BIM结合三维扫描技术在工程测量中的应用

杨光¹  秦向龙²  孔晨辉³ 

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摘要：传统工程测量手段受现场环境制约明显，数据采集效率与精度难以满足复杂工程建设需求。本文立足于工程测量现场实际，阐述BIM与三维扫描协同测量的现场作业流程，梳理技术应用过程出现的实操问题以及制约应用效果的客观条件，研究点云采集处理模型比对修正的实操方法，提出技术落地的现场管控保障措施，为同类工程项目推广该项技术提供实践层面参考。

关键词：BIM 三维扫描 工程测量 点云数据 模型比对

0 引言

随着建筑工程结构形式日趋复杂，传统人工测量模式作业耗时长，复杂工况下容易产生人为误差，已经难以适配现代化工程建设的测量需求。三维扫描能够快速获取施工现场实体点云信息，与BIM技术结合可以实现实体和模型的联动比对，有效提升工程测量的工作效率。但受设备人员现场工况多重因素影响，两项技术融合应用依旧存在不少现实短板。结合现场作业情况梳理实操要点，完善配套管控手段，可以充分发挥技术优势，提升工程测量作业的整体质量。

1 BIM结合三维扫描技术工程测量现场作业现状及现存问题

1.1 三维扫描与BIM协同测量现场作业流程

BIM结合三维扫描开展工程测量需要按照固定工序逐步推进，前期完成项目BIM基础模型搭建，根据施工图纸建立对应建筑结构的完整信息模型，作为后期数据比对的参照基准。结合施工现场工况布设扫描站点，规划扫描仪布设位置与扫描路线，规避遮挡物对采集工作带来的干扰，完成现场实体结构的点云数据采集工作。将外业采集得到的原始点云导入专业软件开展配准去噪等基础处理，剔除无效噪声数据，生成能够反映现场实体真实形态的点云模型。将处理完成的点云数据与初始BIM模型进行坐标对齐，开展实体和模型之间的偏差比对工作，提取构件尺寸位置形变等各类测量信息。依据比对结果输出测量报告，针对存在偏差的构件分析偏差产生原因，反馈至施工环节指导构件调整或者模型更新，整套作业流程需要外业采集与内业处理紧密配合，保障测量成果能够服务于施工管控^[1]。

1.2 工程测量现场应用中的常见实操问题

在工程项目实际测量作业当中，BIM与三维扫描协同模式容易出现多类实操层面的问题，直接影响测量成果的可靠性。外业扫描阶段站点布设不合理，局部构件被脚手架建材设备遮挡，造成部分区域点云数据缺失，形成测量盲区。原始点云数据中混杂大量环境噪声，内业处理环节噪声剔除处理不到位，会造成后续模型比对出现虚假偏差。前期搭建的BIM基础模型精度不足，构件建模简化过度，模型本身和设计图纸就存在出入，直接降低实体比对的参考价值。点云与BIM模型坐标配准精度把控不到位，坐标基准没有统一，使得整体比对结果出现系统性偏移。部分作业人员过度依赖软件自动比对功能，缺少人工复核环节，偏差识别出现错判漏判，生成的测量报告无法真实反映现场实体的实际偏差情况，难以有效指导现场施工纠偏。

1.3 影响技术应用效果的现场客观条件

BIM结合三维扫描技术的应用效果会受到施工现场多重客观条件共同约束。施工现场光线变化粉尘扬尘以及强反光构件表面，都会干扰扫描仪设备成像，降低点云采集的数据质量。施工场地物料堆载脚手架临时防护设施分布密集，大量实体构件被遮挡，需要增设大量扫描站点，增加外业作业工作量。项目投入的软硬件设备配置存在差异，低端扫描设备点云密度有限，难以满足高精度构件测量的实际需求。现场作业人员技术能力参差不齐，部分人员缺少点云处理以及BIM模型应用经验，外业采集和内业处理的操作规范性得不到保障。项目管理层面缺少标准化作业指引，没有明确数据采集处理成果输出的相关要求，不同作业人员输出的测量成果标准不一。多重客观条件相互制约，如果不加以针对性应对，该项技术的应用价值就无法充分释放。

2 BIM结合三维扫描技术工程测量实操方法与应用管控措施

2.1 现场点云数据采集与预处理作业方法

点云数据采集与预处理是整套测量工作的基础，外业作业前需要结合工程图纸与现场踏勘情况编制扫描实施方案，合理规划扫描站点位置以及扫描距离，尽量减少脚手架施工材料带来的实体遮挡，必要时调整扫描时间避开施工高峰，降低现场动态物体对采集工作的干扰。作业过程做好标靶布设，依靠标靶保障多站点扫描数据能够精准拼接，控制扫描设备参数，依据构件测量精度要求设置点云密度，保障关键构件部位数据完整。外业采集完成后开展点云预处理工作，完成多站点点云配准拼接，过滤现场人员机械粉尘带来的噪声点，剔除多余无关环境点云，对局部缺失区域结合现场复核进行补充采集。预处理完成之后统一转换项目坐标系统，保证点云数据与BIM模型处于同一坐标基准，完成数据格式的适配转换，为后续模型比对工作提供可靠的数据基础。

2.2 点云数据与BIM模型比对及修正工艺

完成点云预处理之后开展点云与BIM模型的比对修正工作，首先核对BIM基础模型，校验模型构件尺寸定位信息，修正建模阶段产生的简化或者错漏问题，保障BIM模型可以作为可靠的比对基准。将统一坐标后的点云数据与BIM模型导入同一处理软件，完成实体点云与虚拟模型的重合对齐，针对建筑构件开展几何偏差分析，提取构件位移尺寸偏差平整度等测量指标。针对比对识别出来的偏差，区分施工实体偏差和模型本身误差，结合现场实地复核排除点云噪声带来的虚假偏差。根据比对结果分类处置，实体构件出现施工偏差则向施工现场提交测量结果，指导施工单位开展构件整改调整。若是设计变更或者现场实际施工发生变动，则对BIM模型进行迭代修正，更新模型构件尺寸位置信息，实现BIM模型与工程实体保持同步，输出完整的偏差分析测量成果，为施工验收以及后续运维提供依据^[2]。

2.3 技术落地应用的现场管控与保障措施

为保障BIM结合三维扫描技术能够稳定落地，项目需要建立配套完整的现场管控保障措施。项目开展前期组织技术交底，明确扫描作业点云处理模型比对各环节的作业标准，统一成果输出格式，消除不同作业人员之间的操作差异。落实外业内业两级复核制度，外业采集结束之后检查点云完整度，内业比对完成后开展人工抽样复核，规避软件自动运算带来的错判漏判问题。根据项目测量精度需求合理选配三维扫描设备，不能一味依靠设备性能，同步做好仪器定期校验，降低设备本身带来的系统误差。组建兼顾外业测量与BIM建模能力的复合型作业队伍，强化人员实操培训，提升现场问题处置能力。建立完整测量资料归档制度，保存原始点云处理文件比对报告等全套资料，实现测量全过程可追溯。通过全流程管控，规避各类人为与环境带来的不利影响，充分发挥该技术在工程测量当中的应用价值^[3]。

3 结语

本文梳理BIM结合三维扫描协同测量的现场作业流程，分析技术应用过程出现的实操问题以及制约应用效果的客观条件，阐述点云采集预处理模型比对修正的实操工艺，提出技术落地的现场管控保障措施。BIM与三维扫描融合测量属于软硬件高度结合的工作模式，既要规范外业内业各道工序操作，也要完善项目层面的管理机制。工程项目应当结合现场工况合理开展技术应用，强化成果复核与资料归档，不断提升工程测量工作的精度与作业效率。

参考文献

[1]吴波.三维激光扫描和BIM技术在工程测量中的应用分析[J].低碳世界,2020,10(5):61-62.

[2]缪盾,吴竞,张广兴.BIM结合三维激光扫描在建筑中的应用[J].低温建筑技术,2017,39(5):133-134+143.

[3]栗红宇,吕金辉,李策.三维激光扫描联合BIM技术在既有建筑改造中的应用[J].测绘与空间地理信息,2026,49(7):162-164.

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