[營建知訊轉載]應用BIM、AR與影像敷貼技術於工地即時查驗 楊懿、張悠瑩、謝尚賢、韓仁毓、黃隆茂 (2018.5)

楊  懿  國立臺灣大學  土木工程學系碩士生
張悠瑩  瑞助營造股份有限公司  BIM中心專員
謝尚賢  國立臺灣大學  土木工程學系教授兼系主任
韓仁毓  國立臺灣大學  土木工程學系教授兼副系主任
黃隆茂  瑞助營造股份有限公司  BIM中心協理
 
 
承包商一級品管  須檢查所有工項

　　我國在行政院頒布的「公共工程施工品質管理制度」[1]中，建立了工程承包商「施工品質管制系統」、主辦工程單位「施工品質保證系統」與主管機關「施工品質查核機制」三個層級的品質管理架構。一級品管是由施工承包商進行的自主檢查，施工承包商依照國家CNS規範建立自己的品質管理組織，提出施工要領、施工品質管理標準、檢驗程序等等，經過上級主管機關核可後，依照提出的品管計畫書執行施工品質管制，然而一級品管也是目前三級品管中唯一檢查所有工程項目的階段。
 
傳統查驗方式  效率不彰、問題多
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　　傳統的查驗方式中，因為工地環境複雜，傳統測量工具使用不易，品管人員大多只攜帶圖紙、捲尺、白板與照相機（圖一），依據目測與經驗判斷現場施工狀況，現場施工也必須因查驗而停止作業，且因查驗項目眾多，查驗效率無法提升，再加上二級品管中監造單位僅會按比例抽驗，施工錯誤的地方常到下一工項施作時才被察覺，導致工地常有施工作業修改、重新施作或變更設計等情形發生，不但影響工期，更無法保證施作品質。

圖一  傳統工程查驗需攜帶圖紙、捲尺、白板與照相機。

智慧工地即時查驗系統  已申請專利
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　　近年來BIM（Building Information Modeling）應用之技術越來越成熟，為了改善現行查驗作業並提升查驗效率及品質，臺大土木工程學系工程資訊模擬與管理研究中心（簡稱臺大BIM研究中心）與瑞助營造股份有限公司共同進行研發產學合作[2]，運用BIM模型結合影像敷貼技術，輔以智慧化之模式，設計出一套智慧工地即時查驗系統（以下簡稱本系統），現場查驗人員透過智慧型手機即可進行查驗作業，達成有效率的全面普查作業。
　　為了能更準確並有效率地配合品質查驗，本系統架構包含了資訊伺服主機、手機查驗應用程式、模型分析系統、網頁檢視系統與事件傳遞流程。查驗資訊可透過手機即時回傳至伺服主機端，查驗現況及事件皆可透過電腦設備（如桌機或筆電）或智慧裝置（平版或手機）來瀏覽（圖二），讓辦公室主管及現地工程師皆得以掌控即時工程進度及缺失項目之改善情形。針對此系統架構設計，已經在今年（2018年）年初，申請中華民國新型專利[3]。

圖二  系統設計架構

結合AR與BIM  透過手機查驗效率增
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　　現場查驗時，查驗人員只要透過手機上的應用程式，以擴增實境（Augmented Reality，簡稱AR）的方式，將BIM模型與工地現場進行各工項的對位檢查（圖三），這種查驗方式能夠對相機所拍攝影像內的所有工項進行一次性的查驗，避免在一級品管階段中有所遺漏。若在工地現場發現問題，查驗人員可透過語音或文字訊息通知工地主管並即時獲得回覆，減少反覆進入工地查驗的次數。

圖三  擴增實境模型與現場工項對位

本系統仰賴BIM模型提供元件幾何資訊以進行查驗，因此查驗前必須確保模型的正確性。手機應用程式也具備元件篩選器，提供不同施工階段、不同類型的元件顯示選項，避免在對位時需要查驗的工項被遮蔽。此外，為了增加對位的精準度與效率，應用程式還提供放樣線輔助定位的定位方式，查驗人員只需要將放樣線對準工地現場基準點，後續的定位會根據手機陀螺儀的旋轉數據更新模型角度，不需要手動反覆移動模型。
　　現場查驗的影像會傳回伺服主機端進行模型分析，利用拍照時的位置座標、面向方位、裝置姿態等資訊，對查驗影像進行校正，並將校正後的影像敷貼回建築物數位模型中（圖四及圖五），以利評估現場查驗覆蓋率以及施作正確性，而經查驗有缺失處則會呈現亮顯提醒，待修改確認無誤後，資料將回傳伺服主機端，並使用物件式的資料庫存取，自動建立施工進度紀錄，有效減少現行工地查驗的內部作業。

圖四  測試查驗影像

圖五  影像敷貼案例

繼續研發改進  期使系統更完備
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　　雖然本系統的雛型系統已能達成透過擴增實境技術檢核現場施作正確性、放樣線輔助定位、模型敷貼分析等前述主要功能，但目前仍處於研發測試階段，後續正擬進行之研發工作還有以下幾項：
1.          加入假設工程查驗，達成更全面、更完整的一級品管查驗作業。
2.          進行數量及成本估算、統計工地當日查驗項目總數、估算使用工料數量，並計算已完成工項之成本、數量，對工程經費運用進行控管。
3.          導入室內定位技術，增加在擴增實境環境的模型定位效率。
4.          查驗紀錄自動產出文書報表，作為交付資料。未來若與公共工程查驗系統結合，只需將資料傳至伺服主機端或雲端，不必再產出大量的紙張資料。
    整個研發工作完成後，本系統將更進一步實務運用，與原有的品質管理系統整合，協助提升一級品管查驗之執行成效，期望落實高效率且簡便之全面普查。
 
 
參考文獻
 

1. 中華民國82年10月7日行政院臺82內字第35370號函。
2. 國立臺灣大學土木工程學系工程資訊模擬與管理研究中心，「BIM施工品質─智慧工地即時查驗系統第二期研究服務專案」，期末報告，瑞助營造股份有限公司。
3. 中華民國新型專利「智慧工程資訊系統（Smart Civil Engineering Information System）」，專利申請號107202668，專利申請日：107/2/27。

轉載自營建知訊424期，頁57-62。