隨著現代世界的快速城市化以及建筑設計復雜性的增加，對室內空間進行準確、詳細和高效建模的需求變得更為迫切[1]。歷史上用于室內空間分析的傳統2D地圖往往無法捕捉室內環境的復雜性和空間關系[2]。因此，對真實且語義豐富的3D模型的需求不斷增長，特別是在智能建筑管理[3]、自主映射[4]、虛擬現實[5]、能源消耗估算[6]和應急管理[7]等領域。這些模型在智慧城市倡議中發揮著重要作用，其中精確的數字建筑表示提高了城市透明度和運營效率[8]。然而，與室外環境不同，重建室內空間面臨獨特的挑戰[9]。這些空間通常雜亂無章且被遮擋，物體排列復雜，使得數據采集和重建變得困難[10]。盡管存在這些挑戰，計算技術的進步顯著提高了3D建模技術的精度，推動了由結構化、高保真度建筑模型支持的智慧城市的發展[11]。

隨著對室內環境精確3D空間數據需求的增長，出現了許多創新技術來重建高度精確的模型，掃描技術成為這些技術實際應用的基石[12]。各種掃描設備生成的點云數據將這些3D模型轉化為可操作的見解[13]。點云支持項目的所有生命周期階段：規劃、施工和運營，如圖1所示。在規劃階段，它們用于捕捉場地幾何信息以做出明智的決策并進行3D建模；在施工階段，它們有助于質量控制、進度跟蹤和安全；在運營階段，它們通過3D模型輔助設施管理、翻新和性能分析[14]。

在過去幾十年中，BIM作為建筑、工程和施工（AEC）領域的變革性技術應運而生，為利用3D空間數據提供了強大的框架。其應用正在快速擴展到多個領域，包括3D城市建模、設施管理和災害響應。BIM使得建筑和基礎設施的規劃、設計和施工更加高效[15]。采用BIM后，利益相關者可以獲得顯著的好處，如成本降低、預算管理改進以及項目團隊之間的協調增強。此外，BIM通過詳細的模擬和精確的可視化支持明智的決策制定，并通過促進高級分析和可視化來推動創新。除了提高效率外，BIM還通過早期問題檢測來降低風險，增強項目透明度和問責制，并促進對復雜項目的綜合管理[16]。

盡管BIM具有許多優勢，但在采用過程中仍存在一些挑戰，包括管理和處理大量數據以及缺乏完全自動化的流程[17]。生成的點云在AEC行業中用于創建BIM模型，包括在規劃階段創建設計階段的BIM文檔以確定項目的藍圖。隨著項目進入施工和運營階段，會開發出實際建造的BIM模型以支持設施管理[14]。許多現有建筑（尤其是沒有BIM文檔的舊建筑）需要更新。因此，將點云轉換為BIM模型（稱為“從掃描到BIM”）對于準確捕捉和管理建筑數據變得越來越重要[18]。傳統上，創建BIM模型是一項勞動密集型且耗時的手動任務。最近關于從掃描數據自動化創建BIM模型的研究越來越多地關注提高效率和準確性。這種自動化減少了人為錯誤，加快了流程，并確保了對實際建造環境的精確表示，為未來的運營、翻新和設施管理提供了支持。本文提供了使用點云數據自動化從掃描到BIM過程的重建方法的概述。

為了確立本研究的原創性，對現有的從掃描到BIM的研究進行了回顧。表1突出了它們的關注領域和貢獻，表明大多數先前的工作僅涉及選定的工作流程階段。相比之下，本研究涵蓋了所有主要組成部分，提供了對整個從掃描到BIM流程的全面回顧，展示了其新穎性和對該領域的貢獻。所提出的回顧通過以下主要目標解決了先前文獻中的空白：

? 提供對整個從掃描到BIM工作流程的綜合性回顧，包括數據來源、預處理、房間聚類、分割、對象識別、重建和BIM創建。大多數早期研究僅關注數據采集、分割或建模等個別階段，而沒有考慮整個流程。

? 結合科學計量分析和系統性回顧方法，以實現研究趨勢的定量分析和當前發展的定性評估。

? 既考慮結構化元素（例如墻壁、地板、門），也考慮非結構化元素（例如家具），重點介紹半自動和全自動重建方法，以全面了解當前的技術進步。

? 對過去十年開發的從掃描到BIM的方法進行分類，分析基礎方法和深度學習方法，指出現有技術的局限性，并確定未來的研究方向。

這種綜合和全面的視角提供了關于室內3D點云重建自動化所面臨挑戰和機遇的定量和定性見解。

整個研究結構如圖2所示。研究首先介紹方法論，然后進行科學計量回顧以確定研究趨勢，并對從掃描到BIM的工作流程進行系統性回顧。最后討論了局限性、未來方向和結論，提供了對研究過程的全面概述。