隨著科技的不斷進(jìn)步，三維掃描技術(shù)與BIM技術(shù)作為兩種*科學(xué)技術(shù)，其在玻璃幕墻工程中的應(yīng)用，既是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是玻璃幕墻工程發(fā)展的實(shí)際需要。在兩種技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用情況下，玻璃幕墻工程數(shù)據(jù)采集更加及時(shí)、完整、有效，數(shù)據(jù)資源整合利用率更高，為模型的構(gòu)建與分析提供了重要的數(shù)據(jù)支持

三維掃描與BIM技術(shù)在雙曲面玻璃幕墻工程中的應(yīng)用

 1 三維掃描與BIM技術(shù)在幕墻工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀 

　　三維掃描憑借大面積、高分辨率的成像來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑全景的復(fù)制，并向建筑結(jié)構(gòu)分析提供所需三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而在幕墻工程中得了廣泛的應(yīng)用。目前，三維掃描在幕墻工程中的應(yīng)用大多是與BIM技術(shù)相互結(jié)合使用[1]。BIM技術(shù)自出現(xiàn)起，就受到了許多專家學(xué)者的高度關(guān)注與重視，并隨著技術(shù)實(shí)踐與應(yīng)用范圍的日益廣泛，開始逐漸由理論轉(zhuǎn)向工程技術(shù)應(yīng)用。如李艷妮對(duì)BIM技術(shù)結(jié)合軟件建模進(jìn)行了相關(guān)研究，從模型中獲取建筑結(jié)構(gòu)信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的可視化與定量分析；鄭聰從設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理方面，將BIM技術(shù)與集成化設(shè)計(jì)相融合，并對(duì)其在工程應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析；王寶龍通過(guò)對(duì)某傳媒中心幕墻工程施工BIM建模、參數(shù)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理等的研究，對(duì)BIM技術(shù)適用于復(fù)雜造型幕墻工程施工設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)證分析；劉桁通過(guò)對(duì)上海中心大廈幕墻工程設(shè)計(jì)、施工對(duì)BIM技術(shù)的使用情況的介紹，強(qiáng)調(diào)了BIM技術(shù)在幕墻工程領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值與廣闊前景；張鵬等人借助軟件對(duì)BIM技術(shù)在成都大魔方售樓工程的外立面幕墻施工中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)幕墻施工方案的優(yōu)化[2]。整理看來(lái)，三維掃描與BIM技術(shù)在幕墻工程中的應(yīng)用情況目前處于良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。 
 

1.三維掃描與BIM在雙曲面玻璃幕墻工程中應(yīng)用的必要性 
　　三維掃描目前應(yīng)用于工程領(lǐng)域的掃描方式主要有全景掃描和三維激光掃描兩種。其中，全景掃描通過(guò)采用高像素?cái)?shù)碼相機(jī)來(lái)采集一系列圖像序列，然后經(jīng)軟件匹配拼接處理，zui終形成一個(gè)完整的全景圖像[3]。該圖像含有坐標(biāo)數(shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)，能夠直接與BIM模型進(jìn)行比對(duì)，從而找出工程設(shè)計(jì)效果與實(shí)際完成效果之間的差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。三維激光掃描通過(guò)高速激光掃描測(cè)量來(lái)大面積獲取被測(cè)對(duì)象的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，具有高精度、率等特點(diǎn)，適用于高精度、高分辨率數(shù)字模型的獲取。 
　　與平面玻璃幕墻施工不同，雙曲面玻璃幕墻工程在實(shí)際施工過(guò)程中往往難度大、造型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、存在較大弧度、生產(chǎn)加工周期長(zhǎng)、成本高，尤其是大面積雙曲面玻璃幕墻施工。如果單純的采用傳統(tǒng)加工技術(shù)將無(wú)法實(shí)現(xiàn)雙曲面玻璃幕墻建設(shè)，因而必須借助現(xiàn)代化信息技術(shù)。實(shí)踐應(yīng)用表明，三維掃描與BIM技術(shù)在雙曲面玻璃幕墻工程中的應(yīng)用，可以有效解決上述技術(shù)難題[4]。因?yàn)槿S掃描技術(shù)通過(guò)成像設(shè)備在施工現(xiàn)場(chǎng)獲取大量圖像序列，克服了實(shí)景坐標(biāo)數(shù)據(jù)及各測(cè)量數(shù)據(jù)獲取難題，而BIM技術(shù)的使用則克服了實(shí)景模型的建立與分析難題，使得雙曲面玻璃幕墻建設(shè)得以實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)三維掃描與BIM技術(shù)是雙曲面玻璃幕墻建設(shè)得以實(shí)現(xiàn)的重要保障與技術(shù)支撐。因此，將兩者應(yīng)用在雙曲面玻璃幕墻工程中非常必要與重要。 　　2.2 三維掃描與BIM在雙曲面玻璃幕墻工程中的具體應(yīng)用 
 

2.工程概況 

　　某建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正立面呈圓形，側(cè)立面為橢圓形，建筑功能包括商務(wù)中心、辦公、管理機(jī)房、客房、地下車庫(kù)等，外形結(jié)構(gòu)如圖1。由于外形設(shè)計(jì)特殊，每層平面橢圓隨著角度的轉(zhuǎn)變而逐層漸變，從而構(gòu)成了雙曲面玻璃幕墻式外立面。主樓幕墻工程采用鋼管龍骨支撐系統(tǒng)，豎向主龍骨采用圓形鋼管，橫向龍骨采用鋁合金型材，玻璃面板采用中空鋼化夾膠暖邊玻璃[5]?；诮ㄖY(jié)構(gòu)外立面造型為雙曲面玻璃幕墻，施工難度極大，存在的主要施工難點(diǎn)有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建筑每層平面橢圓均不相同，外立面整體呈弧形變化，玻璃縫隙豎向貫通要求連續(xù)，但這樣會(huì)使豎向龍骨弧度與雙曲面玻璃造型無(wú)法一致，進(jìn)而無(wú)法與幕墻玻璃緊密接合?；谶@些問(wèn)題與難點(diǎn)的存在，如果沒(méi)有*技術(shù)作為支撐整個(gè)幕墻工程基本難以實(shí)現(xiàn)。 
　

3.三維掃描與BIM技術(shù)的具體應(yīng)用 

　　結(jié)合該工程平面玻璃逐層變化及雙曲面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考慮到雙曲面幕墻玻璃對(duì)測(cè)量精度要求高，本文決定采用三維掃描結(jié)合BIM技術(shù)來(lái)對(duì)幕墻工程進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，三維激光掃描儀選用Focus3D激光掃描儀[6]。這種三維激光掃描儀水平掃描視野360°，垂直掃描視野305°，可以將被掃描對(duì)象信息轉(zhuǎn)換成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，擁有12.2×103點(diǎn)/s（慢速）、24.4×103點(diǎn)/s（中速）、48.8×103點(diǎn)/s（快速）和97.6×103點(diǎn)/s（高速）四種測(cè)量速度。 
　　首先，建立高精度控制網(wǎng)，然后利用三維掃描技術(shù)對(duì)整個(gè)建筑玻璃幕墻進(jìn)行掃描，以獲取玻璃幕墻所有圖像信息，包括各種圖像的三維模型、坐標(biāo)數(shù)據(jù)、像素及其他相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)。測(cè)量完畢后在每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)支座上安裝一個(gè)三維可調(diào)轉(zhuǎn)接件，用于對(duì)三維測(cè)量帶來(lái)的誤差進(jìn)行校正，并對(duì)測(cè)量所得點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理利用zui小二乘法對(duì)由導(dǎo)線測(cè)量所得導(dǎo)線數(shù)據(jù)和高程控制測(cè)量所得高程數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算，即利用已知點(diǎn)平面坐標(biāo)和高程來(lái)計(jì)算出其他控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，并將測(cè)量誤差平均到每個(gè)控制點(diǎn)上，以提高測(cè)量精度。然后，利用BIM技術(shù)建立BIM模型如圖2。 
　　為保證數(shù)據(jù)測(cè)量精度與掃描的完整性，使用12.2×103點(diǎn)/s（慢速）來(lái)對(duì)建筑全景進(jìn)行掃描，分站間距設(shè)為50m以內(nèi)。三維激光掃描儀開機(jī)自檢，確定掃描儀工作正常后建立幕墻工程項(xiàng)目并設(shè)置分站；啟動(dòng)掃描儀，選擇適合的掃描類型后先用快速掃描對(duì)幕墻工程數(shù)據(jù)進(jìn)行粗略提取并觀察數(shù)據(jù)情況，設(shè)置掃描儀水平與垂直掃描視角，然后將掃描速度調(diào)整為慢速，分辨率調(diào)整；按照幕墻工程設(shè)計(jì)要求對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量、聚焦等其他掃描參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)所有參數(shù)全部設(shè)置完畢后開始進(jìn)行掃描，當(dāng)一個(gè)分站掃描任務(wù)完成保存好測(cè)量數(shù)據(jù)后開始下一個(gè)分站的掃描；將掃描所得各控制點(diǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接起來(lái)，獲得儀器坐標(biāo)系下和施工坐標(biāo)系下各點(diǎn)坐標(biāo)。用zui小二乘法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度進(jìn)行檢驗(yàn)。