随着现代世界的快速城市化以及建筑设计复杂性的增加，对室内空间进行准确、详细和高效建模的需求变得更为迫切[1]。历史上用于室内空间分析的传统2D地图往往无法捕捉室内环境的复杂性和空间关系[2]。因此，对真实且语义丰富的3D模型的需求不断增长，特别是在智能建筑管理[3]、自主映射[4]、虚拟现实[5]、能源消耗估算[6]和应急管理[7]等领域。这些模型在智慧城市倡议中发挥着重要作用，其中精确的数字建筑表示提高了城市透明度和运营效率[8]。然而，与室外环境不同，重建室内空间面临独特的挑战[9]。这些空间通常杂乱无章且被遮挡，物体排列复杂，使得数据采集和重建变得困难[10]。尽管存在这些挑战，计算技术的进步显著提高了3D建模技术的精度，推动了由结构化、高保真度建筑模型支持的智慧城市的发展[11]。
随着对室内环境精确3D空间数据需求的增长，出现了许多创新技术来重建高度精确的模型，扫描技术成为这些技术实际应用的基石[12]。各种扫描设备生成的点云数据将这些3D模型转化为可操作的见解[13]。点云支持项目的所有生命周期阶段：规划、施工和运营，如图1所示。在规划阶段，它们用于捕捉场地几何信息以做出明智的决策并进行3D建模；在施工阶段，它们有助于质量控制、进度跟踪和安全；在运营阶段，它们通过3D模型辅助设施管理、翻新和性能分析[14]。
在过去几十年中，BIM作为建筑、工程和施工（AEC）领域的变革性技术应运而生，为利用3D空间数据提供了强大的框架。其应用正在快速扩展到多个领域，包括3D城市建模、设施管理和灾害响应。BIM使得建筑和基础设施的规划、设计和施工更加高效[15]。采用BIM后，利益相关者可以获得显著的好处，如成本降低、预算管理改进以及项目团队之间的协调增强。此外，BIM通过详细的模拟和精确的可视化支持明智的决策制定，并通过促进高级分析和可视化来推动创新。除了提高效率外，BIM还通过早期问题检测来降低风险，增强项目透明度和问责制，并促进对复杂项目的综合管理[16]。
尽管BIM具有许多优势，但在采用过程中仍存在一些挑战，包括管理和处理大量数据以及缺乏完全自动化的流程[17]。生成的点云在AEC行业中用于创建BIM模型，包括在规划阶段创建设计阶段的BIM文档以确定项目的蓝图。随着项目进入施工和运营阶段，会开发出实际建造的BIM模型以支持设施管理[14]。许多现有建筑（尤其是没有BIM文档的旧建筑）需要更新。因此，将点云转换为BIM模型（称为“从扫描到BIM”）对于准确捕捉和管理建筑数据变得越来越重要[18]。传统上，创建BIM模型是一项劳动密集型且耗时的手动任务。最近关于从扫描数据自动化创建BIM模型的研究越来越多地关注提高效率和准确性。这种自动化减少了人为错误，加快了流程，并确保了对实际建造环境的精确表示，为未来的运营、翻新和设施管理提供了支持。本文提供了使用点云数据自动化从扫描到BIM过程的重建方法的概述。
为了确立本研究的原创性，对现有的从扫描到BIM的研究进行了回顾。表1突出了它们的关注领域和贡献，表明大多数先前的工作仅涉及选定的工作流程阶段。相比之下，本研究涵盖了所有主要组成部分，提供了对整个从扫描到BIM流程的全面回顾，展示了其新颖性和对该领域的贡献。所提出的回顾通过以下主要目标解决了先前文献中的空白：
? 提供对整个从扫描到BIM工作流程的综合性回顾，包括数据来源、预处理、房间聚类、分割、对象识别、重建和BIM创建。大多数早期研究仅关注数据采集、分割或建模等个别阶段，而没有考虑整个流程。
? 结合科学计量分析和系统性回顾方法，以实现研究趋势的定量分析和当前发展的定性评估。
? 既考虑结构化元素（例如墙壁、地板、门），也考虑非结构化元素（例如家具），重点介绍半自动和全自动重建方法，以全面了解当前的技术进步。
? 对过去十年开发的从扫描到BIM的方法进行分类，分析基础方法和深度学习方法，指出现有技术的局限性，并确定未来的研究方向。
这种综合和全面的视角提供了关于室内3D点云重建自动化所面临挑战和机遇的定量和定性见解。
整个研究结构如图2所示。研究首先介绍方法论，然后进行科学计量回顾以确定研究趋势，并对从扫描到BIM的工作流程进行系统性回顾。最后讨论了局限性、未来方向和结论，提供了对研究过程的全面概述。
