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摘要：现阶段，国内工程建设行业在工程质量管控中的BIM技术应用，依然以计算机仿真为主。也就是说，BIM技术在工程质量管控中的应用，更多的集中于“事先管控”阶段。如何将BIM技术和工程质量管控切实结合，实现工程建造阶段潜在的质量问题、质量隐患的全过程、动态管控，依然是一个亟待解决的难题。
在这一背景下，激光扫描技术的诞生，为上述技术难题提供了一条全新的解决途径。三维激光扫描技术（3DLaserScanningTechnology），也称“实景复制技术”。是近年来工程测控领域中的又全新技术突破。激光扫描技术使得工程人员能够快速、自动的获取待测目标的三维激光扫描数据。目前，激光扫描技术已经成功应用于文物保护、工业和制造业等领域。将三维激光扫描技术应用于工程质量管控是一项全新的应用，有着巨大的实践价值和引领示范作用。
关键词：BIM技术；激光扫描技术；工程质量管控
引言
传统的监控手段如GPS定位、水准仪监测和全站仪监测等针对建筑物形变而进行的监测方式，数据提取和处理形式过于简单，建筑物上的监测点布设困难、易受到外界环境的干扰，导致质量评估精度低、误差高。自上世纪60年激光技术问世以来，其应用范围得到不断的丰富和拓展，激光具有许多优良的特性，如方向性好、光束不易扩散、亮度高、相干性好等。鉴于激光的优良特性，其在测绘领域的应用越来越广泛，三维激光扫描技术就是近年来颇受好评的测绘和评估方法，它结合了激光、控制论、计算机和机械等技术，能够快速、精确、无接触地提取到扫描区域的建筑物点云数据集合，通过对点云集合的处理、配准等可以实现对建筑物工程质量的准确评估，并将误差控制到最低水平。
1基于激光扫描技术建筑质量评估
1.1地面激光三维扫描原理
三维激光扫描技术是在多学科基础之上发展起来的，该技术通过对建筑物实体的高密度采样，获取目标建筑物的海量三维空间坐标点云集合，进而实现对工程质量的精确评估。基于三维激光扫描技术在评估精度和误差控制方面的多项优势，其在建筑物质量评估领域有着广阔的应用。
三维激光扫描是通过扫描仪自身携带的激光器，测定横向观测角α、纵向观测角β和据观测点的距离li来确定建筑物上的任一点坐标和整个建筑物的三维点云集合，判定建筑物是否出现了偏差。
三维激光扫描器获取的点云数据集合，是按照一定的行顺序和列顺序排列的，因此空间数据坐标矩阵是一种矩形的结构，其中每个三维空间坐标都是一个矩形矩阵的值，三维激光点云坐标还能够反映出扫描点和实体点之间的距离。通过三维激光扫描获取的点云集合数据需要进行预处理，包括特征点拼接、噪声干扰去除等一些步骤，将之处理之后才能进行评估。
1.2建筑物激光点云集合的预处理
用于建筑工程质量评估模型构建的激光点云集合需要首先进行预处理，包括特征点匹配、去噪处理等不同环节。为了采集建筑物相对完整的点云集合，要进行多站点不同区位的扫描。点云集合的特征点拼接过程也被称为配准过程，其过程是将多站点、多角度的点云集合纳入统一的坐标系。
2激光扫描技术在工程质量检测分析中的应用
2.1激光扫描技术在钢结构构件加
工质量检测分析中的应用钢结构构件加工质量对钢结构安装过程起着至关重要的意义。这里，以“天津周大福”工程为例，对BIM+三维激光扫描技术在钢结构构件加工质量检测分析中的应用进行介绍。
在工程中，基于三维激光扫描技术，在工厂中对加工好的钢结构构件进行扫描，并结合BIM技术，进行构件加工质量的分析，将潜在的质量问题、质量隐患，在施工前就予以减少乃至消除，避免返厂对工程质量和进度的影响。具体应用过程如下所示：将测站数据导入到scene中做有标靶拼接，形成整体拼接点云，整体拼接误差0.45mm，编辑点云，得到目标构件点云，导出为点云．pts，在Geomagic中打开，进行最佳拟合和3D比较，得到构件整体偏差情况，如图4、图5所示。通过2D比较和注释，得到构件局部细节偏差情况。
工程实践中，依据《GB50205-2001钢结构工程工程质量验收规范》，对检测分析结果进行量化分析。钢结构构件加工质量检测分析结果如表1所示，该批次钢结构构件在零件宽度、长度等2个主控项目的偏差最大值为2.96mm，控制在3mm以内，对规范的整体满足率达到100%，满足加工及后序安装质量管控的要求。
2.2三维激光扫描在桥梁质量管理中的应用
三维激光扫描又称“实景复制技术”，能在测量中应用于各种物体表面点云数据的采集，而且速度快、精度高、计算准确，常用于建筑物测量维护和仿真、位移监控和外观结构三维建模、地形测量、公路勘测、地面景观形体测量等。上海中心大厦将三维激光扫描和BIM相结合作为质量管理的一种手段，很好地完成了建筑重点部位的质量管理，例如外幕墙钢支撑和环梁结构的安装精度。三维激光扫描相对于传统的桥梁变形检测手段（水准仪、全站仪、测量机器人、GPS、摄影技术等）来讲具有不需要事前埋设监测设备，不需要接触测量物体，通过海量点云模拟物体表面信息，能快速精确很好地反映出桥梁总体的变形趋势和局部的变形量。利用三维激光扫描技术进行桥梁监测即可以精确地发现桥梁发生变形的方向，又可以掌握结构设计是否符合设计规范。三维激光扫描生成的点云数据经过专业软件的处理，即可转换为BIM模型数据，进而可以与CAD模型、BIM模型进行对比，寻找施工现场和设计模型的不同点。扫描技术成为连接BIM模型和工程现场的纽带。运用三维激光扫描和BIM模型的结合可以很好地弥补在桥梁施工前和施工中的质量管理的短板。
桥梁工程特别是特大型桥梁工程往往具有投资规模大、参与方众多、施工运行管理难度大、建设目标要求高等特点，传统的质量管理理念和方法已经无法满足这些桥梁工程的质量管理要求，因此将三维激光扫描和BIM模型结合的理念引入到桥梁工程的质量管理中，有利于推动桥梁工程领域的质量管理创新，使得桥梁工程的质量管理逐步走向精细化、信息化。
2.3基于BIM模型在施工准备阶段的应用框架
BIM技术在质量管理前期的应用主要是利用已经通过了图纸会审和三维可视化技术进行优化设计和碰撞检查后的三维数据模型，利用其中的数据建立产品信息库和预制件的精确加工。
提取BIM模型数据，创建产品信息库。采购部门根据BIM模型中材料物资汇总表制定采购计划，生产部门根据BIM模型中的预制件信息进行工厂或者现场准确生产。各部门能直接从产品库中获取各种信息，同时对于预制件的生产进度和检验状态等动态信息会直接向产品库反馈，便于质量管理。
结语
三维激光扫描技术基于激光测量原理，能够对各种“大型、复杂、不规则、非标准”的待测目标进行“非接触、精准、实时”的采集。在此基础上，借助后处理平台，三维激光扫描技术能够对待测目标进行“检测分析”。同时，通过和BIM技术相结合，能够以“虚实匹配”的方式辅助工程质量的精准管控。因此，三维激光扫描技术必将成为工程质量控制领域极具生命力的研究热点和应用趋势。
参考文献：
［1］王二柱．基于点云的三维重建系统研究与实现［D］．哈尔滨工业大学，2011．
［2］王俊豪．基于激光扫描的三维模型的偏差分析［D］．上海交通大学，2010．
［3］欧阳俊华．近距离三维激光扫描技术［J］．红外，2006，27（3）：1-7．