工业基础类IFC—总体架构和空间结构-阿里云开发者社区

工业基础类IFC—总体架构和空间结构

2023-02-08 315

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简介： 工业基础类IFC—总体架构和空间结构

01 总体架构

IFC标准将其数据架构划分为四个概念层次，如图1所示，由上至下分别为：领域层（Domain Layer）、交互层（Interoperability Layer）、核心层（Core Layer）和资源层（Resource Layer）。每个实例对象或关系对象都只分配给一个概念层次，这些对象是相互独立的，它们之间通过互相关联或引用的方式实现BIM数据信息的描述。IFC标准体系架构的每个层次中包含多个模块，这些模块把建筑项目中涉及的各个领域的概念抽象化、具体化、类别化。在IFC标准的体系框架中，不同概念层次之间数据的引用和传递遵守“重力原则”：即各个层次仅能引用同一层次或者下层的数据资源，而无法引用上层的数据资源，因此能够在上层资源发生变动时，下层资源仍维持不变，增强了数据结构的稳定性。这种按照层次划分数据结构的框架使得IFC标准能够不断地扩充及完善，以满足不同专业、不同细分领域的信息描述需求。各功能层定义的内容如下：

（1）资源层。资源层位于IFC标准架构的最底层，定义了用于项目模型信息描述的基本元素。资源层里包含多个基本模块，这些模块的主要功能是将项目中基本构件的数据信息分类。这些数据信息的内容涉及到构件的几何形状描述、颜色表达、材料表达、空间位置关系以及专业属性表达等。资源层内的实体不能独立使用，需依赖于上层实体而存在。这些实体表达的数据信息是零散的也是最基本的数据单元，不依赖于具体的工程项目、工程阶段、行业、专业或者工作任务而存在，可以被其他层次中任何模块的实体引用。

（2）核心层。核心层位于资源层之上，主要定义IFC模型的基本的结构、基础关系和公用的概念。核心层模块内实体的主要作用是对资源层的数据信息进行关联和组合。资源层的数据信息是分散的、零散的基本信息单元，不能直接表达真实的构件。通过核心层内实体的组合和引用，资源层中基本的数据信息可以和建筑模型中的构件结合，完整描述构件的所有属性。核心层里的数据信息可以完整表达项目中的单个构件，这些构件的信息可以被交互层和领域层里的相关模块引用。

（3）交互层。交互层则位于核心层之上，主要定义通用性的对象实体和关系实体。共享层中的实体为项目信息提供更具体化的实体和关联关系，用于上一层（领域层）内实体之间的相互引用和关联。领域层中的实体通过共享层提供的不同元素可以表达更细化的项目模型信息。

（4）领域层。领域层位于IFC标准架构中的最顶层，提供了各个应用领域所需要的对象模型，目前最新版IFC4.3 RC2已涉及 12 个领域，这些领域的作用是形成特定的专业数据信息。Tunnel Domain淡显表示只是暂时留了个位置，具体信息还有待扩充。桥梁暂时还没有独立的领域对象，目前IfcBridge位于Core Layer中的Product Extension 中。

IFC标准层次化、模块化的架构设计使不同的专业领域之间有明确的类别划分，这种分类方式使IFC标准容易被不同的专业软件解析和支持，同时也使IFC标准自身易于发展和维护。随着施工技术和建造业的不断发展，新型的设施设备不断出现。根据需要拓展IFC标准对工程信息的描述能力，已经成为IFC标准实际应用中的一个重要挑战。

02 空间结构

IFC模型的空间结构是指将IFC模型中的各种要素，如建筑、场地、桥梁等内容有机地组织在一起。在IFC标准中，空间结构元素派生于空间元素（IfcSpatialElement），如图2所示。IFC标准的空间结构近几年为了适应基础设施的数据表达需求，也作出了适当的改动，例如结构元素由IFC4版本的4个变成了IFC4.3 RC2版本的5个，删除了IfcBuilding，新增了IfcFacility和IfcFacilityPart，使得定义更加泛化，具体阐述如下：

楼层（IfcBuildingStorey）：定义水平空间的垂直边界，具有标高属性。楼层与建筑存在关联关系，多个楼层组成了整体的建筑空间，一个楼层可能跨越几个连续的楼层形成复合建筑楼层。

设施（IfcFacility）：定义基础设施，例如建筑、道路、桥梁等。

设施组件（IfcFacilityPart）：定义基础设施中的组成部分，如桥梁组件（IfcBridgePart）。

场地（IfcSite）：定义一个陆地区域，场地可以包括该场地的单个地理参考点的定义（使用经度，纬度和海拔的全球位置）。

空间（IfcSpace）：表达具体或抽象的区域边界，是建筑内提供一定功能的区域面积或体积。空间与楼层关联可表示楼层上的房间划分，而与场地关联可表示场地中特定的功能区域。一个空间可能与几个连续的空间形成空间组合，也可以被分解成多个空间。

图2 版本之间的空间结构对比（左为IFC4,右为IFC4.3 RC2）

一个基于IFC标准的建筑信息模型有且只能定义一个项目（IfcProject）来作为项目中所有对象的容器，建筑构件大多与楼层或者楼层所拆分的空间建立关联关系，从而确定从属关系以及构件在整个三维模型中的坐标定位。集合关系（IfcRelAggregates）定义一对多的不同空间层次间的从属关系，子空间相互之间通过该关系对象建立从属关系，最终空间结构元素通过该关系对象与项目（IfcProject）建立从属关系。实际的建筑信息模型中可通过集合关系建立一个完整的信息模型空间。