BIM与GNSS RTK融合的大型建筑施工动态放样技术研究

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林焦羽1 李伟2 曾红道3

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摘要

为提升大型建筑施工动态放样的精度与效率,围绕BIM与GNSS RTK融合技术展开研究。首先解析BIM模型放样数据提取、格式转换方法及GNSS RTK定位原理,明确二者融合的关键技术;进而设计融合动态放样流程,构建精度控制与误差修正方法,提出适配大型建筑施工的技术应用优化策略。研究可解决传统放样中数据割裂、精度不足等问题,为大型建筑施工的构件定位、工序衔接提供精准技术支撑,推动施工放样向智能化、协同化升级。


关键词

BIM;GNSS RTK;大型建筑施工;动态放样;数据融合;精度控制

正文


0 引言

随着大型建筑朝着规模化、复杂化方向发展,施工放样作为衔接设计与现场施工的关键环节,对精度与效率的要求愈发严苛。传统放样依赖人工操作与单一数据,存在数据传递误差大、工序衔接滞后等问题,难以适配大型建筑动态施工需求。BIM技术的参数化建模与GNSS RTK的高精度实时定位特性,为解决传统放样痛点提供了融合可能。当前研究多聚焦单一技术应用,对二者在动态放样中的数据交互、坐标匹配及精度协同等系统性融合探索仍有不足。基于此,围绕BIMGNSS RTK融合的大型建筑施工动态放样技术展开研究,旨在构建高效精准的放样体系,为大型建筑施工质量与效率提升提供技术支撑。

1 BIMGNSS RTK融合的动态放样基础理论

1.1 BIM模型的施工放样数据提取与格式转换方法

针对大型建筑施工放样对精准数据的需求,构建BIM模型数据提取与格式转换的标准化流程。数据提取阶段,基于BIM模型的参数化特性,通过专业软件筛选施工所需的关键放样要素,包括构件定位坐标、尺寸参数、空间关系等信息,确保提取数据全面覆盖基础、主体、机电等各施工阶段的放样需求。格式转换环节,考虑到GNSS RTK设备对数据格式的特定要求,采用数据接口开发技术,将BIM模型导出的IFCDWG等格式数据,转换为GNSS RTK可直接读取的坐标文件格式。同时,建立数据转换校验机制,通过坐标比对、逻辑检查等方式,消除格式转换过程中的数据偏差,保障提取与转换后的数据精准性,为二者融合放样提供可靠的数据基础。

1.2 GNSS RTK技术的定位原理与施工放样适配性分析

深入解析GNSS RTK技术的定位原理及其在大型建筑施工放样中的适配性。其定位原理基于全球导航卫星系统,通过基准站与流动站之间的实时数据传输,利用差分定位技术计算流动站的精确三维坐标,实现厘米级的实时定位。适配性分析方面,从大型建筑施工特点出发,GNSS RTK的高精度特性可满足大跨度、高空间的构件定位需求;实时定位能力能够适配施工过程中动态调整的放样场景,减少传统放样的反复测量工序。同时,结合大型建筑施工环境复杂的特点,分析GNSS RTK在遮挡区域信号接收、多干扰源下定位稳定性等方面的适配局限,为后续融合技术优化及施工场景适配提供理论依据[1]

1.3 BIMGNSS RTK融合的关键技术

聚焦BIMGNSS RTK融合的核心技术,突破二者协同应用的技术壁垒。数据交互技术通过搭建统一的数据共享平台,实现BIM模型数据与GNSS RTK定位数据的实时传输与双向交互,确保放样过程中设计数据与现场定位数据的同步更新。坐标匹配技术通过建立统一的坐标转换模型,将BIM模型的设计坐标系与GNSS RTK的大地坐标系进行精准匹配,消除坐标系差异导致的放样误差。此外,针对融合过程中可能出现的数据延迟、偏差等问题,构建数据协同校验技术,通过实时比对BIM设计数据与GNSS RTK实测数据,动态修正偏差,保障二者数据的一致性与准确性,为融合动态放样的实现奠定关键技术支撑[2] 

2 大型建筑施工动态放样的融合实现与优化

2.1 基于BIM-GNSS RTK的动态放样流程设计与构建

构建“数据准备-实时交互-现场放样-反馈调整”的全流程融合体系。数据准备阶段,从BIM模型中提取构件三维坐标、尺寸等放样数据,通过标准化格式转换,将数据导入GNSS RTK系统,确保二者坐标体系一致。实时交互环节,搭建BIMGNSS RTK数据传输通道,实现模型数据与现场定位数据的实时同步;施工人员通过GNSS RTK接收设备获取目标放样点的实时位置信息,并与BIM模型中的设计坐标进行比对。现场放样阶段,依据比对结果引导施工机械或人员进行构件定位,同时将现场实际放样数据回传至BIM模型,形成数据闭环。反馈调整环节,通过BIM模型可视化功能,直观展示放样偏差,及时调整施工方案,确保放样过程与设计要求高度契合[3]

2.2 融合放样的精度控制与误差修正方法

建立多维度精度控制体系,结合误差来源制定针对性修正策略。精度控制方面,从数据源头把控BIM模型精度,通过模型轻量化处理减少数据传输误差;优化GNSS RTK基准站布设,采用多基准站联网模式提升定位稳定性,同时对接收设备进行定期校准,降低设备自身误差。误差修正上,针对坐标转换误差,采用七参数转换法实现BIM模型坐标与GNSS RTK大地坐标的精准匹配;针对现场环境干扰(如遮挡、电磁干扰)导致的定位偏差,通过动态差分技术实时修正测量数据;针对放样过程中的累积误差,设置阶段性校验点,每完成一定数量的放样点后进行复核,及时调整偏差,确保整体放样精度符合大型建筑施工规范要求。

2.3 适配大型建筑施工的融合放样技术应用优化策略

    从流程、设备、管理三方面制定优化策略,提升融合技术的工程适配性。流程优化上,将融合放样嵌入大型建筑施工全周期,施工前结合BIM模型进行虚拟放样预演,提前排查设计与现场的冲突;施工中采用“分区放样+动态调整”模式,针对大型建筑不同施工区域的复杂度差异,灵活调整放样精度等级与频率。设备优化方面,选用支持多数据接口的GNSS RTK设备,提升与BIM平台的兼容性;配备移动终端放样系统,实现施工人员现场实时查看BIM模型与放样数据,提高操作便捷性。管理优化上,建立融合放样数据管理平台,对放样过程数据进行实时存储、分析与追溯;开展专项培训提升施工人员对融合技术的操作能力,确保技术应用效果,助力大型建筑施工高效推进。

3 结语 

本研究围绕BIMGNSS RTK融合的大型建筑施工动态放样技术展开,构建了全流程融合体系,建立多维度精度控制与误差修正方法,提出适配工程的技术应用优化策略,有效解决传统放样数据割裂、精度不足等问题,为大型建筑施工的精准放样与高效推进提供了可靠技术路径。受研究条件限制,对极端施工环境下融合系统的稳定性、超大型复杂建筑多区域协同放样的效率优化等探索仍有不足。未来可结合5G、物联网技术,深化数据实时交互与智能分析算法研究,加强在超高层、大跨度建筑中的实践验证,推动该融合技术更好适配大型建筑施工高质量发展需求。

参考文献

[1]田小龙.BIM,GIS与北斗GNSS技术在公路边坡智能化监测的融合应用[J].中国自动识别技术, 2024(1):38-43.

[2]荆灵玲.基于北斗的3SBIM技术在铁路施工中的应用[J].数字通信世界, 2020(2):3.

[3]郑宗跃.BIM施工放样技术在建筑外饰的应用[J].中国室内装饰装修天地, 2020.

 


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