摘要：目前，在我国测量技术极快发展的背景下，测量机器人运用在工程测量放样中，能够收到非常好的效果。针对BIM技术与施工现场的测量细部点位结合繁琐、对异形结构坐标定位困难和测量数据提取与写入功能不足等问题，提出利用C#编程语言对AutodeskＲevit进行二次开发，编写基于Ｒevit的三维坐标放样程序。可在BIM模型中快速选取待测点三维信息，并将数据通过计算机上传到测量机器人实现自动化的追踪，解决了大量的、不规则的特征点有序地测量放样，简化了放样流程。最后将现场实际数据与BIM模型设计数据对比，其精度完全满足建筑限差要求。
关键词：BIM模型；Ｒevit二次开发；三维放样；测量机器人
引言：随着建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）技术的应用与推广，项目各参与方协同管理、数据信息高度整合。传统的测量放样多数使用的是二维的、不够直观的图纸，然而利用BIM软件可在三维设计模型中选择待测点，配套相应的测量设备和软件能够将设计成果高效、精准地标定到施工现场中。AutodeskＲevit是目前BIM体系中使用最广泛的软件之一。现如今Ｒevit与测量定位装置集成的实际应用中，一是坐标确定的方法采用CAD图纸导入Ｒevit中再调试坐标，存在平台模型族实例不统一、测量格式和单位不匹配、数据导出不完善等问题；二是因为建筑物平面控制网的特点，放样的点位数量常达到几百个，测站转换多造成累积误差较大；三是由于Ｒevit的高程点坐标功能选择后，再移动不能改变其坐标值，很多点由于现场遮挡通视困难、变截面构件或不规则的特征点无法对复杂构件进行细化调整，从而给建筑物的坐标确定及放样造成较大的难度。施工现场结构、电气、管道等环节都需要大量的放样工作，因此，对Ｒevit二次开发并结合LeicaTS60全站仪扩展其智能化控制，以将模型数据与施工现场间有效衔接。
1仪器设备及技术
1．1BIM技术
BIM模型建立时无需设定坐标系，需利用现有建模软件，根据设计轴线任意确定模型位置。只需保证模型与轴网之间的相对位置正确，建立建筑物的结构模型即可。
1．2GPSＲTK技术
减少控制点采集次数，仅一人操作，每个放样点只需停留几秒的时间，且不存在误差积累。
1．3测量机器人
测量机器人在整平后，无需人工输入坐标及各种参数，可以动搜索、确认目标，在其转动过程中对仪器的磨损和震动都非常小，电能直接转换为机械能，不产生磁场，也不会被磁场干扰。在测量及瞄准过程中镜头不会抖动，保证了测量精度。
2系统开发平台
本施工放样软件以Ｒevit2013为基础，在VisualStudio2013和NSIS平台上利用C#和Python语言编写用户端程序和安装包程序，结合测量机器人完成数据传递的工作。
3基于BIM模型的点位布设
Ｒevit二次开发时使用DB.dll和UI.dll类库提供的访问图元和处理参数接口。
3.1放样数据的创建
因为对于测量放样部分Ｒevit不具有直接在模型上布置特征点的功能，且创建放样数据点的过程繁琐，所以增设放样点按钮和放样点移位按钮。（1）数据创建时按构件类型采用7种样式的放样点：标准、柱、梁、板、墙、管道、其它。每个放样点都被创建为一个族实例且含有唯一的编码ID，坐标改为测量坐标系格式。可在属性中添加备注，且再放置同种样式的点时可以自动进位，如Z-1、Z-2、Z-3等，以便在外业测量中通过编码体系区分这些点[1]。（2）点位移动时选择两个放样点，以先选择的点为基准，自定义输入距离或者中点来移动另一个点。以移动后的点和冗余的点来解决：①不易架设棱镜杆或激光束照射限制的受限节点；②异形结构的多段复杂节点，如一些有变截面、有倾斜角度、变曲率的构件，多次移动至弦线中点并量取至圆弧垂直距离，调整后形成近似圆弧。通过以上创建放样特征点的过程，能够将所有需要放样的点位数据添加至后台数据库中，建立待测点和模型间三维放样。
3.2模型坐标系的检查与导出
增设放样点导出按钮，通过勾选所需导出的点类型并经过自动检查（点名重复、坐标值校核不正确等未知错误）后，显示出每个点的三维信息，再导出测量机器人及模型记录相应的文件格式。此外，可将BIM模型导出为只保留放样部分的dxf文件，作为外业底图，其中可方便查看分类后放样点的所有信息，作为施工人员放样的依据。
3.3施工坐标系的转换
Ｒevit中定位采用的是模型坐标系，以模型中心为原点，轴线与最外侧构件边缘平行，而现场施工采用施工坐标系，两者的原点和坐标轴指向均不一致，且放样一般在平面上进行，则只需转换纵横轴坐标[2]。
4测量机器人的放样定位
4.1放样定位
将LeicaTS60测量机器人架设在已知控制点上，并将模型底图和施工坐标导入移动遥控设备LeicaCS20，手簿中可浏览BIM模型。在放样程序中，利用编码搜索工具，输入“向Z-1移动+0.7m”（对应Ｒevit中属性的备注）找到预先记录的点，利用这些碎部点来构成单人放样系统，指挥测量机器人发射激光自动跟踪360°棱镜。随后采用有棱镜距离模式，程序将自动选择最近的点开始放样，手簿实时显示棱镜坐标，直到根据箭头引导棱镜杆和放样点的相对距离在限差内[3]。
4.2实测控制点坐标与测量机器人定向一体化
根据ＲTK快速定位测量的控制点坐标值，在不移动对中杆的情况下，通过测量手簿传输将此坐标值传输给测量机器人，完成该点的角度、距离定向。依此方法完成后续各控制点的角度、距离定向，从而完成测量机器人的自由设站工作。
5放样数据的后处理
使用Leica手簿的导出功能，数据包含测站点和所有放样点的三维坐标，实时测量值的放样点存储在不同的图层，之后可以与设计数据对比，进行限差分析。Ｒevit中增设放样点导入按钮，对于实际放样点有两种处理方式：①在设计模型的基础上导入所有点，模型中可直观地检查放样数据；②在空白场地中导入放样点，根据位置建立真实模型[4]。由于建筑结构多数为高层，力学性能受施工精度影响较大，因此建筑工程各施工层上测量误差不应超过表1的规定，取上述实例的8组坐标对比实际数据和设计数据，检查结果见表2，验算后其精度符合要求。
表1放线定位允许偏差
表2对比实际数据和设计数据
结束语
总之，在BIM等技术平台的支持下，测量机器人在工程测量放养工作中能够起到很重要的作用。利用Ｒevit二次开发的施工放样软件实现的BIM模型放样数据分类更加清晰，且获取及处理自动化程度更高，并解决了异形结构的坐标定位问题，结合测量机器人智能一体化的功能，实现了
论文作者:潘森浩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/26
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