CN113656858A - 基于激光扫描点云与bim模型的双球嵌套结构数模比对方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，本发明本发明适用于建筑施工的钢结构阶段施工完毕、幕墙施工开始前，采用自由设站法在已完成的双球嵌套建筑钢结构的不同位置设置激光扫描仪，对建筑钢结构快速“复制”测量，把得到的多站原始点云数据通过相邻的站点位置的点云重叠部分进行多站拼接后继续进行去噪、光滑、压缩简化步骤，最终得到具有高精度、高清晰度、节点平顺特性、已去除会导致视觉误差的无用点等特性的高质量完整点云数据，进而为新的BIM建筑模型构建时提供真实可靠的数据依据。最终使得修正后的新的BIM建筑模型具有极高的正确度，为下一步的幕墙施工提供真实正确的指导依据。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工校准技术领域，特别是指基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法。
背景技术
建筑设计行业经历了两次大的变革，第一次变革为从手绘图纸转变为计算机辅助设计(CAD)，第二次变革为从CAD二维设计转变为以BIM技术为代表的三维设计。
建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程实施例各种相关信息的工程数据模型，BIM是对工程实施例设施实体与功能特性的数字化表达。BIM技术已经融合在建筑的整个生命周期中，推动和促进技术含量较低的建筑行业发生转型和升级。
在建筑设计阶段，BIM建筑模型一般依据建筑涉及的土建、机电等各个专业提供的信息、图纸或者三维模型进行协同设计。作为建筑支撑主体的建筑钢结构在施工完成之后，由于实际施工后总会与预先的设计会产生偏差，若幕墙施工仍然按照最初设计的BIM模型进行施工，则很可能会出现施工超出预设位置，轻则设施、结构等出现碰撞，难以完成安装；重则出现建筑竣工验收不合格需要重建导致重大经济损失，甚至出现安全事故，后果及其严重。
异形建筑的兴起给工程设计、下料、施工、竣工检测以及运营维护带来巨大挑战，特别是异形建筑中的双球嵌套建筑由于内外球的嵌套结构，在钢结构施工完毕，幕墙施工开始之前，由于外球的钢结构对内球的钢结构的遮挡作用，导致采用全站仪等手段的传统测量难以对双球嵌套钢结构的全部点云信息进行完全采集。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的传统测量手段难以对双球嵌套钢结构的全部点云信息进行完全采集的问题，本发明提出了基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法。
本发明的技术方案是：基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，在双球嵌套建筑施工的内球和外球的钢结构阶段施工完毕、幕墙施工开始前，进行如下操作步骤，
第一步，数据采集：采用自由设站法在已完成的双球嵌套建筑钢结构上的选择多个站点位置，在每个站点位置处均设置激光扫描仪，确保相邻的激光扫描仪之间的扫描范围的边际重合，确保所有的激光扫描仪在共同作用下能够获得建筑钢结构的完整点云数据，然后通过三维激光扫描测量技术，对已完成的双球嵌套建筑钢结构进行数据采集，得到多站原始点云数据；
第二步，数据处理：把得到的多站原始点云数据通过相邻的站点位置的点云重叠部分进行多站拼接后继续进行去噪、光滑、压缩简化步骤，最终得到高质量完整点云数据；
第三步，数据比对：把高质量完整点云数据与BIM模型数据转换到同一坐标系体系下进行比对，输出对比分析报表；
第四步，BIM建模数据的更新和应用：依据对比分析报表的检测结果，若有偏差，则对偏差处的BIM建筑模型的点云数据进行修正，修正完成后按照新的BIM建筑模型为幕墙施工进行指导；若无偏差，则继续按照当前的BIM建筑模型继续为幕墙施工进行指导。
优选的，所述第一步中的数据采集阶段包括以下步骤，
步骤一，确定已完成的双球嵌套建筑钢结构的测量控制点并获取其施工坐标；
步骤二，根据BIM建模数据设计三维激光扫描测量系统的站点位置，确保所有的激光扫描仪在共同作用下能够获得建筑钢结构的完整点云数据；
步骤三，在已完成的双球嵌套建筑钢结构上根据确定的站点位置数据设置对应的激光扫描仪，每个激光扫描仪对应一个测站坐标系，把所有激光扫描仪的测站坐标系通过多站拼接统一到一个坐标系下，获得激光扫描工程坐标系；
步骤四，设置三维激光扫描测量系统的扫描参数，所有的激光扫描仪进行扫描并把扫描数据自动上传给三维激光扫描测量系统的处理器；
步骤五，三维激光扫描测量系统的处理器对所有激光扫描仪的扫描数据进行自检，确定所有激光扫描仪是否完成数据扫描以及对建筑钢结构数据获取完整度；
步骤六，若多次有同一位置的激光扫描仪的数据未扫描并上传，则人工检测并维修该激光扫描仪，然后重复步骤四和步骤五，确保建筑钢结构的数据获取已完整后，进入步骤八；
步骤七，若建筑钢结构数据获取不完整，还存在未检测到区域，则根据未检测到的区域范围设置计算新的站点位置，并在新的站点位置安装激光扫描仪，然后重复步骤四和步骤五，确保建筑钢结构的数据获取已完整后，进入步骤八；
步骤八，所有激光扫描仪已完成数据扫描且对建筑钢结构数据获取完整，结束数据采集阶段，所有激光扫描仪的扫描数据集即为多站原始点云数据。
优选的，所述第二步中的多站拼接是指把所有的多站原始点云数据转换到统一坐标系下后，根据激光扫描仪自带的罗盘、倾斜补偿器以及各种传感器，对点云进行自动粗拼接，获得初始拼接后的点云群集；然后使用重叠区域进行约束，对初始拼接后的点云群集内的点云进行精确拼接，获得统一坐标系下的完整统一点云数据。
优选的，所述第二步中的去噪是指在多站拼接后，剔除多站原始点云数据中的除冗余点、离群点和体外孤点。
优选的，所述第二步中的光滑是指在去噪之后，对多站原始点云数据显现出的毛刺、不光顺现象通过附加法矢夹角和预测距离约束的双边滤波器技术进行局部平滑调整。
优选的，所述第二步中的压缩简化是采用体包围盒来约束点云，然后将最小包围盒用八叉树分解成若干个大小相等的小方格，在每个包围盒中选取最靠近包围盒中心的点来代替整个包围盒中的点，从而实现点云压缩简化。
优选的，所述第三步中在进行高质量完整点云数据与BIM模型数据的对比方式包括实测点云数据与BIM钢结构设计模型对比、实测点云数据与BIM钢结构设计点云数据对比、根据高质量完整点云数据建立的实测BIM模型与BIM钢结构设计模型对比。
优选的，所示所述第三步中在进行高质量完整点云数据与BIM模型数据的对比时采用法向偏差或最短距离偏差法。
优选的，所述第四步中对BIM模型进行修正时，BIM模型的建模方式采用手动建模、半自动建模或自动建模，其中，
手动建模：首先将处理后的高质量点云数据导入BIM建模软件，然后依据测量数据进行人工建模，得到新的BIM建筑模型；
半自动建模：指手动选择平面、球、圆柱等规则对象的点数据，然后通过算法自动拟合特征目标的高精度空间几何信息，得到新的BIM建筑模型；
自动建模：完全依靠计算机和算法实现BIM建筑模型的构建。
本发明的优点：本发明适用于建筑施工的钢结构阶段施工完毕、幕墙施工开始前，因为双球嵌套建筑钢结构上需要设立的站点多，且分布在不同高度的复杂建筑区域，基于控制点的设站拼接法难以实施，若使用靶标进行邻站拼接则效率低下，且靶标布设进一步给设站带来困难。因此，本发明采用自由设站法，在已完成的双球嵌套建筑钢结构上的选择多个站点位置，在每个站点位置处均设置激光扫描仪，确保相邻的激光扫描仪之间的扫描范围的边际重合，确保所有的激光扫描仪在共同作用下能够获得建筑钢结构的完整点云数据，对建筑钢结构快速“复制”测量。
相对于采用全站仪等传统测量方式获得的实测点云数据，采用三维激光扫描测量技术配合多位置、无死角设置的激光扫描仪，突破了传统的单点测量方式，获得实测点云数据的速度不仅快速，而且还具有无遗漏、误差小、精度高的特点，为实测点云数据的构建打下正确的基础。
激光扫描仪扫描后得到的多站原始点云数据通过多站拼接、去噪、光滑、压缩简化等技术，得到具有高精度、高清晰度、节点平顺特性、已去除会导致视觉误差的无用点等特性的高质量完整点云数据，为下一步的数据对比提供了重要依据，降低对比偏差时出现的误差可能性，提高输出的对比分析报表的正确度，进而为新的BIM建筑模型构建时提供真实可靠的数据依据。最终使得修正后的新的BIM建筑模型具有极高的正确度，为下一步的幕墙施工提供真实正确的指导依据。
本发明不仅适用于常见的建筑结构施工指导依据，而且能够因时因地并根据不同的建筑结构而进行合适的站点位置设计、激光扫描仪布设，使得获取原始点云数据时不会因异性建筑的自身结构遮挡而导致点云数据不能获取，对于异性建筑结构的施工指导也能提供正确的完整点云数据依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的数据采集技术的逻辑框图；
图2为本发明中的数据处理技术的逻辑框图；
图3为本发明中的数模对比技术的逻辑框图；
图4为本发明的实施例1中的球形大剧院的内外球BIM钢结构建模图；
图5为本发明的实施例1中的球形大剧院的多站拼接后的点云模型图；
图6为对图5中的冗余点的交互删除示意图；
图7为对图5中的离群点的示意图；
图8为本发明的对图5进行平滑后的局部节点光顺效果图；
图9为对图5进行压缩简化后的局部节点效果图；
图10为本发明的实施例1中的球形大剧院的点云模型与BIM建筑模型的对齐效果图；
图11为本发明的实施例1中的球形大剧院的内球的数模对比效果图；
图12为本发明的实施例1中的球形大剧院的内球铝板幕墙设计图；
图13为本发明的实施例1中的球形大剧院的外球玻璃幕墙设计图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，本实施例以一个大型的球形大剧院的球形钢结构工程施工为例，该建筑呈球形，分为内球和外球，采用全钢结构设计，辅以幕墙。图4为内外球形钢结构嵌套设计的BIM模型，其中外球直径50米，内球直径40米。
依据设计的BIM模型，施工方已经完成了球形大剧院的内球和外球的钢结构安装，接下来将进行幕墙安装。由于安装误差以及结构自重变形误差，导致实际的内外球钢网架实物与设计BIM模型存在偏差。
为了判断钢网架结构制造和安装是否满足限差要求，为了给下一步的幕墙下料提供准确的模型，要求对钢网架进行详细测量，通过数模比对施工质量进行检测，对现有的BIM建筑模型进行更新后进行幕墙下料。
分析任务需求，将该任务分解为已完成建筑的数据采集、数据处理、数模比对以及BIM更新4个步骤。
1.数据采集，逻辑框图如图1所示，施工步骤如下：
步骤一，采用自由设站法在已完成的双球嵌套建筑钢结构上的选择多个站点位置，在每个站点位置处均设置激光扫描仪，确保相邻的激光扫描仪之间的扫描范围的边际重合，确定已完成的双球嵌套建筑钢结构的测量控制点并获取其施工坐标。
步骤二，根据BIM建模数据设计三维激光扫描测量系统的站点位置，确保所有的激光扫描仪在共同作用下能够获得建筑钢结构的完整点云数据。
步骤三，在已完成的双球嵌套建筑钢结构上根据确定的站点位置数据设置对应的激光扫描仪，每个激光扫描仪对应一个测站坐标系，把所有激光扫描仪的测站坐标系通过多站拼接统一到一个坐标系下，获得激光扫描工程坐标系。
步骤四，设置三维激光扫描测量系统的扫描参数，所有的激光扫描仪进行扫描并把扫描数据自动上传给三维激光扫描测量系统的处理器。
步骤五，三维激光扫描测量系统的处理器对所有激光扫描仪的扫描数据进行自检，确定所有激光扫描仪是否完成数据扫描以及对建筑钢结构数据获取完整度。
步骤六，若多次有同一位置的激光扫描仪的数据未扫描并上传，则人工检测并维修该激光扫描仪，然后重复步骤四和步骤五，确保建筑钢结构的数据获取已完整后，进入步骤八。
步骤七，若建筑钢结构数据获取不完整，还存在未检测到区域，则根据未检测到的区域范围设置计算新的站点位置，并在新的站点位置安装激光扫描仪，然后重复步骤四和步骤五，确保建筑钢结构的数据获取已完整后，进入步骤八。
步骤八，所有激光扫描仪已完成数据扫描且对建筑钢结构数据获取完整，结束数据采集阶段，所有激光扫描仪的扫描数据集即为多站原始点云数据。
其中，站点位置的选择：球形大剧院建筑采用全钢结构设计，整个建筑高约50米，分为内外球，需要从多个角度进行采集以获取其完整的点云数据。由于内外球相互遮挡，可选的设站位置较少，特别是较高位置处难以设站。可选的设站点主要包括：地面，围绕建筑约3/4圈(1/4遮挡)；在两球之间有一圈连接的马道；在内球内部下方有混泥土阶梯平台，后期用于安装观看座椅；外球东部有外接高台，长约20米；东南处有5层步梯与钢结构接触。
因为双球嵌套建筑钢结构上需要设立的站点多，且分布在不同高度的复杂建筑区域，基于控制点的设站拼接法难以实施，若使用靶标进行邻站拼接则效率低下，且靶标布设进一步给设站带来困难。因此，本发明采用自由设站法，在已完成的双球嵌套建筑钢结构上的选择多个站点位置，在每个站点位置处均设置激光扫描仪，确保相邻的激光扫描仪之间的扫描范围的边际重合，确保所有的激光扫描仪在共同作用下能够获得建筑钢结构的完整点云数据，对建筑钢结构快速“复制”测量。
自由设站法是指扫描测量时无需安置人工标志，也无需测设控制点，无需激光扫描仪对中整平，测量时自由设站，只需要保证测站间保持一定的重叠程度。自由设站法在拼接时有两个要点：一是站与站间依据重叠部分，利用ICP算法进行自动拼接，二是站与站之间进行整体平差，避免序列平差的误差累积。
本实施例采用的激光扫描设备为faro focus3D 120，采样率设为1/8，采样质量设为4x，单站采样时间为1′58″。共采集120站，在施工间隙进行测量，用时3天。
本发明适用于建筑施工的钢结构阶段施工完毕、幕墙施工开始前，相对于采用全站仪等传统测量方式获得的实测点云数据，采用三维激光扫描测量技术配合多位置、无死角设置的激光扫描仪，突破了传统的单点测量方式，获得实测点云数据的速度不仅快速，而且还具有无遗漏、误差小、精度高的特点，为实测点云数据的构建打下正确的基础。
注：三维激光扫描技术突破了传统的单点测量方式，具有速度快、非接触、高密度、自动化等特性，一出现就得到广泛的关注，已成功应用于多个领域，特别适合建筑数据采集及BIM建模。
激光扫描工程坐标系：每一个激光扫描站对应一个测站坐标系，将所有测站坐标系通过多站拼接统一到一个坐标系下，即为激光扫描工程坐标系。
BIM设计坐标系：BIM建筑模型构建时一般根据建筑物几何形状定义了BIM设计坐标系。
施工坐标系：工程施工时，为了放样等操作，定义了施工坐标系，并测设在施工现场。
2.数据处理，逻辑框图如图2所示，
把得到的多站原始点云数据通过相邻的站点位置的点云重叠部分进行多站拼接后继续进行去噪、光滑、压缩简化步骤，最终得到高质量完整点云数据。
2.1多站拼接：指把所有的多站原始点云数据转换到统一坐标系下后，根据激光扫描仪自带的罗盘、倾斜补偿器以及各种传感器，对采集的120站点云进行自动粗拼接，形成多个簇，称为群集。选择一个群集进行锁定，手动调整其它群集的位置和方向，使所有群集大致拼接在一起，获得初始拼接后的点云群集。然后使用重叠区域进行约束，对初始拼接后的点云群集内的点云进行精确拼接，获得如图5所示的统一坐标系下的完整统一点云数据，即为多站拼接。
2.2去噪：指在多站拼接后，剔除多站原始点云数据中的除冗余点、离群点和体外孤点。本实施例采用加权的平均距离法进行滤波去噪。
对于单站点云，加权的平均距离滤波法将各点距离其个邻近点的平均距离(点间距)除以点距离坐标原点(测站点)的距离，相当于将所有点的点间距归算到单位距离(距测站点距离为1.0)处的点间距；然后按照统计学知识，将各点按归化后的平均距离进行统计分析，将落在置信区间外的点予以剔除。
2.2.1冗余点：激光扫描为自动测量，导致点云中包含了大量环境数据，称为冗余点，如图5所示。对于冗余点的剔除，人工交互法是使用最多、最为有效的方法，如图6所示。
2.2.2离群点：若一部分点远离主体点云或者分布于主体点云附近，则称为离群点。
2.2.3体外孤点：离群点一般成簇出现，若单个出现，则为体外孤点。
2.3光滑：是指在去噪之后，对多站原始点云数据显现出的毛刺、不光顺现象，采用李明磊等构造的《基于噪声分类的双边滤波点云去噪算法》论文中所述的附加法矢夹角和预测距离约束的双边滤波器进行平滑调整，不能直接删除，处理效果如图8所示。
2.4压缩简化：庞大的点云给计算机的存储、处理、绘制以及传输带来挑战，减少有效点云数据量的操作被称为点云简化，本实施例采用体包围盒来约束点云，然后将最小包围盒用八叉树分解成若干个大小相等的小方格，在每个包围盒中选取最靠近包围盒中心的点来代替整个包围盒中的点，从而实现点云压缩简化。压缩比率可根据小方格边长进行约束，边长越长，则压缩比率越高，点云越稀疏。图9为边长为5cm的压缩简化后的局部节点的采样效果图。
本发明通过激光扫描仪扫描后得到的多站原始点云数据通过多站拼接、去噪、光滑、压缩简化等技术，得到具有高精度、高清晰度、节点平顺特性、已去除会导致视觉误差的无用点等特性的高质量完整点云数据，为下一步的数据对比提供了重要依据，降低对比偏差时出现的误差可能性，提高输出的对比分析报表的正确度，进而为新的BIM建筑模型构建时提供真实可靠的数据依据。
3.数据对比
数据对比方式包括实测点云数据与BIM钢结构设计模型对比、实测点云数据与BIM钢结构设计点云数据对比、根据高质量完整点云数据建立的实测BIM模型与BIM钢结构设计模型对比。
本实施例采用实测点云数据与BIM钢结构设计模型的数模对比方式，无需对实测点云数据再进行建模处理，节省时间，提高效率。
具体实施步骤：如图逻辑框图3所示，为了给施工方提供更为直观的检测效果，把高质量完整点云数据与BIM模型数据转换到同一坐标系体系下进行比对，本实施例采用的是把高质量完整点云数据与BIM模型数据转换到施工坐标系当中进行对比分析，输出对比分析报表，得到检测报告。
3.1施工坐标系的确立、数据的坐标系统一后的点云-模型对齐：外业数据采集时在8个钢网架的圆形钢鼓(内、外球各4个)内表面中心分别布设了人工标志；然后选择2个施工坐标系下的控制点，利用全站仪后视设站，然后测量标志中心的施工坐标。根据标志点的激光扫描工程坐标以及BIM设计坐标，完成两次坐标系的转换，从而实现坐标系统一，得到如图10所示的点云与模型对齐效果。
3.2分析法：在进行高质量完整点云数据与BIM模型数据的对比时可采用法向偏差或最短距离偏差法。
3.2.1法向偏差法：对于点云中一点，利用基于八叉树的近邻搜索算法得到该点的邻域KNN，然后通过主成分分析得到该点的法向。计算点沿着法向方向到模型的距离作为实际的偏差值。
3.2.2最短距离偏差法：对于点云中一点，直接求它与模型的最近距离作为偏差。
本实施例采用的最短距离偏差法进行分析，对内外球分别采用20mm和50mm色谱尺度进行分析，并根据分析结果生成检测报告，得到的结果如图11所示。
4.BIM建模数据的更新和应用
依据对比分析报表的检测结果，若有偏差，则对偏差处的BIM建筑模型的点云数据进行修正，修正完成后按照新的BIM建筑模型为幕墙施工进行指导；若无偏差，则继续按照当前的BIM建筑模型继续为幕墙施工进行指导。
4.1对BIM模型进行修正时，BIM模型的建模方式采用手动建模、半自动建模或自动建模。
4.1.1手动建模：首先将处理后的高质量点云数据导入BIM建模软件，然后依据测量数据进行人工建模，得到新的BIM建筑模型。常用的软件如Revit、Bentley、Rhino、3DSMAX等。手动建模法直观简单，易于实现，但自动化程度低，模型精度依赖经验。
4.1.2半自动建模：指手动选择平面、球、圆柱等规则对象的点数据，然后通过算法自动拟合特征目标的高精度空间几何信息，如平面方程，中心点坐标、轴线、尺寸等，得到新的BIM建筑模型。
4.1.3自动建模：完全依靠计算机和算法实现BIM建筑模型的构建。自动建模还处于实验阶段，仅适用于一些简单规则的场景。
本实施例在对BIM模型进行修正时采用半自动建模，根据实测点云构建了新的BIM建筑模型，使得最终修正后的新的BIM建筑模型具有极高的正确度，为下一步的幕墙施工提供真实正确的指导依据。根据更新后的精准BIM建筑模型进行幕墙安装的下料，可避免出现安装不匹配的问题，幕墙下料设计效如图12，图13所示。
本发明不仅适用于常见的建筑结构施工指导依据，而且能够因时因地并根据不同的建筑结构而进行合适的站点位置设计、激光扫描仪布设，使得获取原始点云数据时不会因异性建筑的自身结构遮挡而导致点云数据不能获取，对于异性建筑结构的施工指导也能提供正确的完整点云数据依据。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不受上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，其特征在于：双球嵌套建筑结构包括一个内球建筑结构和一个外球建筑结构，内球建筑结构嵌套在外球建筑结构之内，在双球嵌套建筑施工的内球和外球的钢结构阶段施工完毕、幕墙施工开始前，进行如下操作步骤，
第一步，数据采集：采用自由设站法在已完成的双球嵌套建筑钢结构上的选择多个站点位置，在每个站点位置处均设置激光扫描仪，确保相邻的激光扫描仪之间的扫描范围的边际重合，确保所有的激光扫描仪在共同作用下能够获得建筑钢结构的完整点云数据，然后通过三维激光扫描测量技术，对已完成的双球嵌套建筑钢结构进行数据采集，得到多站原始点云数据；
第二步，数据处理：把得到的多站原始点云数据通过相邻的站点位置的点云重叠部分进行多站拼接后继续进行去噪、光滑、压缩简化步骤，最终得到高质量完整点云数据；
第三步，数据比对：把高质量完整点云数据与BIM模型数据转换到同一坐标系体系下进行比对，输出对比分析报表；
第四步，BIM建模数据的更新和应用：依据对比分析报表的检测结果，若有偏差，则对偏差处的BIM建筑模型的点云数据进行修正，修正完成后按照新的BIM建筑模型为幕墙施工进行指导；若无偏差，则继续按照当前的BIM建筑模型继续为幕墙施工进行指导。
2.如权利要求1所述的基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，其特征在于：所述第一步中的数据采集阶段包括以下步骤，
步骤一，采用自由设站法在已完成的双球嵌套建筑钢结构上的选择多个站点位置，在每个站点位置处均设置激光扫描仪，确保相邻的激光扫描仪之间的扫描范围的边际重合，确定已完成的双球嵌套建筑钢结构的测量控制点并获取其施工坐标；
步骤二，根据BIM建模数据设计三维激光扫描测量系统的站点位置，确保所有的激光扫描仪在共同作用下能够获得建筑钢结构的完整点云数据；
步骤三，在已完成的双球嵌套建筑钢结构上根据确定的站点位置数据设置对应的激光扫描仪，每个激光扫描仪对应一个测站坐标系，把所有激光扫描仪的测站坐标系通过多站拼接统一到一个坐标系下，获得激光扫描工程坐标系；
步骤四，设置三维激光扫描测量系统的扫描参数，所有的激光扫描仪进行扫描并把扫描数据自动上传给三维激光扫描测量系统的处理器；
步骤五，三维激光扫描测量系统的处理器对所有激光扫描仪的扫描数据进行自检，确定所有激光扫描仪是否完成数据扫描以及对建筑钢结构数据获取完整度；
步骤六，若多次有同一位置的激光扫描仪的数据未扫描并上传，则人工检测并维修该激光扫描仪，然后重复步骤四和步骤五，确保建筑钢结构的数据获取已完整后，进入步骤八；
步骤七，若建筑钢结构数据获取不完整，还存在未检测到区域，则根据未检测到的区域范围设置计算新的站点位置，并在新的站点位置安装激光扫描仪，然后重复步骤四和步骤五，确保建筑钢结构的数据获取已完整后，进入步骤八；
步骤八，所有激光扫描仪已完成数据扫描且对建筑钢结构数据获取完整，结束数据采集阶段，所有激光扫描仪的扫描数据集即为多站原始点云数据。
3.如权利要求1或2所述的基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，其特征在于：所述第二步中的多站拼接是指把所有的多站原始点云数据转换到统一坐标系下后，根据激光扫描仪自带的罗盘、倾斜补偿器以及各种传感器，对点云进行自动粗拼接，获得初始拼接后的点云群集；然后使用重叠区域进行约束，对初始拼接后的点云群集内的点云进行精确拼接，获得统一坐标系下的完整统一点云数据。
4.如权利要求3所述的基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，其特征在于：所述第二步中的去噪是指在多站拼接后，剔除多站原始点云数据中的除冗余点、离群点和体外孤点。
5.如权利要求4所述的基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，其特征在于：所述第二步中的光滑是指在去噪之后，对多站原始点云数据显现出的毛刺、不光顺现象通过附加法矢夹角和预测距离约束的双边滤波器技术进行局部平滑调整。
6.如权利要求1或5所述的基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，其特征在于：所述第二步中的压缩简化是采用体包围盒来约束点云，然后将最小包围盒用八叉树分解成若干个大小相等的小方格，在每个包围盒中选取最靠近包围盒中心的点来代替整个包围盒中的点，从而实现点云压缩简化。
7.如权利要求6所述的基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，其特征在于：所述第三步中在进行高质量完整点云数据与BIM模型数据的对比方式包括实测点云数据与BIM钢结构设计模型对比、实测点云数据与BIM钢结构设计点云数据对比、根据高质量完整点云数据建立的实测BIM模型与BIM钢结构设计模型对比。
8.如权利要求7所述的基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，其特征在于：所示所述第三步中在进行高质量完整点云数据与BIM模型数据的对比时采用法向偏差或最短距离偏差法。
9.如权利要求7或8所述的基于激光扫描点云与BIM模型的双球嵌套结构数模比对方法，其特征在于：所述第四步中对BIM模型进行修正时，BIM模型的建模方式采用手动建模、半自动建模或自动建模，其中，
手动建模：首先将处理后的高质量点云数据导入BIM建模软件，然后依据测量数据进行人工建模，得到新的BIM建筑模型；
半自动建模：指手动选择平面、球、圆柱等规则对象的点数据，然后通过算法自动拟合特征目标的高精度空间几何信息，得到新的BIM建筑模型；
自动建模：完全依靠计算机和算法实现BIM建筑模型的构建。
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