一种集成BIM的建筑工程施工进度监测方法及系统与流程

本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种集成bim的建筑工程施工进度监测方法及系统。

背景技术：

bim(buildinginformationmodeling，即建筑信息模型)精细程度高，包含详细的建筑构件信息，将各阶段的所有信息集成到一起，以供建筑工程中各项目的参与方使用。施工阶段是建筑生命周期的重要阶段，施工进度如果存在拖延会影响整个建筑工程项目的成本和质量。因此，施工进度监测在项目施工现场尤为重要。

目前，建筑工程施工进度监测方法主要采用三种，一种是利用施工现场影像和视频数据，但其依靠人工干预和处理，耗时耗力，并且安全风险较高，二是通过无线射频识别技术获取构件的进度信息，但构件仅仅只能依附于无线射频识别标签本身，不能实现资源共享，三是通过3d激光扫描技术来动态采集施工进度数据，但其成本过高。因此，亟待需求一种成本低、数据精确且安全风险较低的建筑工程施工进度监测方法。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种集成bim的建筑工程施工进度监测方法及系统，旨在基于bim计划进度模型，利用倾斜摄影测量、激光探测与测量技术lidar和rgb-d三维测图多种技术采集施工现场有关建筑物的室内外数据并重建三维模型，既自动化快速处理数据，同时降低数据的安全风险，获取建筑施工精确数据，降低成本，为后续施工监测提供依据，方便了用户。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种集成bim的建筑工程施工进度监测方法，所述集成bim的建筑工程施工进度监测方法包括以下步骤：

选择若干时间节点使用多种技术手段对施工现场的外部和内部分别进行采集，并将采集到的室内数据与室外数据三维重建并处理为建筑构件对象的室内外三维模型；

将室外三维模型与预设的施工进度计划模拟出的bim计划进度模型匹配，对比分析得出建筑物室外主体结构的室外实际施工进度图表及进度差异三维模型数据；

将室内三维模型与预设的施工进度计划模拟出的bim计划进度模型分层匹配，对比分析得出建筑物的室内实际施工进度图表及进度差异三维模型数据；

将所述室内外实际施工进度图表和室内外进度差异三维模型数据分别进行汇总输出，并同步反馈给建设单位、施工单位和监理单位。

所述的集成bim的建筑工程施工进度监测方法，其中，所述选择若干时间节点使用多种技术手段对施工现场的外部和内部分别进行采集，并将采集到的室内数据与室外数据三维重建并处理为建筑构件对象的室内外三维模型之前包括：

预设建筑工程的施工进度计划，并存储。

所述的集成bim的建筑工程施工进度监测方法，其中，所述选择若干时间节点使用多种技术手段对施工现场的外部和内部分别进行采集具体包括：

获取所述建筑工程的施工进度计划，确定若干个采样时间；

根据所述采样时间，通过若干飞行设备搭载多镜头相机和激光雷达设备采集施工现场室外多角度倾斜影像和三维点云，构建室外实景三维模型；

根据所述采样时间，利用集成深度图像传感器和全景相机的室内扫描设备，采集施工现场建筑物室内的深度影像数据帧和全景影像，构建室内实景三维模型。

所述的集成bim的建筑工程施工进度监测方法，其中，所述将采集的室内数据与室外数据进行三维重建并处理为建筑构件对象的室内外三维模型具体包括：

对采集的室外数据和室内数据进行三维重建，并采用图像分类与几何计算方法分别进行语义分类及构件提取处理，去除非建筑构件对象数据，得到建筑构件对象的室内三维模型数据以及室外三维模型数据。

所述的集成bim的建筑工程施工进度监测方法，其中，所述将室外三维模型与预设的施工进度计划模拟出的bim计划进度模型匹配，对比分析得出建筑物室外主体结构的室外实际施工进度图表及进度差异三维模型数据具体包括：

将获取的所述施工进度计划模拟出初始bim计划进度模型；

将所述室外三维模型与所述初始bim计划进度模型进行

特征匹配与空间坐标转换处理；

根据所述初始bim计划进度模型按照预设的施工进度计划模拟出建筑施工过程，输出当前时间节点下的建筑施工进度的第一bim计划进度模型；

将所述室外三维模型与所述第一bim计划进度模型匹配后通过图像分类与几何计算方法进行模型差异的检测，根据检测结果，判断室外施工完成类型；

根据所述室外施工完成类型统计并计算每个类型对应的室外施工进度，获取建筑物主体结构的室外实际施工进度图表及进度差异三维模型数据。

所述的集成bim的建筑工程施工进度监测方法，其中，所述将室内三维模型与预设的施工进度计划模拟出的bim计划进度模型分层匹配，对比分析得出建筑物的室内实际施工进度图表及进度差异三维模型数据具体包括：

获取所述施工进度计划及建筑物层数；

将所述施工进度计划模拟出的初始bim计划进度模型根据所述建筑物层数，采用分层方式分别输出每层当前时间节点下的建筑施工进度的第二bim计划进度模型；

将室内三维模型与每层所述第二bim计划进度模型进行分层匹配与差异检测分析；

将匹配后属于重叠的部分分别计算每层室内施工完成量，以判断室内施工完成的类型；

将匹配后不重叠的部分且只属于所述室内三维模型的数据，按照建筑构件的类别进行分类，并统计分类后建筑构件的施工进度未完成情况，以形成建筑构件为建筑物的室内实际施工进度图表及进度差异三维模型数据。

所述的集成bim的建筑工程施工进度监测方法，其中，所述将所述室内外实际施工进度图表和室内外进度差异三维模型数据分别进行汇总输出，并同步反馈给建设单位、施工单位和监理单位具体包括：

获取所述室外实际施工进度图表与所述室内实际施工进度图表；

将所述室外实际施工进度图表与所述室内实际施工进度图表进行整合汇总，得到建筑工程施工的总进度图表；

将所述室外进度差异三维模型与室内进度差异三维模型进行整合，得到室内外进度差异三维模型数据；

将所述总进度图表和进度差异三维模型数据以不同的形式同步输出给建设单位、施工单位和监理单位。

所述的集成bim的建筑工程施工进度监测方法，其中，根据所述总进度图表中的实际施工情况，更新所述预设的施工进度计划，并同步更新初始bim计划进度模型。

所述的集成bim的建筑工程施工进度监测方法，其中，所述形式包括报表、图文以及短信推送中一种或多种。

本发明还提供一种集成bim的建筑工程施工进度监测系统，所述集成bim的建筑工程施工进度监测系统包括终端和与所述终端连接的后台服务器，所述终端包括处理器以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有集成bim的建筑工程施工进度监测程序，所述集成bim的建筑工程施工进度监测程序执行时实现上述所述集成bim的建筑工程施工进度监测方法。

本发明公开了一种集成bim的建筑工程施工进度监测方法及系统，所述方法包括：选择若干时间节点使用多种技术手段对施工现场的外部和内部分别进行采集，并将采集到的室内数据与室外数据三维重建并处理为建筑构件对象的室内外三维模型；将室外三维模型与预设的施工进度计划模拟出的bim计划进度模型匹配，对比分析得出建筑物室外主体结构的室外实际施工进度图表及进度差异三维模型数据；将室内三维模型与预设的施工进度计划模拟出的bim计划进度模型分层匹配，对比分析得出建筑物的室内实际施工进度图表及进度差异三维模型数据；将所述室内外实际施工进度图表和室内外进度差异三维模型数据分别进行汇总输出，并同步反馈给建设单位、施工单位和监理单位。本发明基于bim计划进度模型通过采用倾斜摄影测量、lidar和rgb-d三维测图多种技术采集施工现场建筑物室内外数据，既自动化快速处理数据且重建三维模型，同时降低数据的安全风险，获取建筑施工精确数据，在降低成本的同时，为后续施工监测提供依据，方便用户。

附图说明

图1是本发明集成bim的建筑工程施工进度监测方法的较佳实施例的流程图。

图2是步骤s100的流程图。

图3是步骤s200的流程图。

图4是步骤s300的流程图。

图5是步骤s400的流程图。

图6是本发明集成bim的建筑工程施工进度监测系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

请参见图1，图1是本发明集成bim的建筑工程施工进度监测方法的较佳实施例的流程图。如图1所示，所述集成bim的建筑工程施工进度监测方法包括以下步骤：

步骤s100，选择若干时间节点使用多种技术手段对施工现场的外部和内部分别进行采集，并将采集到的室内数据与室外数据三维重建并处理为建筑构件对象的室内外三维模型。

本发明实施例中，利用倾斜摄影测量技术、lidar（lightdetectionandranging，激光探测与测量）技术以及室内高精度三维测图技术对施工现场建筑物室外及室内的信息进行采集，并对采集的数据进行建模处理。所述建模处理指的是首先将室外采集数据和室内采集数据分别三维重建，构建三角网表达的实景三维模型，然后将室外和室内实景三维模型数据进行融合处理，并对室内外的实景三维模型进行语义分类与构件提取，去除非建筑构件对象数据，以保留与所述建筑物构件相关的数据。

具体实施中，如图2所示，即步骤s100包括：

步骤s101，获取所述建筑工程的施工进度计划，确定若干个采样时间。

在步骤s101之前，预先制定建筑工程施工进度计划，然后获取所述建筑工程施工进度计划，从而确定采样时间以进行数据采集。

步骤s102，根据所述采样时间，通过若干飞行设备搭载多镜头相机和激光雷达设备采集施工现场室外多角度倾斜影像和三维点云，构建室外实景三维模型。

在本发明实施例中，所述飞行设备指的是无人机。所述激光雷达设备采用lidar技术，利用gps和imu（inertialmeasurementunit，惯性测量装置）机载激光扫描，获取高精度三维点云数据。

具体地，根据施工现场情况确定飞行设备航测范围，制定航拍方案，规划航线，设定参数等。利用激光雷达和飞行设备获取施工现场同一位置多个不同角度且具有高分辨的影像,将采集得到的影像数据、相机参数、pos数据处理加工，并进行空中三角测量计算和模型三维重建，生成反映施工建筑物外部的真实情况并且包含纹理的室外实景三维模型。

步骤s103，根据所述采样时间，利用集成深度图像传感器和全景相机的室内扫描设备，采集施工现场建筑物室内的深度影像数据帧和全景影像，构建室内实景三维模型。

在本发明实施例中，所述深度图像传感器是指rgb-d传感器，将rgb图像和depth图像的配准，使得像素点之间具有一对一的对应关系。

具体地，集成rgb-d传感器和全景相机的室内扫描设备，采集施工现场建筑物室内的深度影像数据帧和全景影像，从而获取得到高精度的室内三维点云，以构建室内实景三维模型。

这样，通过采取多种技术，自动化且智能化快速获取室内外点云数据，同时快速重建三维数据，节省人力物力，降低耗时，降低成本。

当然，采集到的室内外三维模型的相关数据还需要进行预处理，用于后续的施工进度分析。

进一步地，所述步骤s103之后包括：

步骤s104，对采集的室外数据和室内数据进行三维重建，并采用图像分类与几何计算方法分别进行语义分类及构件提取处理，去除非建筑构件对象数据，得到建筑构件对象的室内三维模型数据以及室外三维模型数据。

在具体实施中，基于室外实景三维模型与室内实景三维模型集成融合后的室内外实景三维模型数据，将室内外实景三维模型数据分别进行分类，以是否为建筑构件对象进行分类，分为两类，一类是属于非建筑构件对象的室内外三维数据，另一类是属于建筑构件对象的室内外三维数据。本发明实施例中，定义非建筑构件对象的数据包括干扰对象如施工现场的塔吊、运输车辆、施工人员等以及噪声。

需要说明的是，非建筑构件对象可由施工人员根据施工现场自行设定。

然后根据所述分类筛选出只对应是建筑构件对象的室内三维模型数据和室外三维模型数据，即只保留与建筑构件相关的室内外三维数据。这样，不仅降低数据处理复杂度，还提高处理速度，使得获取的数据更加准确。

步骤s200，将室外三维模型与预设的施工进度计划模拟出的bim计划进度模型叠加，对比分析得出建筑物室外主体结构的室外实际施工进度图表及差异进度三维模型数据。

如图3所示，步骤s200具体包括：

步骤s201，将获取的所述施工进度计划模拟出初始bim计划进度模型。

需要说明的是，所述施工进度计划是在施工前预先设定，并进行了存储。

步骤s202，将所述室外三维模型与所述初始bim计划进度模型进行特征匹配与空间坐标转换处理。

由于所述初始bim计划进度模型本身不包含真实地理坐标信息，因此，需要将初始bim计划进度模型数据转换成可读取顶点坐标信息的三角网描述数据格式，选取多个建筑物特征顶点坐标并与室外三维模型中对应的同名点，计算两个模型之间的相对变换关系，将初始bim计划进度模型转换到真实地理坐标系统中，使得初始bim计划进度模型可以与室外三维模型进行匹配与叠加。

具体地，将所述室外三维模型与所述室内三维模型预先分别进行数字化处理，得到室外三维模型数据和室内三维模型数据。然后将室外三维模型数据和室内三维模型数据分别与预设的施工计划进度模拟出的bim计划进度模型进行三维特征匹配，获取室内外三维模型与bim计划进度模型间的坐标变换关系，以进行空间配准，其具体为将室外三维模型与初始bim计划进度模型进行坐标顶点的格式转换，并选取多个建筑物特征顶点坐标；然后计算两个模型之间的相对变换关系，将bim计划进度模型转换到真实地理坐标系统中，从而实现室外三维模型与所述初始bim计划进度模型的空间叠加。

这样，基于同一坐标系进行坐标转换，确保了所有数据位于同一坐标系下，提高数据真实性、准确性和参考价值。

步骤s203，根据所述初始bim计划进度模型按照预设的施工进度计划模拟出建筑施工过程，输出当前时间节点下的建筑施工进度的第一bim计划进度模型。

步骤s204，将所述室外三维模型与所述第一bim计划进度模型叠加后通过图像分类与几何计算方法进行模型差异的检测，根据检测结果，判断室外施工完成类型。

本发明实施例中，所述室外施工完成类型是指按照施工完成情况进行分类，具体的，所述室外施工完成类型可分为已建、未建和未知三种类型。其中，所述已建指的是叠加后的数据在室外三维指模型和第一bim计划进度模型均存在，即建筑该部分施工已完成；所述未建指的是叠加后的数据只存在于所述第一bim计划进度模型中不存在于所述室外三维模型中，即建筑该部分施工还未完成；所述未知指的是叠加后的数据只存在所述室外三维模型中不存在于所述第一bim计划进度模型中。

步骤s205，根据所述室外施工完成类型统计并计算每个类型对应的室外施工进度，获取建筑物主体结构的室外实际施工进度图表及进度差异三维模型数据。

基于步骤s204，统计室外施工完成类型为已建和未建的占比，根据占比可以判断当前施工是否存在拖延现象，用以采取相应的措施。然后再利用第一bim计划进度模型对建筑未建部分的工程量进行计算，从而统计出上述三种类型对应的室外施工进度。

具体地，在施工过程中，建筑主体结构的施工通常为自下而上，本发明实施例中，默认顶层以下主体结构施工均已完成。为了获得更准确的室外施工进度情况，需要对当前建筑物顶层的施工进度进行分析。从室外三维模型中提取出当前建筑物的高度信息，与初始bim计划进度模型每层楼板标高信息进行匹配，可分析得出当前建筑物施工层的层数，从第一bim计划进度模型中提取顶层（即最高层），然后与建筑物顶部的所述室外三维模型叠加分析，获取建筑物主体结构的室外实际施工进度图表。

具体地，获取预先设定的建筑物主体结构，所述建筑物主体结构包括柱、梁、板等，可根据实际施工情况进行设定。将建筑物顶部的室外三维模型与第一bim计划进度模型叠加，根据建筑物主体结构如柱、梁、板等施工完成量进行统计与绘制，从而得到更进一步的准确和详细的建筑主体结构的室外实际施工进度图表及进度差异的建筑构件三维模型。

步骤s300，将室内三维模型与预设的施工进度计划模拟出的bim计划进度模型分层匹配，对比分析得出建筑物的室内实际施工进度图表及进度差异三维模型数据。

如图4所示，即步骤s300具体包括：

步骤s301，获取所述施工进度计划及建筑物层数；

考虑到室内结构的复杂性而且室内施工可能存在多层同步施工的情况，因此，不仅要获取预先设定的施工进度计划，还需获取建筑物的层数。

步骤s302，将所述施工进度计划模拟出的初始bim计划进度模型根据所述建筑物层数，采用分层方式分别输出每层当前时间节点下的建筑施工进度的第二bim计划进度模型；

步骤s303，将室内三维模型与每层所述第二bim计划进度模型进行分层叠加与差异分析；

步骤s304，将匹配后属于重叠的部分分别计算每层室内施工完成量，以判断室内施工完成的类型；

步骤s305，将匹配后不重叠的部分且只属于所述室内三维模型的数据，按照建筑构件的类别进行分类，并统计分类后建筑构件的施工进度未完成情况，以形成建筑构件为建筑物的室内实际施工进度图表及进度差异三维模型数据。

也就是说，两个模型重叠的部分，可以分别计算每层室内施工完成量，作为判断室内施工是否存在拖延的依据。

而两个模型不重叠的部分分为两类，第一类是存在于室外三维模型而初始bim计划进度模型不存在，第二类是初始bim计划进度模型存在而室外三维模型不存在。其中，第二类主要体现在施工存在拖延情况，因此提取该类数据，预先定义建筑构件的类别，如门、窗、玻璃幕墙，按照建筑构件的类别进行分组统计每一类建筑构件的施工未完成情况，记录每一项未完成施工的建筑构件在初始bim计划进度模型中对应的id、建筑构件的名称、楼层数、几何尺寸等基本楼层信息，这样，就形成一份详细的室内实际施工进度图表。

通过上述室内外实际施工进度图表，不仅可以直观查看到室内外施工情况，还通过对比差异，以及时调整施工策略，以按期按量完成施工任务。

步骤s400，将所述室内外实际施工进度图表和室内外进度差异三维模型数据分别进行汇总输出，并同步反馈给建设单位、施工单位和监理单位。

如图5所示，即步骤s400具体包括：

步骤s401，获取所述室外实际施工进度图表与所述室内实际施工进度图表；

步骤s402，将所述室外实际施工进度图表与所述室内实际施工进度图表进行整合汇总，得到建筑工程施工的总进度图表；

步骤s403，将所述室外进度差异三维模型与室内进度差异三维模型进行整合，得到室内外进度差异三维模型数据；

步骤s404，将所述总进度图表和进度差异三维模型数据以不同的形式同步输出给建设单位、施工单位和监理单位。

也就是说，将步骤s200和s300获取的室外和室内实际施工进度图表进行整合汇总，以及，将室外和室内进度差异三维模型数据进行整合汇总，这样，就得到了建筑工程施工的总进度图表及室内外进度差异三维模型数据，根据所述总进度图表和进度差异三维模型数据反映不同时期内施工进度情况，如当施工如存在拖延情况，则需要重新制定新的施工进度计划，并同步更新到初始bim计划进度模型，便于下一次进度检测。

通过进度差异三维模型数据可以非常直观的展示哪些建筑构件的建设进度与计划进度是存在差异的。

同时可以报表形式、图文形式或短信推送同步反馈给建设单位、施工单位和监理单位，以便决策以及为下一次进度检测作依据。

当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过集成bim的建筑工程施工进度监测程序来指令相关硬件（如处理器，控制器等）来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时可包括如集成bim的建筑工程施工进度监测方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。

实施例二

基于集成bim的建筑工程施工进度监测方法，本发明实施例还提供了一种集成bim的建筑工程施工进度监测系统，图6示例了所述集成bim的建筑工程施工进度监测系统的结构框图，如图6所示，所述集成bim的建筑工程施工进度监测系统包括终端100和与所述终端100连接的后台服务器200，其中，所述终端100包括处理器10以及与所述处理器10连接的存储器20。所述存储器20存储有集成bim的建筑工程施工进度监测程序。

所述处理器10在一些实施例中，可以是一中央处理器（centralprocessingunit,cpu），微处理器或其他数据处理芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行集成bim的建筑工程施工进度监测程序等

更进一步地，所述集成bim的建筑工程施工进度监测系统执行时用于实现上述所述集成bim的建筑工程施工进度监测方法步骤，具体如实施例一所述。

综上所述，本发明公开了一种集成bim的建筑工程施工进度监测方法及系统，所述方法包括：选择若干时间节点使用多种技术手段对施工现场的外部和内部分别进行采集，并将采集到的室内数据与室外数据三维重建并处理为建筑构件对象的室内外三维模型；将室外三维模型与预设的施工进度计划模拟出的bim计划进度模型匹配，对比分析得出建筑物室外主体结构的室外实际施工进度图表及进度差异三维模型数据；将室内三维模型与预设的施工进度计划模拟出的bim计划进度模型分层匹配，对比分析得出建筑物的室内实际施工进度图表及进度差异三维模型数据；将所述室内外实际施工进度图表和室内外进度差异三维模型数据分别进行汇总输出，并同步反馈给建设单位、施工单位和监理单位。本发明基于bim计划进度模型通过采用倾斜摄影测量、lidar和rgb-d三维测图多种技术采集施工现场建筑物室内外数据，既自动化快速处理数据且重建三维模型，同时降低数据的安全风险，获取建筑施工精确数据，在降低成本的同时，为后续施工监测提供依据，方便用户。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。