Trimble三維掃描儀在住宅工程分戶質(zhì)量驗(yàn)收中的應(yīng)用

張艷敏，李躍明

(1.武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.天寶寰宇電子產(chǎn)品(上海)有限公司，上海 200131)

天寶測(cè)繪解決方案專欄

Trimble三維掃描儀在住宅工程分戶質(zhì)量驗(yàn)收中的應(yīng)用

張艷敏1，李躍明2

(1.武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.天寶寰宇電子產(chǎn)品(上海)有限公司，上海 200131)

一、引 言

為了有效抑制質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)，加強(qiáng)住宅工程質(zhì)量管理，強(qiáng)化各市場(chǎng)責(zé)任主體質(zhì)量意識(shí)，保障竣工住宅使用功能，進(jìn)一步推動(dòng)住宅工程質(zhì)量整體水平的提高，住建部在2006年出臺(tái)了一戶一驗(yàn)制度，即“住宅工程質(zhì)量分戶驗(yàn)收”管理辦法，并率先在北京市朝陽(yáng)區(qū)展開(kāi)試行，隨即在全國(guó)推行，這是一項(xiàng)具有創(chuàng)新意識(shí)的住宅工程質(zhì)量驗(yàn)收模式。廣泛深入地開(kāi)展住宅工程質(zhì)量分戶驗(yàn)收，必將對(duì)整個(gè)房地產(chǎn)市場(chǎng)工程質(zhì)量管理起到規(guī)范作用，能夠更好地維護(hù)用戶的利益。

二、住宅工程分戶質(zhì)量驗(yàn)收

住宅工程質(zhì)量分戶驗(yàn)收是由建設(shè)單位總負(fù)責(zé)，組織施工、監(jiān)理、物業(yè)等參建各方共同參與，以住宅質(zhì)量控制為目的，對(duì)工程使用功能、觀感質(zhì)量等逐戶全數(shù)檢查的驗(yàn)收工作。分戶驗(yàn)收工作貫穿于整個(gè)工程施工過(guò)程，在進(jìn)入主體施工階段，即開(kāi)始分戶驗(yàn)收工作，直到工程竣工驗(yàn)收前，分戶驗(yàn)收合格是住宅工程進(jìn)行竣工驗(yàn)收的必備條件，具有不可替代性。

分戶驗(yàn)收將單位工程每套住宅、公共部分的樓梯間、電梯間及走廊，屋面外立面，底層車庫(kù)地下室各劃分為一個(gè)子單位工程，包括主體、裝飾、安裝、公共部分共16個(gè)檢測(cè)項(xiàng)：①主體工程驗(yàn)收項(xiàng)目：現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)外觀及尺寸偏差質(zhì)量分戶驗(yàn)收；磚砌體(混水)工程質(zhì)量分戶驗(yàn)收。②裝飾工程驗(yàn)收項(xiàng)目：金屬門窗安裝質(zhì)量分戶驗(yàn)收；塑料門窗安裝質(zhì)量分戶驗(yàn)收；樓(地)面面層及一般抹灰質(zhì)量分戶驗(yàn)收。③安裝工程驗(yàn)收項(xiàng)目：室內(nèi)采暖系統(tǒng)安裝質(zhì)量分戶驗(yàn)收；室內(nèi)給水系統(tǒng)安裝質(zhì)量分戶驗(yàn)收；室內(nèi)排水系統(tǒng)安裝質(zhì)量分戶驗(yàn)收；衛(wèi)生器具及給水配件安裝質(zhì)量分戶驗(yàn)收；室內(nèi)熱水系統(tǒng)安裝質(zhì)量分戶驗(yàn)收；開(kāi)關(guān)、插座、普通燈具安裝質(zhì)量分戶驗(yàn)收；等電位聯(lián)結(jié)及配電箱(盤)質(zhì)量分戶驗(yàn)收。④公共部分驗(yàn)收項(xiàng)目：公共部分(樓梯間、電梯間、走廊)質(zhì)量分戶驗(yàn)收；公共部分(屋面、外立面)質(zhì)量分戶驗(yàn)收；公共部分(底層車庫(kù)、地下室)質(zhì)量分戶驗(yàn)收；住宅工程質(zhì)量分戶驗(yàn)收(通用)。與施工過(guò)程中的中間質(zhì)量驗(yàn)收及竣工驗(yàn)收一樣，驗(yàn)收采用相同的質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

在分戶驗(yàn)收前建設(shè)單位組織成立由土建質(zhì)量、給水排水及采暖、通風(fēng)及空調(diào)、電氣等各個(gè)專業(yè)人才組建的質(zhì)量檢查組，采用觀感檢測(cè)、功能檢測(cè)和實(shí)測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)，按相應(yīng)分部、分項(xiàng)工程的檢驗(yàn)批主控項(xiàng)目和一般項(xiàng)目全數(shù)檢查等方式進(jìn)行驗(yàn)收。對(duì)于平整度、垂直度、標(biāo)高等需要實(shí)測(cè)實(shí)量的檢查內(nèi)容，使用靠尺板、水平儀和水準(zhǔn)儀、激光測(cè)距儀等傳統(tǒng)的測(cè)量工具按照質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定逐項(xiàng)進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收。

在分戶質(zhì)量驗(yàn)收中，對(duì)于房屋的平整度、垂直度、標(biāo)高等需要實(shí)測(cè)實(shí)量的檢查內(nèi)容往往依靠傳統(tǒng)的測(cè)量工具，如測(cè)距儀、塞尺、鋼尺、垂線等。如遇到人員觸及不到的檢測(cè)部位還需依靠大型攀爬工具進(jìn)行測(cè)量，而且在一個(gè)檢測(cè)單元需要多個(gè)驗(yàn)收人員、一個(gè)測(cè)量空間內(nèi)需要使用多種測(cè)量工具完成不同檢測(cè)項(xiàng)的檢測(cè)。檢測(cè)易受環(huán)境、儀器設(shè)備、人員等因素影響，精度很難保證。如果在住宅工程分戶質(zhì)量驗(yàn)收中使用三維掃描儀，即可非接觸式一站式完成多項(xiàng)驗(yàn)收數(shù)據(jù)的測(cè)取工作，驗(yàn)收數(shù)據(jù)精度高、操作簡(jiǎn)單，大大精簡(jiǎn)了測(cè)量工具，縮短了工作時(shí)間。

三維激光掃描儀作為一種可以快速獲取空間數(shù)據(jù)的新型技術(shù)，越來(lái)越多地被應(yīng)用于工程建設(shè)、工程驗(yàn)收等領(lǐng)域，它利用激光測(cè)量單元進(jìn)行從左到右、從上到下的非接觸式全自動(dòng)高精度測(cè)量，得到完整、連續(xù)的全景點(diǎn)三維坐標(biāo)。本文以Trimble TX5三維激光掃描儀為例，以住宅工程一個(gè)檢測(cè)單元為數(shù)據(jù)采集對(duì)象，進(jìn)行三維構(gòu)建，一站式完成多項(xiàng)數(shù)據(jù)采集工作，將三維采集成像后數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比，進(jìn)行構(gòu)件尺寸、空間尺寸、垂直度、平整度等檢測(cè)項(xiàng)的檢驗(yàn)。

三、Trimble TX5三維激光掃描儀在分戶質(zhì)量驗(yàn)收中的應(yīng)用

Trimble TX5三維掃描儀測(cè)量精度為1 mm，最大掃描半徑120 m，最快測(cè)速每秒97.6萬(wàn)點(diǎn)，能快速全方位非接觸式獲取建筑室內(nèi)/外表面的精確數(shù)據(jù)。TX5采用便攜式手提箱設(shè)計(jì)，內(nèi)裝一臺(tái)主機(jī)(20 cm× 24 cm×10 cm)和一個(gè)輕便可伸縮碳纖維三腳架，單人即可完成操作。

Trimble TX5三維掃描儀具有激光測(cè)距和水平/垂直測(cè)角能力，可以根據(jù)激光漫反射實(shí)時(shí)測(cè)量激光點(diǎn)所在位置三維坐標(biāo)，其旋轉(zhuǎn)鏡高速繞水平軸旋轉(zhuǎn)，射出的激光也隨之高速旋轉(zhuǎn)形成一個(gè)豎直掃描剖線，同時(shí)機(jī)身緩緩水平轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)這個(gè)豎直掃描剖線移動(dòng)形成360°掃描面，生成海量的三維坐標(biāo)點(diǎn)(即點(diǎn)云)。點(diǎn)數(shù)的多少由豎直掃描剖線上的點(diǎn)間隔和剖線間間隔確定，簡(jiǎn)稱垂直/水平間距，一般可設(shè)定。

本次檢測(cè)單元為復(fù)式住宅，兩房二廳一衛(wèi)一廚一陽(yáng)臺(tái)。利用Trimble TX5一次掃描獲取全視角方位數(shù)據(jù)，利用內(nèi)業(yè)RealWorks軟件獲得檢測(cè)項(xiàng)目的平整度、垂直度、方正度、凈高、陰陽(yáng)角等各種數(shù)據(jù)，檢測(cè)過(guò)程如下：

1)測(cè)站設(shè)置。本檢測(cè)單元共需設(shè)置3組8站測(cè)量，第1組室內(nèi)空間檢測(cè)，包括臥室、室內(nèi)梯間、書房、衛(wèi)生間、廚房和陽(yáng)臺(tái)6站；第2組精裝客廳1站；第3組施工中抹灰外墻1站。在檢測(cè)前熟悉檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，作為檢測(cè)工作執(zhí)行依據(jù)。

2)獲取三維視圖。進(jìn)入第1個(gè)測(cè)站，取出儀器安放在碳纖維腳架上，開(kāi)機(jī)后設(shè)置分辨率、檢測(cè)點(diǎn)等掃描參數(shù)，本次檢測(cè)設(shè)置是1000萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)越多得到的細(xì)節(jié)越細(xì)致；按一下掃描鍵，約2.5 min即可掃描完成顯示結(jié)果略圖，同一空間不需再設(shè)置參數(shù)直接移站掃描即可。Trimble TX5儀器內(nèi)置高精度的電子水平補(bǔ)償儀，各數(shù)據(jù)都是由儀器自動(dòng)設(shè)置為水平(即自動(dòng)找平)，精度0.9′。為了把各測(cè)站連接在一起，注意每測(cè)站之間數(shù)據(jù)保持一定的重疊度，這樣在軟件內(nèi)可以自動(dòng)把各測(cè)站拼接成一個(gè)整體，精度優(yōu)于1 mm?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)入Trimble RealWorks軟件后，經(jīng)過(guò)處理即可獲得三維視圖，如圖1所示。

圖1

3)測(cè)取檢測(cè)數(shù)據(jù)。利用掃描得到的三維視圖，在RealWorks軟件中測(cè)取相關(guān)數(shù)據(jù)。空間凈高尺寸數(shù)據(jù)獲?。哼x擇軟件上的垂距測(cè)量工具，在測(cè)量空間點(diǎn)擊天花板即可得到一個(gè)凈空數(shù)據(jù)(如圖2所示)，共計(jì)4個(gè)角點(diǎn)，順時(shí)針?lè)较蛞来螢?.584 m、4.575 m、4.583 m、4.574 m?？臻g方正度：客廳兩堵墻之間的水平距離，縱向、橫向分別取4個(gè)點(diǎn)，長(zhǎng)邊為7.272 3 m、7.269 6 m、7.271 2 m、7.271 0 m，短邊為4.472 0 m、4.472 6 m、4.471 3 m、4.472 1 m。陰陽(yáng)角測(cè)量：采用軟件水平角測(cè)量工具，點(diǎn)擊墻角及兩墻邊，即可得到角度值。

圖2

Trimble TX5可使用RealWorks軟件彩色檢測(cè)圖功能完成墻地面垂直度、平整度檢測(cè)。首先設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)面，然后設(shè)置紅色范圍為正超標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)色范圍為負(fù)超標(biāo)準(zhǔn)，橙色為凸范圍合格部分，綠色為凹范圍合格部分。三維成像后即可在三維模型中提供垂直度平整度彩色檢測(cè)圖，同時(shí)可計(jì)算出整面墻體的合格率。如在客廳選取一面墻作處理，標(biāo)準(zhǔn)均為[0，4]mm。使用RealWorks軟件里的檢測(cè)圖工具，將其與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)垂面對(duì)比，即可得到墻面平整度彩色圖(每個(gè)色塊大小為0.1 m×0.1 m)。未超過(guò)[0，4]mm部分的凸范圍用橙色塊表示，凹范圍用綠色表示，超標(biāo)部分分別用紅色(凸)和藍(lán)色(凹)表示。

4)判定檢測(cè)結(jié)果。在分戶驗(yàn)收記錄表中記錄各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)，將實(shí)測(cè)值與基準(zhǔn)值比較，判斷是否超出允許偏差值，超出允許偏差值則原實(shí)測(cè)項(xiàng)為不合格項(xiàng)。

四、總 結(jié)

Trimble TX5可以一站式解決多項(xiàng)房屋質(zhì)量數(shù)據(jù)的檢測(cè)任務(wù)，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)須定義后視點(diǎn)等任何參照點(diǎn)，架站后直接掃描即可，測(cè)量方便；一次設(shè)站可采集高達(dá)1千萬(wàn)到7億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)清晰；可以提供與現(xiàn)場(chǎng)一致的視覺(jué)查看效果，任意轉(zhuǎn)動(dòng)視角，任意縮放查看細(xì)節(jié)。利用Trimble TX5不僅可節(jié)約大量的人力物力，還可為今后房地產(chǎn)信息數(shù)據(jù)三維可視化管理提供無(wú)縫對(duì)接的三維數(shù)據(jù)。

(本專欄由天寶測(cè)量部和本刊編輯部共同主辦)