靳 金黃錳鋼

（1.慶熙大學(xué)建筑系，韓國；2.延世大學(xué)土木系，韓國）

基于開放性BIM技術(shù)的傳統(tǒng)建筑數(shù)據(jù)庫建設(shè)中的信息交換研究

靳 金1黃錳鋼2

（1.慶熙大學(xué)建筑系，韓國；2.延世大學(xué)土木系，韓國）

【摘 要】隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展和各地傳統(tǒng)建筑的破壞，計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用在對傳統(tǒng)建筑進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)以及方便現(xiàn)代建筑師設(shè)計方面展示了其優(yōu)越性和必要性。然而目前大多數(shù)相關(guān)研究都是依賴于某種軟件進(jìn)行，這樣就存在很大的局限性。本文對韓國正在進(jìn)行的基于開放性BIM技術(shù)的傳統(tǒng)建筑數(shù)據(jù)庫的建設(shè)進(jìn)行了介紹。作者著重介紹了該項目中利用IFC屬性集進(jìn)行信息交換的部分，由于我國的傳統(tǒng)建筑和韓國傳統(tǒng)建筑存在很多的相似性，希望能對我國的相關(guān)研究提供一些建議和方法。

【關(guān)鍵詞】開放性BIM；數(shù)字化保護(hù)；IFC屬性集；信息互換性

1　引言

計算機(jī)輔助技術(shù)的高速發(fā)展給現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的建筑師們帶來了很大的便利，建筑師們可以依據(jù)自己的經(jīng)驗與喜好，利用計算機(jī)輔助技術(shù)構(gòu)建出形態(tài)各異的建筑，從而構(gòu)成了一個個現(xiàn)代化城市。然而傳統(tǒng)建筑對于中國、韓國以及很多國家來講具有特殊的意義，雖然它們不如現(xiàn)代建筑那樣氣勢磅礴，但它們代表了一種文化、一種歷史。然而由于傳統(tǒng)建筑營造復(fù)雜，結(jié)構(gòu)精細(xì)且固定，現(xiàn)有的計算機(jī)輔助技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計師對于這方面的要求［1］。

近些年來，BIM（Building Information Modeling）技術(shù)發(fā)展迅速，各種基于BIM技術(shù)對傳統(tǒng)建筑進(jìn)行設(shè)計和保護(hù)的研究也是層出不窮，比如重慶大學(xué)的學(xué)生利用ArchiCAD的參數(shù)化建模工具GDL技術(shù)建立的一套清代官式建筑大木作的模型等［2］。但是這些研究大多都是針對于某種BIM系統(tǒng)的研究，而BIM技術(shù)的很大一個特點(diǎn)就是各計算機(jī)輔助系統(tǒng)之間合作以利用各系統(tǒng)優(yōu)勢來產(chǎn)生最大的利益。本文通過介紹韓國正在進(jìn)行的傳統(tǒng)建筑新韓屋數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建設(shè)，探討了基于開放性BIM的對傳統(tǒng)建筑進(jìn)行保護(hù)的方法。

2　開放性BIM

開放性BIM（Open BIM），指的是數(shù)據(jù)利用不依賴于某種軟件或者格式進(jìn)行的數(shù)據(jù)管理和模型方法。目前由buildingSMART組織［3］開發(fā)的IFC數(shù)據(jù)模型是一個中立的，公開的，可以被BIM系統(tǒng)所使用的格式。本項目就是基于IFC這一公開的數(shù)據(jù)模型來進(jìn)行的。目前基于開放性BIM對傳統(tǒng)建筑進(jìn)行設(shè)計和保護(hù)主要存在以下兩方面的問題。

（1）各軟件對IFC標(biāo)準(zhǔn)的支持參差不齊，基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換還存在各種各樣的問題。BIM模型的數(shù)據(jù)存儲和交換主要依靠IFC及其屬性集來完成，但是各軟件對于IFC屬性集和屬性集在各BIM系統(tǒng)間交換的支持都不同，本文重點(diǎn)對針對于傳統(tǒng)建筑構(gòu)件的IFC屬性集的添加和交換進(jìn)行了研究。

（2）IFC目前版本IFC2x3不支持模型的參數(shù)化關(guān)系在各BIM系統(tǒng)中的傳遞。由于各BIM系統(tǒng)對物體的定義方式不同，造成了BIM系統(tǒng)中創(chuàng)建的參數(shù)化模型不能互相交換利用［4］。在韓國傳統(tǒng)建筑數(shù)據(jù)庫項目中利用基于macro方法的XML技術(shù)解決這一問題［5］。

3　韓國傳統(tǒng)建筑數(shù)據(jù)庫介紹

圖1為韓國傳統(tǒng)建筑數(shù)據(jù)庫建設(shè)概念圖。在該總體概念圖中，韓屋信息綜合瀏覽器是關(guān)鍵。該瀏覽器建成后，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)上通過這個瀏覽器下載獲得自己需要的傳統(tǒng)建筑構(gòu)件和相關(guān)信息。圖2是該瀏覽器用戶界面的主要構(gòu)成。該系統(tǒng)中主要包括三個BIM設(shè)計系統(tǒng)，分別為Graphisoft公司的ArchiCAD，Gehry Technologies公司的digital project以及Autodesk公司的Revit。三個BIM系統(tǒng)之間的信息交換尤為重要。

為了提供傳統(tǒng)建筑構(gòu)件數(shù)據(jù)庫的基本構(gòu)件，首先需要在BIM系統(tǒng)中對這些傳統(tǒng)構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化建模，本文中作者對選取一個傳統(tǒng)建筑構(gòu)件，對其進(jìn)行參數(shù)化建模，添加該構(gòu)件的IFC用戶定義屬性并測試了這些信息在三個BIM系統(tǒng)之間的互換性情況。

4　屬性集的數(shù)據(jù)交換

4.1屬性集

IFC數(shù)據(jù)模型利用EXPRESS語言定義了其基本的模型標(biāo)準(zhǔn)組織，但是模型所包含的信息是各種各樣的。為了避免該數(shù)據(jù)模型過于繁瑣，buildingSMART組織又定義了Property Set（以下稱屬性集）來存儲和傳遞一些個別需要的信息，如果模型不需要這些信息的話便可以不去激活這些屬性集從而這些信息就不會出現(xiàn)在IFC的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。屬性集又分為兩種，一種是buildingSMART組織定義的IFC的一些基本屬性集。比如對于IFCwall來講，buildingSMART組織定義了IFCwallcommon這個屬性集，其中定義的屬性包括定義該墻是內(nèi)墻還是外墻的屬性。這些屬性都是全世界通用或常出現(xiàn)的一些共同屬性，如果BIM系統(tǒng)需要在接下來其他BIM系統(tǒng)中傳統(tǒng)這些屬性信息便可以定義這些屬性值，而這些屬性可以通過IFC數(shù)據(jù)模型來存儲和交換。但是由于各國家地區(qū)有各自的規(guī)范、特點(diǎn)，這些基本屬性集不可能定義全部的建筑信息屬性，這就需要用戶自己去定義一些屬性集來存儲和交換一些個體的信息屬性。

對于屬性集的定義，應(yīng)遵循以下步驟：a.查找原來已定義好的屬性集，如果有已經(jīng)定義好的對應(yīng)的屬性集，就應(yīng)該使用這些相應(yīng)的屬性集，沒有相對應(yīng)的定義好的屬性集就需要用戶自定義屬性集。b.自己定義的屬性集可以向buildingSMART組織申請成為一個地區(qū)共同的標(biāo)準(zhǔn)的屬性集［6］。

圖3　傳統(tǒng)建筑柱子

圖4　在ArchiCAD中添加用戶定義屬性集

圖5　DDS中屬性確認(rèn)

對于傳統(tǒng)建筑構(gòu)件而言，這些屬于地方特有的信息數(shù)據(jù)，所有在此項目中對于各傳統(tǒng)建筑構(gòu)件來講需要自定義了它們各自屬性集及其中的相關(guān)屬性。

4.2傳統(tǒng)構(gòu)件及屬性集的選擇

本文中作者選用了一個傳統(tǒng)建筑的柱子作為對象，該柱子如圖3所示。在分別對該柱子進(jìn)行參數(shù)化建模后，在三個BIM系統(tǒng)中分別添加表1中的IFC屬性集。由于目前利用IFC文件不能在各BIM系統(tǒng)中傳遞參數(shù)化模型，在表1中的Description部分輸入了含有參數(shù)化關(guān)系meta文件［4］，希望在接下來的研究中通過該meta文件來傳遞參數(shù)化關(guān)系。此外，表1還包括了該柱的名字和各尺寸的默認(rèn)值。

4.3屬性集的交換

4.3.1ArchiCAD測試

（1）在ArchiCAD中為該構(gòu)件添加上述屬性集。在ArchiCAD的IFC選項中，可以直接方便地添加用戶自定義屬性集和各屬性。添加方法如圖4所示。

（2）添加后生成一個帶有該屬性集的IFC文件。在一個IFC瀏覽器DDS中確認(rèn)屬性，如圖5所示。

（3）將該IFC文件重新導(dǎo)入A rchiCAD中確認(rèn)其屬性，如圖6所示。

（4）將上述IFC文件分別導(dǎo)入digital project和Revit確認(rèn)屬性信息傳遞，結(jié)果如圖11所示。

4.3.2Digital Project測試

在Digital Project中添加用戶自定義屬性集需要依靠一個XML文件作為“字典”。該XML的結(jié)構(gòu)組織見圖7。對于該構(gòu)件，XML的部分編碼如圖8所示。

該XML定義完成后添加到digital project中，生成的屬性集如圖9所示。

4.3.3Revit測試

在Revit中為該構(gòu)件添加上述屬性集，如圖10所示。

4.4測試結(jié)果分析

在digital project和Revit中生成構(gòu)件屬性集后，按照和ArchiCAD同樣的步驟進(jìn)行測試，最終測試結(jié)果如圖11所示。表2-4分析匯總了上述三種BIM軟件系統(tǒng)的測試結(jié)果。

圖6　IFC文件導(dǎo)入ArchiCAD

圖8　部分XM L編碼

圖7　digital project屬性添加XM L結(jié)構(gòu)

圖9　digital project中生成屬性集

圖10　Revit中生成屬性集

圖11　用戶定義屬性集數(shù)據(jù)交換結(jié)果

表2　ArchiCAD測試結(jié)果

表3　Digital Project測試結(jié)果

表4　Revit測試結(jié)果

5　結(jié)論

信息是BIM技術(shù)最為核心的部分。在各個BIM系統(tǒng)中信息的存儲和交換是BIM技術(shù)一直在努力解決的問題。該問題如果能夠得到很好地解決，就可以充分發(fā)揮各BIM系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)從而提高整個建筑業(yè)的生產(chǎn)效率。IFC作為目前唯一的建筑業(yè)內(nèi)公認(rèn)的國際標(biāo)準(zhǔn)，雖然在現(xiàn)階段還存在著各種各樣不同（刪除）的問題，但是在數(shù)據(jù)存儲和交換方面的巨大潛力越來越被人們所認(rèn)可。隨著IFC技術(shù)的發(fā)展，相信相關(guān)研究和支持也會越來越完善。明年初將正式推出的IFC2x4版本是一個革命性的更新，在該版本中將定義專門的IFC屬性集來存儲和交換物體的參數(shù)化信息。

本文中作者總體介紹了韓國目前正在進(jìn)行的基于開放性BIM技術(shù)的新韓屋數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)的情況。在該系統(tǒng)的建設(shè)過程中，IFC標(biāo)準(zhǔn)的利用為最關(guān)鍵的部分。由于基于物體的參數(shù)化模型是該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要對象部分，而IFC目前還不支持不同BIM系統(tǒng)之間參數(shù)化模型的交換，作者通過把參數(shù)化關(guān)系輸入IFC的屬性集然后通過屬性集的交換來傳遞不同BIM系統(tǒng)之間的參數(shù)化關(guān)系。該新型韓屋數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)涉及三個主要的BIM軟件系統(tǒng)：ArchiCAD、digital project以及Revit。本文通過對三個系統(tǒng)的IFC自定義屬性添加方法進(jìn)行了研究并測試了系統(tǒng)間的互換性能，對于該新型韓屋數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中各BIM系統(tǒng)的兼容性的研究提供了重要依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

［1］陳越.中國古建筑的參數(shù)化設(shè)計初探，涼山大學(xué)學(xué)報，2002

［2］陳越.基于GDL技術(shù)的清代官式建筑大木作的三維參數(shù)化設(shè)計，重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008

［3］buildingSMART.Alliance http：／／www.buildingsmart.com／

［4］CHUCK Eastman.BIM Handbook，2008，pp.53，78

［5］Jeongsam Yang.Soonhung Han2，Joonmyun Cho，An XML-Based Macro Data Representation for a Parametric CAD Model Exchange，Computer-Aided Design，2008

［6］韓國傳統(tǒng)房屋三維數(shù)據(jù)庫的建立項目

［7］buildingSMART.IFC 2x Property Set Development Guide，2001

【中圖分類號】TU202；TP391

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【文章編號】1674－7461（2010）03－0033－07

【作者簡介】靳金，男，碩士。主要研究方向：BIM數(shù)據(jù)交換，基于BIM的參數(shù)化設(shè)計及能量分析。2008年創(chuàng)辦了中國BIM門戶網(wǎng)站。E-mail：jinjin4028＠gmail.com黃錳鋼，男，結(jié)構(gòu)工程專業(yè)博士。主要研究方向：BIM技術(shù)在土木結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用和基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的BIM軟件開發(fā)。2008年創(chuàng)辦了中國BIM門戶網(wǎng)站。E-mail：huangbiz＠gmail.com

In formation Exchange Study of Traditional Building Database Establishment Based on Open BIM Technology

Jin Jin1，Huang Menggang2
（1.Architecture Dept.Kyunghee University，Seoul，Korea；2.School of Civil and Environmental Engineering，Yonsei University，Seoul，Korea）

Abstract：With the rapid development of computer aided technology and destruction of traditional buildings，using computer technology for digital protection of traditional buildings shows its superiority and necessity.However，most related researches are carrying out by certain software currently，it has serious limitations.In this paper，the authors introduced the establishment of traditional building database based on open BIM technology which is carrying out in South Korea，emphasized the information exchange part by IFC property set in this project，because there are great similarities between China and South Korea on traditional buildings，It is hopeful to provide some suggestions and methods to the related works.

Key Words：Open BIM；Digital Protection；IFC Property Set；Information Exchange