CN112487521B - 一种基于点云的隧道改建工程bim建模方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于点云的隧道改建工程BIM建模方法及系统，所述系统包括：点云数据采集模块，用于采用激光扫描技术采集既有隧道内壁表面的点云数据和既有隧道外部山体表面的岩体点云数据；隧道BIM模型参数化设计模块，用于在BIM平台中对隧道进行设计建模，并实现隧道的参数化；点云与BIM模型集成模块，用于将点云数据处理后，集成至BIM平台中；隧道横断面检验模块，用于在BIM软件中查看集成后模型的横断面，检验BIM隧道与点云(包括既有隧道和外部山体)之间的空间关系。有助于在设计过程中规避不良地质并设计良好的隧道结构。本发明通过在隧道改扩建工程中联合应用BIM技术和三维激光扫描技术，有助于在设计过程中规避不良地质并设计良好的隧道结构。
Description
技术领域
本发明涉及多源信息集成技术和建筑信息建模技术领域，尤其涉及一种基于点云的隧道改建工程BIM建模方法及系统。
背景技术
建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技术作为建筑物的物理与功能特性数字化表达工具，具有数字信息集成与共享优势，可为项目生命周期内各个阶段提供决策支持。近年来，BIM技术的应用范围逐步延伸至交通运输工程领域，在隧道、桥梁等工程设计中发挥着关键作用。
三维激光扫描/激光雷达(Light Detection and Ranging，LiDAR)技术是一种非接触主动式快速获取物体表面三维密集点云的技术，是高时空分辨率三维对地观测的重要手段，应用三维激光扫描技术对隧道进行横断面提取、病害监测、围岩变形反演等健康状况分析以评估其服役性能是近年来国内外学者研究的热点内容。
BIM技术和三维激光扫描技术在建筑、工程和施工领域得到了广泛应用，国外学者将集成上述两种技术的这一过程定义为“Scan-vs-BIM”，意为将已有建筑的图像或扫描数据同该设施的三维BIM模型进行比较的过程，研究显示其在施工进度控制、建筑质量控制和全生命周期监控中具有巨大潜力。
隧道改扩建设计过程中，设计隧道、既有隧道和外部山体间的相对位置关系是一项重要参考指标。通过横断面视图比对三者的关系，可直观判断该位置处的横断面是否满足设计要求，从而规避不良地形并设计合理的隧道结构。
国内部分老旧隧道受行车撞击、水体侵蚀、围岩挤压等因素影响存在多项病害，亟需进行改建以满足运输要求。隧道改建设计工程中常面临既有隧道空间信息缺乏有效的分析手段、难以根据真实地表岩体形态进行隧道模型动态设计与调整的问题，导致设计结果同预期方案产生偏差，对后期施工和运营维护带来诸多困难，工程质量和施工效率难以保障。因此，综合利用BIM技术的高效性和三维激光扫描技术的精确性，集成多源空间数据展开隧道的线路布设和结构设计方案研究，对确保重建后隧道安全、提高隧道设计效率具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于点云的隧道改建工程BIM建模方法及系统。采用三维激光扫描技术采集既有隧道及外部山体的空间数据，将点云与隧道BIM模型相集成后，利用横断面分析设计隧道、既有隧道和外侧岩壁三者的相对空间关系。最终实现在隧道改建方案设计过程中，根据隧道和山体的现状，通过对隧道BIM模型参数化设计，快速调整隧道BIM模型的线形和结构。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种基于点云的隧道改建工程BIM建模系统，包括：
点云数据采集模块，用于采用激光扫描技术采集既有隧道内壁表面的点云数据和既有隧道外部山体表面的岩体点云数据；
隧道BIM模型参数化设计模块，用于在BIM平台中对隧道进行设计建模，并实现隧道的参数化；
点云与BIM模型集成模块，用于将点云数据处理后，集成至BIM平台中；
隧道横断面检验模块，用于在BIM软件中查看集成后模型的横断面，检验BIM隧道与点云(包括既有隧道和外部山体)之间的空间关系。有助于在设计过程中规避不良地质并设计良好的隧道结构。
更进一步的技术方案是，所述点云数据采集模块包括既有隧道点云采集模块和外部山体点云采集模块，
所述既有隧道点云采集模块利用三维激光扫描技术获取既有隧道内壁表面的点云数据；
所述外部山体点云采集模块利用三维激光扫描技术获取既有隧道外部山体表面的岩体点云数据。
更进一步的技术方案是，所述隧道BIM模型参数化设计模块包括隧道中心线设计模块和隧道自适应建模模块，
所述隧道中心线设计模块用于在BIM平台中采用平纵分离的形式进行设计，首先进行直线、圆曲线及缓和曲线等平面线形计算，再处理直坡段和竖曲线等纵断面线形计算，最后将二者组合，生成隧道的三维中心线。其中，所述平面线形计算有交点法和线元法两种方法。
所述隧道自适应建模模块包括隧道单元自适应族构建模块和快速建模程序编制模块，所述隧道单元自适应族构建模块实现的步骤有：
利用BIM平台提供的自适应族样板构建族；
利用自适应点绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓；
将所述前截面轮廓和所述后截面轮廓拉伸为实体形状；
所述快速建模程序编制模块实现的步骤有：
以隧道单元长度为标准间距对所述隧道中心线进行分段，在各分段点处建立局部坐标系，设定隧道中心线的里程增大方向为各分段点处局部坐标系的Z轴朝向；
输入待建隧道BIM模型的设计参数，根据输入的设计参数，计算在所述各分段点处局部坐标系处截面轮廓的自适应点的空间坐标X、Y、Z值；
解析坐标信息，根据隧道中心线的前进方向，按照里程大小，在相邻分段点处绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓，通过扫掠前后截面构建隧道单元模型。
将隧道单元模型按照顺序沿所述隧道中心线依次排列，拼装成隧道BIM模型。
更进一步的技术方案是，所述点云与BIM模型集成模块包括点云数据处理模块和点云导入BIM平台模块，所述点云数据处理模块实现的步骤有：(1)滤波去噪；(2)数据平差；(3)点云配准；(4)建立隧道及山体点云；
所述点云导入BIM平台模块，实现的步骤有：
将所述隧道及山体点云转换为BIM平台的通用格式，并采用外部参照的形式将所述隧道及山体点云链接至BIM平台；
对所述隧道及山体点云进行刚体变换，包括旋转、平移两个方面，直到所述隧道及山体点云中的隧道点云与所述隧道BIM模型精确重合。
一种基于点云的隧道改建工程BIM建模方法，包括以下步骤：
S1、点云数据采集，采用激光扫描技术采集既有隧道内壁表面的点云数据和既有隧道外部山体表面的岩体点云数据；
S2、隧道BIM模型参数化，在BIM平台中对隧道进行设计建模，并实现隧道的参数化；
S3、点云与BIM模型集成，将点云数据处理后，集成至BIM平台中；
S4、隧道横断面检验，在BIM软件中查看集成后模型的横断面，检验BIM隧道与点云(包括既有隧道和外部山体)之间的空间关系。方法有助于在设计过程中规避不良地质并设计良好的隧道结构。
更进一步的技术方案是，步骤S2具体包括以下步骤：
S21、隧道中心线设计，在BIM平台中采用平纵分离的形式进行设计，首先进行直线、圆曲线及缓和曲线等平面线形计算，再处理直坡段和竖曲线等纵断面线形计算，最后将二者组合，生成隧道的三维中心线。其中，所述平面线形计算有交点法和线元法两种方法。
S22、隧道自适应建模
S221、利用BIM平台提供的自适应族样板构建族；
S222、利用自适应点绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓；
S223、将所述前截面轮廓和所述后截面轮廓拉伸为实体形状；
S224、以隧道单元长度为标准间距对所述隧道中心线进行分段，在各分段点处建立局部坐标系，设定隧道中心线的里程增大方向为各分段点处局部坐标系的Z轴朝向；
S225、输入待建隧道BIM模型的设计参数，根据输入的设计参数，计算在所述各分段点处局部坐标系处截面轮廓的自适应点的空间坐标X、Y、Z值；
S226、解析坐标信息，根据隧道中心线的前进方向，按照里程大小，在相邻分段点处绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓，通过扫掠前后截面构建隧道单元模型。
S227、重复步骤S226，将隧道单元模型按照顺序沿所述隧道中心线依次排列，拼装成隧道BIM模型。
更进一步的技术方案是，步骤S3具体包括以下步骤：
S31、滤波去噪
S32、数据平差
S33、点云配准
S34、建立隧道及山体点云；
S35、将所述隧道及山体点云转换为BIM平台的通用格式，并采用外部参照的形式将所述隧道及山体点云链接至BIM平台；
S36、对所述隧道及山体点云进行刚体变换，包括旋转、平移两个方面，直到所述隧道及山体点云中的隧道点云与所述隧道BIM模型精确重合。
更进一步的技术方案是，所述横断面的获取方法如下：针对隧道中心线上一待求解点，通过求导计算该点的瞬时切向量，将视图定位于此点，旋转使其与该点的切向量相垂直，即取得隧道线路在该点处的横断面。
更进一步的技术方案是，所述检验BIM隧道与点云(包括既有隧道和外部山体)之间的空间关系的方法如下：通过横断面比对隧道任意位置处的设计隧道、既有隧道和外部山体间的相对位置关系，检验该处是否满足设计要求。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过在隧道改扩建工程中联合应用BIM技术和三维激光扫描技术，有助于在设计过程中规避不良地质并设计良好的隧道结构。
附图说明
图1为本发明一种基于点云的隧道改建工程BIM建模系统的原理图；
图2为本发明的隧道自适应建模模块实现过程；
图3为本发明的隧道单元自适应族构建模块的隧道截面轮廓与自适应点分布；
图4为本发明的隧道单元模型自适应族；
图5为本发明的快速建模程序编制模块的建模流程；
图6为本发明的外部山体点云模型；
图7为本发明的点云模型中外部山体岩层细节及既有隧道全段；
图8为本发明的点云与BIM模型集成模块的集成效果；
图9为本发明的隧道横断面检验模块在BIM平台中求解横断面的示意图；
图10为本发明的隧道横断面检验模块的4个不同里程处隧道横断面显示效果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
一种基于点云的隧道改建工程BIM建模系统，如图1所示，包括：
点云数据采集模块，用于采用激光扫描技术采集既有隧道内壁表面的点云数据和既有隧道外部山体表面的岩体点云数据；
隧道BIM模型参数化设计模块，用于在BIM平台中对隧道进行设计建模，并实现隧道的参数化；
点云与BIM模型集成模块，用于将点云数据处理后，集成至BIM平台中；
隧道横断面检验模块，用于在BIM软件中查看集成后模型的横断面，检验BIM隧道与点云(包括既有隧道和外部山体)之间的空间关系。有助于在设计过程中规避不良地质并设计良好的隧道结构。
所述点云数据采集模块包括既有隧道点云采集模块和外部山体点云采集模块，
所述既有隧道点云采集模块利用三维激光扫描技术获取既有隧道内壁表面的点云数据；
所述外部山体点云采集模块利用三维激光扫描技术获取既有隧道外部山体表面的岩体点云数据。
所述隧道BIM模型参数化设计模块包括隧道中心线设计模块和隧道自适应建模模块，
所述隧道中心线设计模块用于在BIM平台中采用平纵分离的形式进行设计，首先进行直线、圆曲线及缓和曲线等平面线形计算，再处理直坡段和竖曲线等纵断面线形计算，最后将二者组合，生成隧道的三维中心线。其中，所述平面线形计算有交点法和线元法两种方法。
在本实施例中，选择的BIM平台为Revit(版本2017)，并选择BIMCAD插件(版本1.0.495)作为路线协同设计工具，采用线元法对隧道中心线进行平纵分离设计，内容依次包括：(1)平曲线依附性设计；(2)平面设计控制方法选取；(3)线元法平面起点设计；(4)断链设计；(5)线元法平面设计；(6)纵断面设计；(7)三维路线生成。
图2示出本发明一个实施例的隧道自适应建模模块实现过程。按照隧道线路里程大小定义隧道结构单元模型的前截面和后截面，并基于自适应点控制截面轮廓。通过明确隧道参数化部位(如拱圈半径、侧墙高度等)和参数类型(如数值、字符串等)，实现隧道截面的参数化。通过设定各项参数，控制隧道各单元截面轮廓的几何尺寸，进而实现隧道全段模型的参数化可控。在三维空间中，沿隧道中心线依次进行截面轮廓放样，生成隧道实体模型，所生成的BIM模型起于第一个截面轮廓，终于最后一个截面轮廓，适用于截面轮廓形状、方向不统一的情形。
所述隧道自适应建模模块包括隧道单元自适应族构建模块和快速建模程序编制模块。
所述隧道单元自适应族构建模块实现的步骤有：
利用BIM平台提供的自适应族样板构建族。
利用自适应点绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓。
将所述前截面轮廓和所述后截面轮廓拉伸为实体形状。
图3示出本发明一个实施例的隧道单元自适应族构建模块的隧道截面轮廓与自适应点分布，表示了控制隧道参数化截面轮廓草图的13个自适应点的分布和相互间约束关系，其中点1、12、3控制拱圈的外半径R，点6、13、8控制拱圈的内半径r，点7、9控制隧道的路面宽度L且与点6、8的横向坐标始终一致，点1、6、8、3与点2、7、9、4的间距控制侧墙高度H，点2、10、5、11、4控制截面轮廓的底部曲线，拱圈内径r与外径R间的差值为隧道衬砌的厚度d。
图4示出本发明一个实施例的隧道单元模型自适应族。前后截面的间距控制隧道单元模型长度S。
图5示出本发明一个实施例的快速建模程序编制模块的建模流程。在本实施例中，在Revit软件中基于可视化编程工具Dynamo进行隧道快速建模程序的编制。所述快速建模程序编制模块实现的步骤有：
以隧道单元长度为标准间距对所述隧道中心线进行分段，在各分段点处建立局部坐标系，设定隧道中心线的里程增大方向为各分段点处局部坐标系的Z轴朝向；
读取隧道中心线、隧道单元模型族和设计参数，其中设计参数包括侧墙高度、拱圈外半径、衬砌厚度、模型单元长度，根据输入的设计参数，计算在所述各分段点处局部坐标系处截面轮廓的自适应点的空间坐标X、Y、Z值；
解析坐标信息，根据隧道中心线的前进方向，按照里程大小，在相邻分段点处绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓，通过扫掠前后截面构建隧道单元模型。
将隧道单元模型按照顺序沿所述隧道中心线依次排列，拼装成隧道BIM模型。
所述点云与BIM模型集成模块包括点云数据处理模块和点云导入BIM平台模块，所述点云数据处理模块实现的步骤有：(1)滤波去噪；(2)数据平差；(3)点云配准；(4)建立隧道及山体点云；
在本实施例中，点云的处理采用Trimble Business Center(TBC)软件，经过TBC软件对现场扫描采集的数据进行滤波去噪、平差、配准、拼接处理，建立既有隧道及外围山体的点云模型。图6示出本发明一个实施例的外部山体点云模型。图7示出本发明一个实施例的点云模型中外部山体岩层细节及既有隧道全段。
图8示出本发明一个实施例的点云与BIM模型集成模块的集成效果。在本实施例中，选用的BIM平台为Revit，相应地，所述点云导入BIM平台模块，实现的步骤有：
(1)将隧道及山体点云模型采用Autodesk Recap软件转换为*.rcp和*.rcs格式，以外部参照的形式链接至Revit软件；
(2)对Revit软件中的隧道及山体点云模型进行刚体变换，包括旋转、平移两个方面，点云隧道与隧道BIM模型精确重合，实现点云模型与隧道BIM模型的集成。
还包括隧道横断面检验模块
所述隧道横断面检验模块利用BIM平台提供的API接口对BIM平台进行二次开发，实现隧道横断面的检验。
图9示出本发明一个实施例的隧道横断面检验模块在BIM平台中求解横断面的示意图。在本实施例中，根据隧道中心线连续可导的特点，在Revit软件中检验隧道横断面的实现思路为：针对隧道中心线上一待求解点，通过求导计算该点的瞬时切向量，将视图定位于此点，旋转使其与该点的切向量相垂直，即取得隧道线路在该点处的横断面。通过横断面比对隧道任意位置处的设计隧道、既有隧道和外部山体间的相对位置关系，检验该处是否满足设计要求。
图10示出本发明一个实施例的隧道横断面检验模块的4个不同里程处隧道横断面显示效果。
一种基于点云的隧道改建工程BIM建模方法，包括以下步骤：
S1、点云数据采集，采用激光扫描技术采集既有隧道内壁表面的点云数据和既有隧道外部山体表面的岩体点云数据；
S2、隧道BIM模型参数化，在BIM平台中对隧道进行设计建模，并实现隧道的参数化；
S3、点云与BIM模型集成，将点云数据处理后，集成至BIM平台中；
S4、隧道横断面检验，在BIM软件中查看集成后模型的横断面，检验BIM隧道与点云(包括既有隧道和外部山体)之间的空间关系。方法有助于在设计过程中规避不良地质并设计良好的隧道结构。
步骤S2具体包括以下步骤：
S21、隧道中心线设计，在BIM平台中采用平纵分离的形式进行设计，首先进行直线、圆曲线及缓和曲线等平面线形计算，再处理直坡段和竖曲线等纵断面线形计算，最后将二者组合，生成隧道的三维中心线。其中，所述平面线形计算有交点法和线元法两种方法。
S22、隧道自适应建模
S221、利用BIM平台提供的自适应族样板构建族；
S222、利用自适应点绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓；
S223、将所述前截面轮廓和所述后截面轮廓拉伸为实体形状；
S224、以隧道单元长度为标准间距对所述隧道中心线进行分段，在各分段点处建立局部坐标系，设定隧道中心线的里程增大方向为各分段点处局部坐标系的Z轴朝向；
S225、输入待建隧道BIM模型的设计参数，根据输入的设计参数，计算在所述各分段点处局部坐标系处截面轮廓的自适应点的空间坐标X、Y、Z值；
S226、解析坐标信息，根据隧道中心线的前进方向，按照里程大小，在相邻分段点处绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓，通过扫掠前后截面构建隧道单元模型。
S227、重复步骤S226，将隧道单元模型按照顺序沿所述隧道中心线依次排列，拼装成隧道BIM模型。
步骤S3具体包括以下步骤：
S31、滤波去噪
S32、数据平差
S33、点云配准
S34、建立隧道及山体点云；
S35、将所述隧道及山体点云转换为BIM平台的通用格式，并采用外部参照的形式将所述隧道及山体点云链接至BIM平台；
S36、对所述隧道及山体点云进行刚体变换，包括旋转、平移两个方面，直到所述隧道及山体点云中的隧道点云与所述隧道BIM模型精确重合。
所述横断面的获取方法如下：针对隧道中心线上一待求解点，通过求导计算该点的瞬时切向量，将视图定位于此点，旋转使其与该点的切向量相垂直，即取得隧道线路在该点处的横断面。
所述检验BIM隧道与点云(包括既有隧道和外部山体)之间的空间关系的方法如下：通过横断面比对隧道任意位置处的设计隧道、既有隧道和外部山体间的相对位置关系，检验该处是否满足设计要求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种基于点云的隧道改建工程BIM建模系统，其特征在于，包括：
点云数据采集模块，用于采用激光扫描技术采集既有隧道内壁表面的点云数据和既有隧道外部山体表面的岩体点云数据；
隧道BIM模型参数化设计模块，用于在BIM平台中对隧道进行设计建模，并实现隧道的参数化；
点云与BIM模型集成模块，用于将点云数据处理后，集成至BIM平台中；
隧道横断面检验模块，用于在BIM软件中查看集成后模型的横断面，检验BIM隧道与点云之间的空间关系；
所述隧道BIM模型参数化设计模块包括隧道中心线设计模块和隧道自适应建模模块，
所述隧道中心线设计模块用于在BIM平台中采用平纵分离的形式进行设计，首先进行平面线形计算，再处理纵断面线形计算，最后将二者组合，生成隧道的三维中心线；
所述隧道自适应建模模块包括隧道单元自适应族构建模块和快速建模程序编制模块，所述隧道单元自适应族构建模块实现的步骤有：
利用BIM平台提供的自适应族样板构建族；
利用自适应点绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓；
将所述前截面轮廓和所述后截面轮廓拉伸为实体形状；
所述快速建模程序编制模块实现的步骤有：
以隧道单元长度为标准间距对所述隧道中心线进行分段，在各分段点处建立局部坐标系，设定隧道中心线的里程增大方向为各分段点处局部坐标系的Z轴朝向；
输入待建隧道BIM模型的设计参数，根据输入的设计参数，计算在所述各分段点处局部坐标系处截面轮廓的自适应点的空间坐标X、Y、Z值；
解析坐标信息，根据隧道中心线的前进方向，按照里程大小，在相邻分段点处绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓，通过扫掠前后截面构建隧道单元模型；
将隧道单元模型按照顺序沿所述隧道中心线依次排列，拼装成隧道BIM模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于点云的隧道改建工程BIM建模系统，其特征在于，所述点云数据采集模块包括既有隧道点云采集模块和外部山体点云采集模块，
所述既有隧道点云采集模块利用三维激光扫描技术获取既有隧道内壁表面的点云数据；
所述外部山体点云采集模块利用三维激光扫描技术获取既有隧道外部山体表面的岩体点云数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于点云的隧道改建工程BIM建模系统，其特征在于，所述点云与BIM模型集成模块包括点云数据处理模块和点云导入BIM平台模块，所述点云数据处理模块实现的步骤有：(1)滤波去噪；(2)数据平差；(3)点云配准；(4)建立隧道及山体点云；
所述点云导入BIM平台模块，实现的步骤有：
将所述隧道及山体点云转换为BIM平台的通用格式，并采用外部参照的形式将所述隧道及山体点云链接至BIM平台；
对所述隧道及山体点云进行刚体变换，直到所述隧道及山体点云中的隧道点云与所述隧道BIM模型精确重合。
4.一种基于点云的隧道改建工程BIM建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、点云数据采集，采用激光扫描技术采集既有隧道内壁表面的点云数据和既有隧道外部山体表面的岩体点云数据；
S2、隧道BIM模型参数化，在BIM平台中对隧道进行设计建模，并实现隧道的参数化；
S3、点云与BIM模型集成，将点云数据处理后，集成至BIM平台中；
S4、隧道横断面检验，在BIM软件中查看集成后模型的横断面，检验BIM隧道与点云之间的空间关系；
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、隧道中心线设计，在BIM平台中采用平纵分离的形式进行设计，首先进行平面线形计算，再处理纵断面线形计算，最后将二者组合，生成隧道的三维中心线；
S22、隧道自适应建模；
S221、利用BIM平台提供的自适应族样板构建族；
S222、利用自适应点绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓；
S223、将所述前截面轮廓和所述后截面轮廓拉伸为实体形状；
S224、以隧道单元长度为标准间距对所述隧道中心线进行分段，在各分段点处建立局部坐标系，设定隧道中心线的里程增大方向为各分段点处局部坐标系的Z轴朝向；
S225、输入待建隧道BIM模型的设计参数，根据输入的设计参数，计算在所述各分段点处局部坐标系处截面轮廓的自适应点的空间坐标X、Y、Z值；
S226、解析坐标信息，根据隧道中心线的前进方向，按照里程大小，在相邻分段点处绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓，通过扫掠前后截面构建隧道单元模型；
S227、重复步骤S226，将隧道单元模型按照顺序沿所述隧道中心线依次排列，拼装成隧道BIM模型。
5.根据权利要求4所述的一种基于点云的隧道改建工程BIM建模方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：
S31、滤波去噪；
S32、数据平差；
S33、点云配准；
S34、建立隧道及山体点云；
S35、将所述隧道及山体点云转换为BIM平台的通用格式，并采用外部参照的形式将所述隧道及山体点云链接至BIM平台；
S36、对所述隧道及山体点云进行刚体变换，直到所述隧道及山体点云中的隧道点云与所述隧道BIM模型精确重合。
6.根据权利要求4所述的一种基于点云的隧道改建工程BIM建模方法，其特征在于，所述横断面的获取方法如下：针对隧道中心线上一待求解点，通过求导计算该点的瞬时切向量，将视图定位于此点，旋转使其与该点的切向量相垂直，即取得隧道线路在该点处的横断面。
7.根据权利要求6所述的一种基于点云的隧道改建工程BIM建模方法，其特征在于，所述检验BIM隧道与点云之间的空间关系的方法如下：通过横断面比对隧道任意位置处的设计隧道、既有隧道和外部山体间的相对位置关系，检验该处是否满足设计要求。
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