基于BIM 的自动化测量在陈翔路地道工程中的应用

陈 威 秦 雯 陈 森 叶 梅 黄铭丰

(上海市城市建设设计研究总院，上海 200011)

1 引言

从BIM 诞生，发展至今［1-4］，BIM 已成为市政、建筑行业的一个新兴的主流高端技术。从浅层次看，多数设计院对BIM 的研究都集中在室内的软件作业上，距离实际的应用还很远。我院开展的BIM实践依托工程总承包项目，从方案、勘察、建模、造价、施工图一直贯穿到施工技术、质量、安全管理，在BIM 建模的基础上，强调基于BIM 模型的每一种消费，着眼挖掘工程建设全生命周期中每一个可以与BIM 应用结合的可能性。

BIM 消费是基于模型的应用［5-7］。主要包括绿色分析、碰撞检查、基于BIM 结构出图、工程量统计、工程算量和计价、施工进度模拟、基于BIM 项目管理系统、基于BIM 的施工交底以及BIM 技术的硬件应用。本文主要基于陈翔路地道工程，研究基于BIM 的自动化测量。

2 陈翔路地道工程概述

陈翔路为城市次干路I 级，双向4 车道，自西向东依次穿过规五路、古猗园路、轨道11 号线、沪嘉高速、瑞林路、通湖路，全长约500m。整体效果见图1［8］。包括道路、桥梁、建筑、园林、排水、交通设施等常见的专业内容。

图1 整体效果图

在陈翔路实践中，结合基于BIM 的先进硬件设备，我院相继开展了三维扫描、三维打印以及机器人全站仪的应用尝试。本文主要通过现场机器人全站仪实践，讲解基于BIM 的自动化测量。通过直接将BIM 数据信息储存到当前的高端测量机器人中，对市政设施、交通设施、水利设施、能源设施、其它工业设施及特殊建构筑物等的进行景观测绘、放样定位、形态检测、变形监测［9］，使用电子蓝图，提高了工作效率。

3 基于BIM 的自动化测量

一般工程在施工高峰时，测量放线任务异常艰辛，由于工作面交叉，工作量大，受到仪器、环境、人为因素影响，精度出现偏差情况较多，进而影响后继施工。如果造成放样错误，将引起工程返工或者设计变更，将增加成本和延缓工程进度。随着技术的发展和人们审美观的提升，在一些构造复杂的项目上，通常有多种曲面及非常规角度墙面，复杂的构造或管线挑战着技术和测量人员的解读能力。当前，BIM 技术正迅猛发展，在工程中具体应用范围日益广泛。机器人全站仪结合了BIM 技术，将BIM 模型带入现场，实现现场电子蓝图作业，迎合了BIM 的潮流。

图2 LayoutPoint 添加点

本次工程实践采用陈翔路围护结构搅拌桩作为放样点。

图3 BIM 模型与机器人全站仪通信

3.1 建立围护结构3D 模型

建立围护结构3D 模型，并将模型导成dxf 格式文件(该dxf 文件主要是作为现场放样时的背景文件)。

3.2 模型与硬件通信

在模型软件中，采用LayoutPoint 插件，将需要放样的点添加到后台数据库中。如图4:

图4 放样报告

打开软件中的布置管理器，将已添加的放样点，通过输出接口输出到机器人全站仪手簿中，在输出前将模型的尺寸单位改为测量坐标对应的单位。如图5:

3.3 现场放样应用

现场放样采用机器人全站仪进行放样，放样完成后，机器人全站仪会自动生成放样报告，如图6 所示。放样完成后，分别用机器人以及传统全站仪对放样结果进行检核。在原始设计坐标基础上，共生成了3 组新的坐标。

3.4 后处理及成果

第一步:坐标转换，BIM 模型，采用的是模型坐标系，导出的数据属于模型坐标系，而传统全站仪在放样检核时采用现场工程坐标系，所以在对机器人以及传统全站仪对比时，需要先将模型坐标转化为工程坐标。转换后的坐标如表1 所示:

表1 放样坐标、机器人及普通全站仪与设计坐标对比

续表

第二步:分别用放样坐标、机器人以及传统全站仪检核坐标，求出每组坐标的点位误差，其点位误差的曲线图如图7 所示:

图5 点位误差分布曲线图

图5 可以看出，利用机器人全站仪放样和检核精度较传统全站仪精度有2 至3 倍提高。

4 结论

BIM 消费是BIM 发展的主流理念，我院开展的基于BIM 的应用迎合了BIM 发展的目的。机器人全站仪将BIM 实时带入到现场，现场测量人员可以使用电子蓝图作业，实现了无纸质化作业。从效率上看，机器人全站仪可以消除因错误产生的重复工作，在施工放样外业工作中能大大提高现场工作人员的效率。另外，由于机器人全站仪定位较高，且自身带有补偿装置，在精度上较传统全站仪有较大改善。

在工程全生命周期中，通过基于BIM 的新技术应用尝试，可以让大家真实感受到BIM 的优势［10］。

［1］吕芳，韦巍，杨家跃.BIM 技术助力企业快速提升项目总控能力［J］.土木建筑工程信息技术.2012.4:2:1-14

［2］蔡雪峰，郑莲琼，周继忠.建设工程项目施工现场信息交互系统的研发与应用［J］.土木建筑工程信息技术.2011.3:4:87-93

［3］黄铭丰，徐敏生.浅谈设计院在BIM 技术实践中的体会［J］.城市建设理论研究.20012.5.45(15):71-72

［4］陈威，秦雯.基于BIM 的硬件在陈翔路地道工程中的应用［C］.第七届中国智慧城市建设技术研讨会论文集.2012.12.140-146

［5］秦雯，陈威.市政工程的BIM 建模与出图［C］.第七届中国智慧城市建设技术研讨会论文集.2012.12.153-158

［6］陈威，秦雯.快速成型仪在BIM 技术中的应用［J］.中国市政工程.2012.6:163:68-70

［7］王强.BIM 技术在建筑施工中的应用［C］.第七届中国智慧城市建设技术研讨会论文集.2012.12.482-486

［8］陈威，秦雯.BIM 在陈翔路地道工程中的应用［J］.土木建筑工程信息技术.2012.4:2:88-93

［9］曹立新，魏然，骆汉宾.建设工程监管信息系统的设计与应用［J］.土木建筑工程信息技术.2012.4:3:106-112

［10］马智亮，马健坤.IPD 与BIM 技术在其中的应用［J］.土木建筑工程信息技术.2011.3:4:88-93