基于三维激光扫描仪的建筑物BIM建模应用文献综述
1.引言
随着科技的蓬勃发展，越来越多的测绘技术开始崭露头角，测绘方法逐渐多元化，其中三维激光扫描技术在各个领域中得到广泛使用，以其操作便捷、数据全面的特点得到测绘人员的青睐。三维激光扫描技术与BIM(Building Information Modeling)的结合使得建筑领域的各工程项目得以直观的呈现在人们眼前，极大的节约了人力物力[1]。但是，运用三维激光扫描技术的点云数据来建立建筑物模型时仍存在模型不够精确、部分区域数据缺失等问题。本文将对建模时出现的问题进行探讨。
2.国内外同类研究概况
传统建模技术通常使用全站仪结合CAD测绘建筑物的立平面从而构成建筑物模型，然而这种方法虽然设备造价不高，但是测量耗时长、工作量大、数据不够精确。三维激光扫描技术因其简单便捷、省工省时的优点而被广泛运用于各类高精度的项目中，如秦兵马俑二号坑的三维重建[2]，智慧城市[3]的建设等项目之中。三维激光扫描技术所获取的点云数据中包含丰富的建筑纹理数据、建筑物轮廓数据等，通过对点云数据的筛选可获取立体的直观的建筑物模型。
2.1 BIM建模方法
建筑物建模的方法有： Polygon多边形建模、NURBS曲面建模、Parametric参数化建模、Reverse逆向建模。不同建模方式特点不同，作用也不同。
（1）Polygon多边形建模：多边形建模由节点、边界、边界环、多边形面、元素五个要素构成，两点确定一条边、三条边构成一个面，通常情况下一个完整的模型由多个多边形构成。学者刘鑫[4]在研究多边形建模时发现多边形建模虽然是最基本的也是最简单的建模方法，但是建模过程中三角面的产生是无法避免的，且对于复杂的物体建模时，要分析其构成元素，建立好主要元素后再开始建模可有效地提高建模效率。然而多边形无法完美的表达曲面特征，需通过平滑处理提高建模的视觉效果，而且建模的精确度较低，适用于精度要求不高的建筑物建模。
（2）NURBS曲面建模：曲面建模的模型是由曲线和曲线来定义的，由点连成曲线、再由曲线构成曲面[5]，一个点可以控制一片区域，点的改变会引起一定范围内曲面的变形，由点来控制曲面的曲率、方向、长短等。学者陈素维[6]研究发现使用NURBS方法建模的曲面可作为特殊结构建筑的结构面，建模结果可达到对曲面建筑建模的预期结果，但这一方法仅适用于表面光滑的物体的建模，无法构建棱角分明的模型，常用于工业设计、生物模型构建等。而且曲面建模很难精准的参数化，建模效率比不上Polygon多边形建模，建模精确度比不上Parametric参数化建模。
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