BIM设计大赛作品展示-思南路旧房——多维技术在古建筑群改造中的应用

教父 · 发表于 2013-5-17 00:00:00

一条可以追溯到上世纪20年代的历史老街思南路，正是“思南公馆”的来源，也因为它的诞生，复兴了历史的流金岁月，也启发着城市改造的新方式。思南公馆北临环境优雅的复兴中路和复兴公园，中山故居，中国共产党上海办事处“周公馆”设立于此，近代历史名人柳亚子、梅兰芳先后在此居住。东靠交通便捷的重庆南路，静谧的思南路贯穿其中。作为上海成片花园住宅最集中的区域之一，思南路可谓占尽天机。

思南路改造由47#和48#地块两部分组成，项目由法国夏邦杰建筑设计咨询公司完成方案设计，现代设计集团江欢成建筑设计有限公司完成深化设计。目前47#地块地上建筑面积10425平方米，地下建筑面积23000平方米，目前已经建成投入使用；48#地块由11栋老建筑组成，对其改造正在进行中。

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图1 思南路夜景

总体实施流程
在思南路古建筑群改造项目中，现代建设咨询通过多次尝试总结出一套结合多维技术（三维扫描技术、BIM技术、虚拟现实与GIS结合）解决旧房改造疑难问题的全过程解决方案，极大地提高了工作效率和质量。

在思南路古建筑群改造项目中，现代建设咨询的多维技术的实施流程是这样的：首先通过三维扫描仪记录历史建筑三维信息，并借助逆向工程手段生成模型，这样的好处是比传统测绘手段方便、快捷。然后通过三维扫描模型与BIM模型比对，快速发现改造前后的不同，管线综合更加切合实际，保证对旧建筑的保护。最后导出三维扫描和BIM模型数据信息到自主开发的VR系统中，并结合GIS，提供客户浸入式的展示体验和信息互动。

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图2 多维技术实施流程图

三维扫描技术在旧房改造中的应用
1、三维激光扫描技术介绍
三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。目前三维激光扫描仪在工程领域中广泛应用，该技术通过高速激光测距原理，瞬时测得空间三维坐标值，获取空间点云数据。和传统测绘技术相比，三维扫描技术最大的优点是更快速，更精确，更真实地还原被测对象的原形原貌。对进行后续环节的工作开展提供了准确详实的数据支撑，能显著提高后续工作的效率和质量。

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图3 激光扫描仪

2、三维激光扫描应用流程
现代建设咨询一直对三维激光扫描技术的应用前景非常看好。其之前在南京路上海第一食品改造项目与嘉兴太湖明珠酒店项目都已经有过成功的应用经验。针对该项目大型历史保护建筑群改造的性质，现代建设咨询立刻想到了三维激光扫描，并根据实际情况制定了激光扫描的流程。第一步，配合三维扫描服务公司，进行现场的激光扫描工作；第二步，对扫描得到的数据进行处理，使之能够导入BIM软件；第三步，根据现有图纸建立BIM模型；第四步，整合BIM模型和激光扫描，优化BIM模型。

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图4 三维激光扫描流程图

3、现场数据采集与后期处理
相对于传统的测绘，三维激光扫描不仅大量节约时间与人力，而且采集的点云数据可以直接生成三维点云模型，作为电子数据永久存档。

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图5 现场采集图6 扫描数据模型

扫描出来的数据模型不仅外形与实物一样，其包含所有的几何信息也与实物完全一致。比如下图，通过测量点云数据中点之间的距离，获取该门的实际高度和宽度。

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图7 点云模型中测量数据

三维点云数据可以导入到AutoCAD、Autodesk Revit等软件中，进行后续的处理与加工，并且可以在Autodesk Revit中通过捕捉点直接绘制生成几何体。

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图8 点云数据模型

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图9 Autodesk Revit中生成实体模型

BIM技术在旧房改造中的应用
1、BIM技术应用流程
上文已经提到了一些点云数据在Autodesk Revit中的处理，应该说在Autodesk Revit 2012及以后的版本中，与激光扫描的点云数据的兼容与结合做的是相当不错的。BIM技术与点云数据结合应用的流程并不复杂。第一步，根据施工图构建建筑、结构、设备专业的 BIM模型；第二步，进行BIM模型各个专业之间的碰撞检测及管线综合；第三步，把BIM模型和三维扫描得到的点云模型结合；第四步，根据三维点云模型检测BIM模型对老建筑改造的影响及可实施性，并修正BIM模型。

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图10 BIM技术及与点与数据结合应用流程图

2、项目BIM模型的创建与应用
BIM模型可以说是整个项目中多维技术运用的核心，起到承前启后的作用，并保持数据链的完整。

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图11 地块上改造好的建筑模型及单独的建筑模型

由于Autodesk Revit模型还要承担后期虚拟现实数据源的任务，因此模型的详细程度要求非常高，以保证在后期能达到虚拟展示的效果。

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图12建筑模型细部

优化设计是BIM技术中一项最基本的应用，而在思南路古建筑群改造项目中还不仅仅停留在对传统二维施工图的错漏碰缺进行检测。对于历史保护建筑的改造，法律与规范方面有非常严格要求，特别是外立面与屋顶，要求尽量要与古建筑的风貌保持一致，做到修旧如旧，因此结合三维扫描的点云数据检查模型与实际建筑的吻合程度也是一项重要的工作内容。

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图13 碰撞检测报告

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图14 比较BIM模型与被建筑点云原型的吻合程度

3、逆向工程
在本项目中，业主方也非常希望将那些有着丰富历史文化韵味的部件与构件尽量传承下来，或者重新还原。基于这样的出发点，我们需要对点云数据进行逆向工程的处理，完成扫描数据复杂曲面形体的绘制工作。通过点云数据生成的实体模型，可以为以后文物的恢复工作提供完整的数据信息，并且还可运用到虚拟现实中，完美体现出改造完成后修旧如旧的效果。

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