基于BIM的AR(增強現實(shí))放樣測量技術(shù)應用在建設項目中的重要意義
BIM是Building Information Modeling的縮寫(xiě),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計、施工、管理方法,以三維數字信息技術(shù)為基礎,將規劃、設計、建造、運營(yíng)等各階段的數據資料全部包含在 3D 模型之中,讓建筑物整個(gè)生命周期中任何階段的工作人員在使用該模型時(shí),都能根據精確完整的數據做出有效、正確的決策。
目前BIM的三維模型只能在電腦、平板及智能手機上調用,現場(chǎng)施工放樣則仍然由圖紙上的標注尺寸指導施工定位放線(xiàn),造成設計師建完BIM模型后花費大量時(shí)間和精力把BIM模型里的三維定位信息標注為二維圖紙上的尺寸,施工人員再根據這些二維圖紙上的信息用傳統測量技術(shù)進(jìn)行測量放樣,使BIM的應用價(jià)值大幅縮水,阻礙了BIM在建筑業(yè)的應用。
一、傳統的測量放樣技術(shù)簡(jiǎn)介
最早的施工放線(xiàn)方法是運用經(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;于是全站儀放樣應運而生,全站儀實(shí)際就是經(jīng)緯儀和測距儀的結合,加上內置的解算軟件進(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(shí)間較長(cháng);隨著(zhù)GPS 技術(shù)的發(fā)展,RTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位)技術(shù)應運而生,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)的應用深入,為放樣測量作業(yè)方法和作業(yè)理念帶來(lái)了革命性的變化,以往放樣時(shí)使用的多數是二維的圖紙,在放樣前需要對放樣數據進(jìn)行計算和整理,在放樣過(guò)程中直接使用的是一系列坐標,即一串數字。因此放樣時(shí)不直觀(guān),放樣點(diǎn)之間的幾何關(guān)系和相對位置不清楚,同時(shí)在放樣時(shí)出現錯誤也不易發(fā)現。但是BIM技術(shù)的引入使得放樣過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單,配套相應測量設備和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(guān)、方便地將待放樣點(diǎn)位直接放樣出來(lái)。激光放樣機器人在幾個(gè)測繪設備大廠(chǎng)的推動(dòng)下應運而生,比全站儀的工作效率及精度大大提高,但是設備昂貴、需要專(zhuān)業(yè)的操作人員等較高要求,普及使用率也不是很高,所以現在大部分施工現場(chǎng)還是使用全站儀等設備做放樣測量工作。
二、BIM技術(shù)用于測量面臨的挑戰
BIM技術(shù)最早來(lái)源于歐美地區的踐行者,目的是提高項目管理的效率??梢?jiàn)最初BIM的作用主要是項目管理領(lǐng)域,現如今擴大到了建筑設計、施工、運營(yíng)管理。雖然在各個(gè)階段都或多或少涉及到測量,但是從來(lái)測量都不是應用
的重點(diǎn)內容,而建筑業(yè)所有領(lǐng)域都在發(fā)展BIM的應用,又從另一個(gè)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)域脫節和不適應。
BIM技術(shù)應用于測量是測量學(xué)科未來(lái)發(fā)展大勢所趨,也是其他相關(guān)行業(yè)的強烈需要。
隨著(zhù)AR技術(shù)的發(fā)展與深入,測量領(lǐng)域也將迎來(lái)新的發(fā)展。
三、AR技術(shù)特點(diǎn)
增強現實(shí)(Augmented Reality,簡(jiǎn)稱(chēng)AR),是一種實(shí)時(shí)地計算攝影機影像的位置及姿態(tài)并加上相應圖像的技術(shù),這種技術(shù)的目標是在屏幕上把虛擬世界疊加在現實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。增強現實(shí)系統為實(shí)現虛擬與真實(shí)場(chǎng)景的完美結合,計算機產(chǎn)生的虛擬添加信息需通過(guò)三維跟蹤注冊算法與真實(shí)場(chǎng)景保持精確的對準關(guān)系。
四、基于BIM的AR測量放樣技術(shù)應用場(chǎng)景
建筑行業(yè)作為一個(gè)信息密集型行業(yè),每個(gè)工程都含有大量的圖紙信息,傳統按圖施工在信息理解、交流方面都存在弊端。AR技術(shù)能有效的提高認知能力,它在建筑領(lǐng)域對于工程設計、大量數據的準確獲取和可視化處理都發(fā)揮著(zhù)不可估量的作用。
AR的精確定位技術(shù)在建筑設計、現場(chǎng)施工管理、運維管理都有良好的應用前景,在建筑行業(yè)中具有一些無(wú)可比擬的優(yōu)勢。
1、建筑設計
增強現實(shí)有別于VR構建的完全沉浸式虛擬現實(shí)環(huán)境,它將數字內容疊加到真實(shí)世界的圖像中。對于建筑師來(lái)說(shuō),這意味著(zhù)他們可以在最初的設計階段就進(jìn)入建筑內部,AR的精確定位為初始設計中建筑的定位識別確定帶來(lái)方便;同時(shí)配套的AR設計工具將不可避免地改變建筑師的設計方式,讓BIM設計溝通、設計效率和質(zhì)量遠遠優(yōu)于傳統的BIM設計。
2、施工管理
AR的精確定位實(shí)現了放樣測量的精確度(滿(mǎn)足施工放樣3mm以?xún)鹊木纫螅?,為施工放樣的測量帶來(lái)了革命性的突破,精度和效率上優(yōu)于全站儀的放樣,相對于激光放樣機器人精度和效率不亞于它,且成本更低,具有很高性?xún)r(jià)比,一旦普及起來(lái),將和全站儀一起為建筑施工服務(wù)
3、運維管理
后期建筑的運維管理,有AR技術(shù)參與,在建筑體內的管網(wǎng)維護、機電設備維護,室內定位及導航等等,是運維管理不可缺少的技術(shù)手段,提升運維管理效率,降低維護成本,提高運維質(zhì)量具有重要的意義。
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