基于BIM的AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))放樣測量技術(shù)應(yīng)用在建設(shè)項(xiàng)目中的重要意義
BIM是Building Information Modeling的縮寫,通常將其翻譯為建筑信息模型。BIM是一種建筑全生命周期信息化管理技術(shù),具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖五大特點(diǎn)。BIM 是一種全新的建筑設(shè)計、施工、管理方法,以三維數(shù)字信息技術(shù)為基礎(chǔ),將規(guī)劃、設(shè)計、建造、運(yùn)營等各階段的數(shù)據(jù)資料全部包含在 3D 模型之中,讓建筑物整個生命周期中任何階段的工作人員在使用該模型時,都能根據(jù)精確完整的數(shù)據(jù)做出有效、正確的決策。
目前BIM的三維模型只能在電腦、平板及智能手機(jī)上調(diào)用,現(xiàn)場施工放樣則仍然由圖紙上的標(biāo)注尺寸指導(dǎo)施工定位放線,造成設(shè)計師建完BIM模型后花費(fèi)大量時間和精力把BIM模型里的三維定位信息標(biāo)注為二維圖紙上的尺寸,施工人員再根據(jù)這些二維圖紙上的信息用傳統(tǒng)測量技術(shù)進(jìn)行測量放樣,使BIM的應(yīng)用價值大幅縮水,阻礙了BIM在建筑業(yè)的應(yīng)用。
一、傳統(tǒng)的測量放樣技術(shù)簡介
最早的施工放線方法是運(yùn)用經(jīng)緯儀進(jìn)行方位角的定向,及鋼尺測量出距離,其存在計算工作量大、放樣速度低、精度不高等缺點(diǎn),跟不上測繪發(fā)展的腳步;于是全站儀放樣應(yīng)運(yùn)而生,全站儀實(shí)際就是經(jīng)緯儀和測距儀的結(jié)合,加上內(nèi)置的解算軟件進(jìn)行實(shí)地的測量,全站儀進(jìn)行施工放樣比經(jīng)緯儀方便的多,而且精度也大大提高,但是效率較低,進(jìn)行大量的點(diǎn)放樣時間較長;隨著GPS 技術(shù)的發(fā)展,RTK(實(shí)時動態(tài)定位)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,大大提高了點(diǎn)放樣的工作效率,但是和全站儀相比其精度又不能與之相比。
近幾年BIM信息技術(shù)的應(yīng)用深入,為放樣測量作業(yè)方法和作業(yè)理念帶來了革命性的變化,以往放樣時使用的多數(shù)是二維的圖紙,在放樣前需要對放樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和整理,在放樣過程中直接使用的是一系列坐標(biāo),即一串?dāng)?shù)字。因此放樣時不直觀,放樣點(diǎn)之間的幾何關(guān)系和相對位置不清楚,同時在放樣時出現(xiàn)錯誤也不易發(fā)現(xiàn)。但是BIM技術(shù)的引入使得放樣過程變得更加簡單,配套相應(yīng)測量設(shè)備和BIM圖紙就可以在三維模型中直接選擇需要放樣的點(diǎn)位,直觀、方便地將待放樣點(diǎn)位直接放樣出來。激光放樣機(jī)器人在幾個測繪設(shè)備大廠的推動下應(yīng)運(yùn)而生,比全站儀的工作效率及精度大大提高,但是設(shè)備昂貴、需要專業(yè)的操作人員等較高要求,普及使用率也不是很高,所以現(xiàn)在大部分施工現(xiàn)場還是使用全站儀等設(shè)備做放樣測量工作。
二、BIM技術(shù)用于測量面臨的挑戰(zhàn)
BIM技術(shù)最早來源于歐美地區(qū)的踐行者,目的是提高項(xiàng)目管理的效率??梢娮畛魾IM的作用主要是項(xiàng)目管理領(lǐng)域,現(xiàn)如今擴(kuò)大到了建筑設(shè)計、施工、運(yùn)營管理。雖然在各個階段都或多或少涉及到測量,但是從來測量都不是應(yīng)用
的重點(diǎn)內(nèi)容,而建筑業(yè)所有領(lǐng)域都在發(fā)展BIM的應(yīng)用,又從另一個方面迫使測量學(xué)科必須重視和發(fā)展BIM技術(shù),否則在以后的發(fā)展中將和其他領(lǐng)域脫節(jié)和不適應(yīng)。
BIM技術(shù)應(yīng)用于測量是測量學(xué)科未來發(fā)展大勢所趨,也是其他相關(guān)行業(yè)的強(qiáng)烈需要。
隨著AR技術(shù)的發(fā)展與深入,測量領(lǐng)域也將迎來新的發(fā)展。
三、AR技術(shù)特點(diǎn)
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality,簡稱AR),是一種實(shí)時地計算攝影機(jī)影像的位置及姿態(tài)并加上相應(yīng)圖像的技術(shù),這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界疊加在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)虛擬與真實(shí)場景的完美結(jié)合,計算機(jī)產(chǎn)生的虛擬添加信息需通過三維跟蹤注冊算法與真實(shí)場景保持精確的對準(zhǔn)關(guān)系。
四、基于BIM的AR測量放樣技術(shù)應(yīng)用場景
建筑行業(yè)作為一個信息密集型行業(yè),每個工程都含有大量的圖紙信息,傳統(tǒng)按圖施工在信息理解、交流方面都存在弊端。AR技術(shù)能有效的提高認(rèn)知能力,它在建筑領(lǐng)域?qū)τ诠こ淘O(shè)計、大量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取和可視化處理都發(fā)揮著不可估量的作用。
AR的精確定位技術(shù)在建筑設(shè)計、現(xiàn)場施工管理、運(yùn)維管理都有良好的應(yīng)用前景,在建筑行業(yè)中具有一些無可比擬的優(yōu)勢。
1、建筑設(shè)計
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)有別于VR構(gòu)建的完全沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境,它將數(shù)字內(nèi)容疊加到真實(shí)世界的圖像中。對于建筑師來說,這意味著他們可以在最初的設(shè)計階段就進(jìn)入建筑內(nèi)部,AR的精確定位為初始設(shè)計中建筑的定位識別確定帶來方便;同時配套的AR設(shè)計工具將不可避免地改變建筑師的設(shè)計方式,讓BIM設(shè)計溝通、設(shè)計效率和質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的BIM設(shè)計。
2、施工管理
AR的精確定位實(shí)現(xiàn)了放樣測量的精確度(滿足施工放樣3mm以內(nèi)的精度要求),為施工放樣的測量帶來了革命性的突破,精度和效率上優(yōu)于全站儀的放樣,相對于激光放樣機(jī)器人精度和效率不亞于它,且成本更低,具有很高性價比,一旦普及起來,將和全站儀一起為建筑施工服務(wù)
3、運(yùn)維管理
后期建筑的運(yùn)維管理,有AR技術(shù)參與,在建筑體內(nèi)的管網(wǎng)維護(hù)、機(jī)電設(shè)備維護(hù),室內(nèi)定位及導(dǎo)航等等,是運(yùn)維管理不可缺少的技術(shù)手段,提升運(yùn)維管理效率,降低維護(hù)成本,提高運(yùn)維質(zhì)量具有重要的意義。
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