浅谈三维扫描技术在建筑工程管理中的应用

浅谈三维扫描技术在建筑工程管理中的应用

李山山 顾福民 王铎  夏倩 陈永军

(中建八局西南公司，成都)

[摘要] 本文探讨了三维扫描技术在施工现场的应用。通过将三维扫描技术与BIM技术相结合，可以更全面、精确地获取建筑项目的物理和几何信息，为设计、施工和运维的各个阶段提供有力支持。在施工现场，三维扫描技术可以用于监控施工进度和施工质量，及时发现施工问题，确保施工质量和进度。此外，三维扫描还可以用于施工材料的检测和验收，提高施工效率。通过实际应用案例的介绍，本文展示了三维扫描技术在施工现场的广泛应用和重要性。

[关键词] 三维扫描    BIM    施工质量    检测   工程管理

0引言

随着科技的进步，三维扫描技术逐渐在建筑领域得到广泛应用。通过将三维扫描技术与BIM技术相结合，我们能够更全面、精确地获取建筑项目的物理和几何信息，进而提高设计、施工和运维的效率和质量。本文将对增加三维扫描在BIM全生命周期的应用进行总结，并引入实际应用案例进行说明。

1 技术概况

三维扫描是指集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，它主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。三维扫描技术能实现非接触测量，且具有速度快、精度高的优点。而且其测量结果能直接与多种软件接口，这使它在CAD、CAM、CIMS等技术应用日益普及的今天很受欢迎。在发达国家的制造业中，三维扫描仪作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点而得到越来越多的应用。

2三维扫描技术介绍

2.1 工作原理

三维扫描技术是一种集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。近年来，随着数字化技术的不断发展，三维扫描技术也在不断升级和改进。例如，一些新型的三维扫描系统可以实现高精度、高分辨率的测量，同时可以处理复杂的三维数据。此外，随着人工智能技术的发展，三维扫描技术也开始与人工智能相结合，实现自动化数据处理和分析，提高测量效率和精度。

三维扫描技术基于光学原理，通过测量物体表面反射的光线信息，获取物体的三维坐标。

激光扫描仪通常使用激光束照射物体表面，并测量反射光线的角度和时间，从而计算出物体的三维坐标。

红外线或白光扫描仪则通过测量物体表面反射的红外线或白光强度，结合相机的位置和角度信息，计算出物体的三维坐标。

2.2精度和分辨率

精度指的是三维扫描设备能够测量到的最小细节尺寸，通常以毫米或微米为单位。高精度的三维扫描设备可以捕捉到非常微小的细节，如表面的纹理、凸起或凹陷等。

分辨率则是测量表面细节的能力，通常以点数（dpi）或像素（px）为单位。高分辨率的三维扫描设备可以生成更详细的表面模型，包括更多的细节和更平滑的表面

三维扫描的精度和分辨率是相互关联的，提高一个通常也会提高另一个，其精度和分辨率取决于扫描仪的硬件和软件性能。同时，三维扫描设备的精度和分辨率还受到许多因素的影响，如扫描距离、光线条件、物体表面的反射特性等

高精度的三维扫描仪可以测量出微小的细节和形状变化，这对于工业制造、文物修复等领域非常重要。

2.3设计阶段的应用

在BIM设计阶段，三维扫描可以用于获取建筑物的原始三维数据。这些数据可以作为BIM模型的输入，帮助设计师更准确地理解建筑物的结构和形状。通过将三维扫描数据与BIM模型相结合，设计师可以更快地完成建筑设计，提高设计效率。

2.4施工阶段的应用

在施工阶段，三维扫描可以用于监控施工进度和施工质量。通过定期对施工现场进行三维扫描，可以获取施工过程中的实时数据，并与BIM模型进行对比，及时发现施工问题，确保施工质量和进度。此外，三维扫描还可以用于施工材料的检测和验收，提高施工效率。

2.5运维阶段的应用

在运维阶段，三维扫描可以用于设施管理和维护。通过定期对建筑物进行三维扫描，可以获取建筑物的实时数据，并与BIM模型进行对比，及时发现设施的故障和问题。此外，三维扫描还可以用于能源管理，通过分析建筑物的能源消耗情况，优化能源使用，降低运营成本。

3.三维扫描技术的优势与局限性

三维扫描技术是一种先进的测量技术，具有以下优势：

①非接触测量：三维扫描技术采用非接触方式进行测量，无需对扫描目标物体进行任何表面处理，即可直接采集物体表面的三维数据，所采集的数据完全真实可靠。

②高密度、高分辨率、高精度数据：三维扫描技术可以获取高密度、高分辨率、高精度的三维点云数据，为后续的数据处理和分析提供了有力的支持。

③适用性和可靠性：三维扫描技术适用于各种大小、形状和材质的物体，无论是大型建筑物还是小型艺术品，都可以进行三维扫描。此外，该技术还具有可靠性高、稳定性好等优点。

然而，三维扫描技术也存在一些局限性：

①成本较高：三维扫描技术的设备成本较高，对于一些小型企业或个人而言可能难以承受。

②操作难度较大：三维扫描技术的操作需要一定的专业技能和经验，对于初学者来说可能需要一定的学习时间。

③对环境要求较高：三维扫描技术需要在稳定的环境中进行，对于一些复杂或动态的环境可能难以适应。

4三维扫描技术应用场景

①施工过程监控：通过三维扫描技术，可以实时获取建筑施工现场的实际情况，把点云数据与设计图纸（BIM模型）连接起来，即时指导场地管理，施工组织规划，物流进场计划，施工进度计划等。这样可以实现施工过程的实时监控，确保施工质量和进度。

②钢结构生产与施工：利用三维扫描技术，可以对建筑中的巨型桁架、不规则弯管或更加复杂的异形钢构件进行扫描，然后在计算机中进行预拼装。预拼装合格后，再把钢构件运到施工现场进行焊接与吊装。这样可以提高钢结构施工的准确性和效率。

③机电管线设计与更新：通过三维扫描技术，可以将现场实际情况为基础进行机电管线的深化设计，消除管线的硬碰撞、软碰撞问题，减少在施工阶段可能存在的返工的可能性。利用碰撞优化后的三维管线方案，可以进行施工交底、施工模拟，保证施工进度。

④墙面、地面平整度检测：通过三维扫描技术，可以采集建筑施工过程中墙面平整度、地面平整度等施工质量重要检测的指标，进行快速检查并形成长久的可追溯的质量检查文件，便于对项目进行管理。

⑤逆向建模存档：利用三维扫描技术获取的点云数据和BIM模型，可以进行逆向建模存档，为项目的文档管理和历史记录提供可靠的依据。

5结束语

三维扫描技术在建筑工程管理中的应用已经逐渐成为行业内的重要技术手段，其在项目设计、施工、检测等各个环节中都发挥着重要作用。通过使用三维扫描技术，建筑工程管理人员可以更加全面、准确地掌握建筑物的实际情况，及时发现问题并进行处理，从而提高建筑工程的质量和效率。随着技术的不断进步和应用范围的不断扩大，三维扫描技术将在建筑工程管理中发挥更加重要的作用，为行业的发展和进步做出更大的贡献。

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作者简介：李山山  1998.8  本科  BIM工程师 17320673334  

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