尺寸优化后再进行材料加工与安装。

(3)由于现场结构偏差，加之不规则的轮廓造型，常规的测量技术无法满足深化设计对三维空间数据的精确性要求。

3解决方案

3.1外业数据采集

在利用天宝TX8三维激光扫描仪进行外业数据采集前，应确定现场是否具备相应的工作环境，包含:①足够的空间架设仪器进行激光点云扫描;

②良好的扫描视线;③安全的工作环境。

该三维激光扫描通过测站式扫描进行工作，为确保后续数据能够整合，扫描时相邻两个测站点位的扫描内容需确保30%的重复率。但是，过多的测站数据会造成后续的内业处理数据太过庞大，拖慢电脑的运行速度，因此本项目根据扫描精度、扫描范围和现场的视线通畅情况共设置了15个测站点，确保所有数据采集完毕且无多余数据。

在数据采集过程中应遵循“人不离机”原则，本项目选择第3级扫描精度、扫描半径60m。由于现场扫描费时、费力，所以扫描完成后在现场利用Trimble RealWorks软件中的“扫描浏览器”功能进行初步影像的检查，通过检查确保扫描数据完整无误。3.2内业数据处理

分站点扫描之后得到每站的信息是零碎的，为了得到完整的信息，必须对数据进行处理[1]。通过Trimble RealWorks软件将所有的测站点云数据整合成点云模型，整合完成的数据再次利用数据融合功能将重合部分的数据进行归并，以避免数据的冗余和不一致。本项目的点云数据采用是空间采样形

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式，分辨率为1mm ，采样范围为60m 。

由于扫描过程中外界环境因素对扫描目标的阻挡和遮掩，如扫描过程中移动的行人遮挡，及建筑物本身的反射特性不均匀，导致最终获取的扫描点云数据内可能包含不稳定点和错误点，这些影响都将导致点云数据含有偏差。因此点云数据拼接后的预处理工作，主要是清除一些不正确的数据，获取有效数据。只有把这些错误点和含有偏差的点剔除后，才可继续进行其它操作，这个过程称作点云数据的去噪[2]。同

时由于外业数据采集的范围是360°全方位的，所以还需要通过切割功能将中庭范围以外的点云模型进行删除，中庭范围三维点云模型如图1所示。在点云数据整理完成之后，通过数据切片的形式将中庭的三维边界数据截取出来，再经过数据光顺、插补、精简等过程，就可以得到精确的三维边界轮廓线，三维边界数据如图2所示。之后通过数据转换功能将所有的三维边界数据输出相应的数据格式，便于后续深化设计阶段可以读取相应数据。

3.3

深化设计

由于中庭的结构施工存在误差，因此通过三

维激光扫描仪得到的楼板轮廓边界凹凸不平，而栏杆扶手所需的轮廓线要光滑圆润、过渡自然，否则后期施工的成品会影响设计效果。设计人员需根据现场实际尺寸、设计完成面效果、栏杆扶手施工要求等，提取出满足需求的轮廓线。

根据提取的轮廓线，在施工允许的误差范围内，对图纸中结构偏差较大之处进行整理修改，以保证现场结构与提取的轮廓线一致。按节点图纸中各构件与结构之间的相对位置关系，对提取的结构轮廓进行偏移，确定各构件完成面的轮廓。

玻璃栏板的分格在满足规范要求的情况下，尽量统一构件尺寸，方便现场施工，节约成本。支撑石膏侧板的钢架定位与玻璃栏杆分格密切相关，每个栏杆分隔两榀钢架。通过玻璃栏板的分格对钢架进行定位，其他构件均以钢架为参照定位。

深化设计完成之后，考虑到检查深化设计效果，并对相关数据进行复核。根据深化图纸，利用逆向建模软件建立三维模型，建立后的模型与深化图纸所表达的效果一致。模型分格匀称、转角自然，完全符合施工可操作性以及设计方对栏杆立面造型的要求。

在模型复核的数据支持下，最终确定所有构件的相对位置及尺寸信息以深化设计图为准，随即明确各构件的下料单以及加工图的绘制。

4结语

利用三维激光扫描仪对现场进行三维激光扫描之后，通过BIM 技术精确获得中庭洞口的实际尺寸、定位信息，在此基础上进行深化设计，之后通过建模校核栏杆的玻璃面板、木扶手等构件精确加工数据以及侧板钢架定位信息。在施工阶段，材料方基于下料单进行加工，施工方根据深化图进行定位，现场装修一次施工成型。相较传统的施工工艺，此技术为中庭洞口精装修施工节约四分之一工期、节省五分之一成本、提升整体施工质量，具有一定推广价值。参考文献

[1]王代兵.BIM 与三维激光扫描技术在天津周大福金融中心幕墙工程逆向施工中的应用[J ].施工

技术,2017(23):10-13.

[2]何建军.三维扫描技术结合BIM 在佘山深坑酒店项目的应用[J ].土

木建筑工程信息技术,2015(7):31-38.

第一作者

：尹继刚(1995-)，男，大专，助理工程师，建筑工程技术专业。

(收稿日期:2019-7-2)

图1中庭范围三维点云模型

图2三维边界数据

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