基于IFC 与gbXML 标准的建筑信息模型与绿色建筑分析软件互操作性测试与评估

绿色建筑和建筑节能是建筑行业可持续发展的重要因素,然而建筑信息模型(BIM) 软件种类繁多、数据标准各异、软件之间的数据传递经常丢失信息。为解决不同软件之间的“信 息孤岛”问题和互操作性问题,分析了基于工业基础类标准(IFC)和gbXML 标准的绿色建筑模型 的结构框架,选取BIM 建模软件ArchiCAD 和绿色建筑性能分析软件Ecotec,对基于IFC 和 gbXML 标准的软件之间的互操作性进行了测试和评估,确定了建筑信息模型在交互过程中的问 题。针对相关问题本文提出了减少IFC 标准中的信息冗余、提高IFC 标准领域层对绿色建筑信 息的支持、提高资源层对相关信息定义的针对性等建议。     

基于IFC 标准的结构分析模型构件偏心问题研究

数据标准是解决信息共享与交换问题的基础。IFC 作为buildingSMART 联盟发布 的建筑信息模型数据交换的国际标准,用来实现建筑全生命周期中不同专业、不同阶段各软件 之间的协同工作。目前在工程建设行业多专业的配合过程中,建筑与结构专业的信息交互最为 迫切。在结构专业领域,构件偏心问题对结构模型的分析有着重要影响。基于建筑信息模型数 据共享与交换的IFC 标准,针对结构分析软件之间的模型数据转换问题,通过以SGF 结构通用 文件格式为基础的数据转换平台,提取偏心构件的数据表达并设计数据转换算法,运用C++编 程语言,实现结构构件偏心数据的IFC 表达。     

IFC数据在关系数据库上的实现研究与应用

建筑信息模型(BIM)技术通过工业基础类(IFC)标准进行数据交换进而实现工程项目中使用的不同信息系统之间的信息共享。在分析IFC标准和关系数据模型之间概念对应的基础上,定义从IFC数据模型向关系数据模型的转换规则,为BIM在关系数据库上的实现提供基础。算法着重考虑了继承关系以及聚类关系对关系数据库模式设计的影响。最后通过桥梁健康管理信息系统中从IFC数据模型到关系数据模型的设计过程验证了该方法的有效性。     

基于IFC标准的建筑信息模型分布式大数据平台存储技术研究

随着建筑信息模型的规模和复杂性不断增加,利用单台计算机处理海量BIM数据的存储和分析变得越来越困难。传统的关系数据库、面向对象数据库等已经无法满足当下建筑业海量和多样化的数据存储和管理的需求。而大数据技术的出现为建筑信息模型海量数据的存储、管理和分析带来极大的潜力。利用大数据技术管理BIM结构化和非结构化数据的优势,探讨分布式大数据平台Hadoop和HBase数据库整体架构和存储模型;制定基于HBase数据库存储IFC(工业基础类)结构化数据和非结构化数据的策略及数据表格的设计;建立基于Hadoop和HBase大数据环境的建筑信息模型存储系统,实现对IFC数据的基本管理操作。通过实际案例验证该系统的可行性。     

基于IFC标准的简支梁钢筋模型参数化自动生成

基于 BIM 技术的钢筋模型可以用于工程量直接计算、指导施工、碰撞检查和钢筋 自动加工等。虽然部分软件如 Revit 和 Tekla 可以输出钢筋工业基础类(IFC)模型,但是需要根 据结构设计软件的配筋结果重新建模,且核心算法没有公开,国内后续理论研究和软件开发均 无法参考;另外,现阶段研究主要集中于通过二次开发的方式实现不同软件之间的钢筋信息共 享,该方法不具有通用性。本文对钢筋模型几何信息在 IFC 标准中表达方式进行解析,并研究 利用结构设计结果参数自动生成基于 IFC 标准的钢筋模型,重点进行几何信息的生成算法研究。 最后通过程序生成带有纵筋和箍筋的简支梁 IFC 模型,验证了算法的可行性。     

面向 Web 的建筑三维模型可视化方法研究

针对当前工业基础类(IFC)标准文件与 WebGL 框架集成方案存在模型语义完整性差及数据互操 性弱等问题,提出一套建筑信息模型(BIM)数据网络可视化实施方案。该方案以 IFC 标准文件作为输入数据源, 首先对 BIM 模型进行重构,并提出基于 IFC 结构树的构件实例层次拆分策略将原始 IFC 文件实施数模分离; 然后,将重构后的 IFC 模型文件向 glTF 格式文件进行转换,并在转换过程中完成几何空间和语义属性的双重 关系映射;最后,提出基于层次包围体(BVH)结构的 BS-AB 场景构件可视性检测算法对建筑构件进行可见性剔 除。实验结果表明：该方法能够显著减少 BIM 模型数据冗余,且高效完成了对复杂 BIM 场景不可见构件的剔 除工作,降低了渲染管线的开销,为基于 IFC 标准与 WebGL 框架集成方案的 BIM 模型数据网络可视化提供了 一种可行的参考方案。     

基于IFC 标准的预制构件生产信息模型研究

在研究近几年迅速发展的BIM 主流标准——IFC 标准的基础上,根据预制构件的 数据信息共享需求,对预制构件的生产信息组织与表达方式进行了研究。按照IFC 标准,将预 制构件在生产阶段的信息统一划分为产品信息、过程信息、资源信息、成本信息和场地信息, 并建立了基于IFC 标准的预制构件生产信息模型。最后,给出了应用预制构件生产信息模型的 具体实例,研究结果表明,该生产信息模型能有效的提高数据信息的管理,提高协同工作效率。     

装配式建筑自上而下设计信息协同与模型构建

为顺应国家建筑产业化、智能化发展的政策引导,针对当前装配式建筑专业信息缺乏关联、模 型利用不充分、数据传递效率低下等问题,提出基于建筑信息模型(BIM)技术的自上而下设计方法。以装配式 建筑的设计阶段为切入点,详细阐述了基于 BIM 技术的装配式建筑自上而下设计流程。结合装配式建筑的标 准化构件设计和组装特点,提出一种基于自上而下设计的装配模型,并从层级和专业 2 个角度描述了模型的架 构。针对各专业模型传递时的数据信息标准化、一致性问题,通过工业基础类(IFC)标准对装配模型进行实体和 属性集的扩展,提出基于 IFC 标准的各专业、各阶段的自上而下设计信息协同。经实例验证了 IFC 扩展装配模 型的自上而下设计可行性,为装配式建筑的协同设计提供了有益的方法借鉴。     

基于IFC 的传感器信息存储与应用研究

在建筑的施工和运维管理过程中,存在大量的传感器采集的数据,但是这些数据 存于各自的监测系统中,产生“信息孤岛”局面,难以对其进一步的融合分析,使其产生更大的 价值。建筑信息模型(BIM)技术支持将传感器数据与工程数据集成管理和应用,但是面向BIM 存储的工业基础类国际标准(IFC)对传感器数据的定义和描述仍有缺陷。为此,提出了基于IFC 的传感器信息存储方法与应用流程,分析了IFC 中与传感器有关的信息描述和关联机制,进而 通过自定义属性集的方式扩展了IFC标准,最后以北京槐房再生水厂项目为应用案例验证了IFC 扩展内容的有效性。     

基于BIM的建筑运维管理系统研究

对建筑运维管理的内涵和传统建筑运维管理存在的问题进行了阐述，利用BIM的优势，针对传统建筑运维存在的问题，研究了基于IFC标准的BIM运维系统的架构，设计了基于BIM的建筑运维管理系统总体框架，构建了基于BIM的建筑运维管理系统。实现了运维数据的集成共享，提高了建筑运维管理的效率和信息化水平，为以后建筑运维管理的研究提供参考。     

基于IFC标准的楼层平面尺寸标注自动生成方法研究

在 BIM 协同应用中,二维信息在模型空间布置和构件平面尺寸表达等方面具有重 要作用。由于当前不同专业模型难以集成后统一标注,采用 IFC 标准表达二维信息可有效解决 这一问题。为提高 BIM 构件定位与尺寸的查看效率,提出基于 IFC 标准的二维尺寸标注自动生 成方法。首先研究被标注对象的几何和空间位置信息的提取、分类、转换和存储机制,由此推 导楼层中所有被标注对象的尺寸标注信息。然后研究 IFC 标准中尺寸标注实体的空间定位和形 状表达机制,生成尺寸标注实体并将其关联到被标注对象。最后通过一个两层楼案例,验证该 方法的正确性。     

SpaRSE-BIM: Classification of IFC-based geometry via sparse convolutional neural networks

Information exchange between Building Information Modeling (BIM) tools is challenging, since many applications use their own native data formats. The Industry Foundation Classes (IFC) schema, an open data exchange format for BIM, does not capture the full semantic meaning needed for direct use by different BIM tools and can be prone to information loss due to reduction, simplification, translation and interpretation of the data. Current practice often treats the imported model as a reference and requires a user to remodel the building using the respective application’s native elements. Many BIM object properties are defined by its classification. Inconsistencies in the mapping between native BIM elements and IFC, e.g. due to unsupported export functionality or manual error, can lead to problems when using the model in a downstream application. Recent works demonstrate that neural networks offer a promising possibility to alleviate this issue via classification of the objects contained in a BIM model and suggesting those corrections to the user. However, the computational overhead of these deep learning models, either due to necessary pre-processing of the data or runtime performance of the model, makes it difficult for them to be used in plug-ins or middleware for BIM tools. This work proposes SpaRSE-BIM, a neural network model based on sparse convolutions for the classification of IFC-based geometry and semantic enrichment of BIM models. Experiments are performed on two IFC entity classification benchmark datasets. The results demonstrate that SpaRSE-BIM is significantly more efficient at inference time compared to previous approaches, while maintaining state-of-the-art accuracy. Further experiments explore the applicability of IFC entity classification datasets to the domain of Scan-to-BIM. It can be shown that the feature space of SpaRSE-BIM learns to discern objects in a semantically meaningful way, even in cases where fine-grained subtype information for IFC objects is not available during training.     

An iterative reference mapping approach for BIM IFCXML classified content compression

Industry Foundation Classes (IFC) and Industry Foundation Classes XML (IFCXML) are widely accepted data frameworks and formats for information storage and exchange among building information models (BIM). IFCXML are comprehensive and compatible with the major BIM platforms; however, many studies suggest their complex structure often results in redundancy and inflexibility. Researchers have proposed various IFC compression methods to reduce file size and restructure data organization, such as partial model extraction, Solibri IFC Optimizer, and ACC4IFC. However, simplification often results in missing information or data leakage, and there has never been a compressor specific to IFCXML. To overcome these issues, this study proposed a conservative compression method that removes duplicated information while maintaining the data structure of IFCXML through an iterative reference mapping method. Based on the data structure and geometry of IFCXML, the algorithm identified three kinds of duplicate information: independent entity duplication (IED), cross-reference entity duplication (CED), and property-set entity duplication (PED). To validate the proposed compressing method, this study conducted a validation test on six typical BIM models and benchmarked with other existing compressors (Solibri IFC Optimizer and ACC4IFC). The outcomes suggested that the proposed model could compress IFCXML files by 18%-59% without losing information.     

BIM 模型相似度计算方法

针对从业者不论是想从本地模型库还是线上共享网站获取所需的BIM 模型只能靠 逐个查找、人工识读的方法,而模型的数量越来越多,获取符合需求的模型需要花费大量的时 间和人力的问题,提出了一种构件级BIM 模型相似度计算方法。从模型的构件出发,以BIM 通用交互格式工业基础类(IFC)文件作数据源,以通用数据标准IFC 2×3 为数据基础,首先提取 模型中构件的几何信息、语义信息等,并利用改进的方向包围盒(OBB)碰撞检测算法查找相连 构件;然后以构件为顶点、构件间连接关系为边将BIM 模型构建为邻接图模型,并用图编辑距 离算法计算邻接图模型的编辑距离;最后即可计算出不同模型之间的相似度。该方法以构件级 BIM 模型的相似度为依据可以大大提升BIM 模型的检索速度与准确率。     

Semantic interoperability in building design: Methods and tools

Semantic interoperability is a crucial element to make building information models understandable and model data sharable across multiple design disciplines and heterogeneous computer systems. This paper presents a new approach and its software implementation for the development of building design objects with semantics of interoperable information to support semantic interoperability in building designs. The novelty of the approach includes its incorporation of building design domain ontology, object-based CAD information modeling, and interoperability standard to make building information models and model data semantically interoperable. A set of methods are proposed to address the issues of object-based building information representation compliant with the Industrial Foundation Classes (IFC); extension of IFC models with the supplementary information; and semantic annotation of the interoperable and extensible information sets. The prototype implementation of these methods provides a set of Web-enabled software tools for effectively generating, managing, and reusing the semantically interoperable building objects in design applications of architectural CAD, structural analysis, and building code conformance checking.     

An ontology-based analysis of the industry foundation class schema for building information model exchanges

Robust knowledge sharing frameworks between different stakeholders in a building project is of high priority. Industry Foundation Classes (IFC) provides a rich schema for interoperability through object-based transactions. However, IFC lacks semantic clarity in mapping entities and relationships, resulting in multiple definitions to map the same information between different federated models. The objective of this research is to examine IFC from a perspective of an ontological framework, which can make the IFC definitions more formal, consistent and unambiguous. Different methods of ontological approaches to engineering knowledge are reviewed. Various issues such as the need for a logical framework, the current semantic approaches in the AEC/FM industry, and advantages of building an ontology structure are addressed. A comparative study of the ontology and segments of the existing IFC schema definition are performed. This exercise reveals the ambiguous nature of current IFC definitions and proposes reforms such that data exchanges would be more semantically robust. An ontology would structure the overall interoperability of BIM tools by providing a formal and consistent taxonomy and classification structure for extending IFC and for defining subsets as model view definitions (MVD).