基于开放性BIM技术的传统建筑数据库建设中的信息交换研究

靳 金黄锰钢

（1.庆熙大学建筑系，韩国；2.延世大学土木系，韩国）

基于开放性BIM技术的传统建筑数据库建设中的信息交换研究

靳 金1黄锰钢2

（1.庆熙大学建筑系，韩国；2.延世大学土木系，韩国）

【摘 要】随着计算机技术的高速发展和各地传统建筑的破坏，计算机技术的应用在对传统建筑进行数字化保护以及方便现代建筑师设计方面展示了其优越性和必要性。然而目前大多数相关研究都是依赖于某种软件进行，这样就存在很大的局限性。本文对韩国正在进行的基于开放性BIM技术的传统建筑数据库的建设进行了介绍。作者着重介绍了该项目中利用IFC属性集进行信息交换的部分，由于我国的传统建筑和韩国传统建筑存在很多的相似性，希望能对我国的相关研究提供一些建议和方法。

【关键词】开放性BIM；数字化保护；IFC属性集；信息互换性

1　引言

计算机辅助技术的高速发展给现代建筑领域的建筑师们带来了很大的便利，建筑师们可以依据自己的经验与喜好，利用计算机辅助技术构建出形态各异的建筑，从而构成了一个个现代化城市。然而传统建筑对于中国、韩国以及很多国家来讲具有特殊的意义，虽然它们不如现代建筑那样气势磅礴，但它们代表了一种文化、一种历史。然而由于传统建筑营造复杂，结构精细且固定，现有的计算机辅助技术还远远不能满足设计师对于这方面的要求［1］。

近些年来，BIM（Building Information Modeling）技术发展迅速，各种基于BIM技术对传统建筑进行设计和保护的研究也是层出不穷，比如重庆大学的学生利用ArchiCAD的参数化建模工具GDL技术建立的一套清代官式建筑大木作的模型等［2］。但是这些研究大多都是针对于某种BIM系统的研究，而BIM技术的很大一个特点就是各计算机辅助系统之间合作以利用各系统优势来产生最大的利益。本文通过介绍韩国正在进行的传统建筑新韩屋数据库系统的建设，探讨了基于开放性BIM的对传统建筑进行保护的方法。

2　开放性BIM

开放性BIM（Open BIM），指的是数据利用不依赖于某种软件或者格式进行的数据管理和模型方法。目前由buildingSMART组织［3］开发的IFC数据模型是一个中立的，公开的，可以被BIM系统所使用的格式。本项目就是基于IFC这一公开的数据模型来进行的。目前基于开放性BIM对传统建筑进行设计和保护主要存在以下两方面的问题。

（1）各软件对IFC标准的支持参差不齐，基于IFC标准的数据交换还存在各种各样的问题。BIM模型的数据存储和交换主要依靠IFC及其属性集来完成，但是各软件对于IFC属性集和属性集在各BIM系统间交换的支持都不同，本文重点对针对于传统建筑构件的IFC属性集的添加和交换进行了研究。

（2）IFC目前版本IFC2x3不支持模型的参数化关系在各BIM系统中的传递。由于各BIM系统对物体的定义方式不同，造成了BIM系统中创建的参数化模型不能互相交换利用［4］。在韩国传统建筑数据库项目中利用基于macro方法的XML技术解决这一问题［5］。

3　韩国传统建筑数据库介绍

图1为韩国传统建筑数据库建设概念图。在该总体概念图中，韩屋信息综合浏览器是关键。该浏览器建成后，用户可以在网络上通过这个浏览器下载获得自己需要的传统建筑构件和相关信息。图2是该浏览器用户界面的主要构成。该系统中主要包括三个BIM设计系统，分别为Graphisoft公司的ArchiCAD，Gehry Technologies公司的digital project以及Autodesk公司的Revit。三个BIM系统之间的信息交换尤为重要。

为了提供传统建筑构件数据库的基本构件，首先需要在BIM系统中对这些传统构件进行参数化建模，本文中作者对选取一个传统建筑构件，对其进行参数化建模，添加该构件的IFC用户定义属性并测试了这些信息在三个BIM系统之间的互换性情况。

4　属性集的数据交换

4.1属性集

IFC数据模型利用EXPRESS语言定义了其基本的模型标准组织，但是模型所包含的信息是各种各样的。为了避免该数据模型过于繁琐，buildingSMART组织又定义了Property Set（以下称属性集）来存储和传递一些个别需要的信息，如果模型不需要这些信息的话便可以不去激活这些属性集从而这些信息就不会出现在IFC的数据结构中。属性集又分为两种，一种是buildingSMART组织定义的IFC的一些基本属性集。比如对于IFCwall来讲，buildingSMART组织定义了IFCwallcommon这个属性集，其中定义的属性包括定义该墙是内墙还是外墙的属性。这些属性都是全世界通用或常出现的一些共同属性，如果BIM系统需要在接下来其他BIM系统中传统这些属性信息便可以定义这些属性值，而这些属性可以通过IFC数据模型来存储和交换。但是由于各国家地区有各自的规范、特点，这些基本属性集不可能定义全部的建筑信息属性，这就需要用户自己去定义一些属性集来存储和交换一些个体的信息属性。

对于属性集的定义，应遵循以下步骤：a.查找原来已定义好的属性集，如果有已经定义好的对应的属性集，就应该使用这些相应的属性集，没有相对应的定义好的属性集就需要用户自定义属性集。b.自己定义的属性集可以向buildingSMART组织申请成为一个地区共同的标准的属性集［6］。

图3　传统建筑柱子

图4　在ArchiCAD中添加用户定义属性集

图5　DDS中属性确认

对于传统建筑构件而言，这些属于地方特有的信息数据，所有在此项目中对于各传统建筑构件来讲需要自定义了它们各自属性集及其中的相关属性。

4.2传统构件及属性集的选择

本文中作者选用了一个传统建筑的柱子作为对象，该柱子如图3所示。在分别对该柱子进行参数化建模后，在三个BIM系统中分别添加表1中的IFC属性集。由于目前利用IFC文件不能在各BIM系统中传递参数化模型，在表1中的Description部分输入了含有参数化关系meta文件［4］，希望在接下来的研究中通过该meta文件来传递参数化关系。此外，表1还包括了该柱的名字和各尺寸的默认值。

4.3属性集的交换

4.3.1ArchiCAD测试

（1）在ArchiCAD中为该构件添加上述属性集。在ArchiCAD的IFC选项中，可以直接方便地添加用户自定义属性集和各属性。添加方法如图4所示。

（2）添加后生成一个带有该属性集的IFC文件。在一个IFC浏览器DDS中确认属性，如图5所示。

（3）将该IFC文件重新导入A rchiCAD中确认其属性，如图6所示。

（4）将上述IFC文件分别导入digital project和Revit确认属性信息传递，结果如图11所示。

4.3.2Digital Project测试

在Digital Project中添加用户自定义属性集需要依靠一个XML文件作为“字典”。该XML的结构组织见图7。对于该构件，XML的部分编码如图8所示。

该XML定义完成后添加到digital project中，生成的属性集如图9所示。

4.3.3Revit测试

在Revit中为该构件添加上述属性集，如图10所示。

4.4测试结果分析

在digital project和Revit中生成构件属性集后，按照和ArchiCAD同样的步骤进行测试，最终测试结果如图11所示。表2-4分析汇总了上述三种BIM软件系统的测试结果。

图6　IFC文件导入ArchiCAD

图8　部分XM L编码

图7　digital project属性添加XM L结构

图9　digital project中生成属性集

图10　Revit中生成属性集

图11　用户定义属性集数据交换结果

表2　ArchiCAD测试结果

表3　Digital Project测试结果

表4　Revit测试结果

5　结论

信息是BIM技术最为核心的部分。在各个BIM系统中信息的存储和交换是BIM技术一直在努力解决的问题。该问题如果能够得到很好地解决，就可以充分发挥各BIM系统优点从而提高整个建筑业的生产效率。IFC作为目前唯一的建筑业内公认的国际标准，虽然在现阶段还存在着各种各样不同（删除）的问题，但是在数据存储和交换方面的巨大潜力越来越被人们所认可。随着IFC技术的发展，相信相关研究和支持也会越来越完善。明年初将正式推出的IFC2x4版本是一个革命性的更新，在该版本中将定义专门的IFC属性集来存储和交换物体的参数化信息。

本文中作者总体介绍了韩国目前正在进行的基于开放性BIM技术的新韩屋数据库系统建设的情况。在该系统的建设过程中，IFC标准的利用为最关键的部分。由于基于物体的参数化模型是该数据库系统的主要对象部分，而IFC目前还不支持不同BIM系统之间参数化模型的交换，作者通过把参数化关系输入IFC的属性集然后通过属性集的交换来传递不同BIM系统之间的参数化关系。该新型韩屋数据库系统涉及三个主要的BIM软件系统：ArchiCAD、digital project以及Revit。本文通过对三个系统的IFC自定义属性添加方法进行了研究并测试了系统间的互换性能，对于该新型韩屋数据库系统中各BIM系统的兼容性的研究提供了重要依据。

参考文献

［1］陈越.中国古建筑的参数化设计初探，凉山大学学报，2002

［2］陈越.基于GDL技术的清代官式建筑大木作的三维参数化设计，重庆大学硕士学位论文，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］韩国传统房屋三维数据库的建立项目

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

【中图分类号】TU202；TP391

【文献标志码】A

【文章编号】1674－7461（2010）03－0033－07

【作者简介】靳金，男，硕士。主要研究方向：BIM数据交换，基于BIM的参数化设计及能量分析。2008年创办了中国BIM门户网站。E-mail：jinjin4028＠gmail.com黄锰钢，男，结构工程专业博士。主要研究方向：BIM技术在土木结构工程中的应用和基于IFC标准的BIM软件开发。2008年创办了中国BIM门户网站。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