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

1、 第2卷 第3期 2010年9月V o.l 2 N o .3Sep .2010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B I M 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

2、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BI M;数字化保护;IFC 属性集;信息互换性中图分类号 TU 202;T P391 文献标志码 A 文章编号 1674-7461(201003-0033-07作者简介 靳金,男,硕士。主要研究方向:B I M 数据交换,基于BI M 的参数化设计及能量分析。2008年创办了中国B I M门户网站。E m a i:l ji n ji n4028gm a i.l com黄锰钢,男,结构工程专业博士。主要研究方向:B I M 技术在土木结构工程中的应用和基于IFC 标准的BI M 软件开发。2008年创办了中国BI M 门户网站

3、。E m a i:l huangbiz gm ai.l co m1 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,BI M (Buil d ing I nfor m ati o n Modeli n g技术发展迅速,各种基于BI M 技术

4、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Archi C AD 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BI M 系统的研究,而BI M 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BI M 的对传统建筑进行保护的方法。2 开放性BI M开放性B I M (Open B I M ,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bu ildingSMART 组织3开发的I FC 数据

5、模型是一个中立的,公开的,可以被B I M 系统所使用的格式。本项目就是基于I FC 这一公开的数据模型来进行的。目前基于开放性B I M 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I FC 标准的支持参差不齐,基于I FC 标准的数据交换还存在各种各样的问题。B I M 模型的数据存储和交换主要依靠I FC 及其属性集来完成,但是各软件对于I FC 属性集和属性集在各B I M 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I FC 属性集的添加和交换进行了研究。(2I FC 目前版本I FC2x3不支持模型的参数化关系在各BI M 系统中的传递。由于各B I M

6、 系统34B I M技术专辑对物体的定义方式不同,造成了B I M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m acro方法的X M L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BI M设计系统,分别为Graphisoft公司的A r ch i C AD,Gehry Techno l o g i e s公司的digita l pro je

7、ct以及Autodesk公司的R ev it。三个B I M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B I M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I FC用户定义属性并测试了这些信息在三个BI M 系统之间的互换性情况。基于开放性BI M 技术的传统建筑数据库建设中的信息交换研究354 属性集的数据交换 4.1 属性集I FC 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,bu ild i n gS MART 组织又定

8、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I FC 的数据结构中。属性集又分为两种,一种是bu ildingSMART 组织定义的I FC 的一些基本属性集。比如对于I FCw a ll 来讲,buildi n gS MART 组织定义了I FCw allco mm on 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B I M 系统需要在接下来其他B I M 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I

9、FC 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图3 传统建筑柱子些个体的信息属性。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bu il d i n gS MART 组织申请成为一个地区共同的标准的属性集6。表1 用户定义属性表C o mm on Prop ertiesNa m eV al ueDescri pti onN a

10、m eCo l umn1Descri pti on1H aBu_w i d t h1>=200AND S angBu _w i d t h1>=200,IF H a Bu _w i d t h2="Nu ll"than H aBu _w i dth1=H aBu _w i d t h2,I F SangBu _w i d t h2="Nu ll"than SangBu _w i d t h1=SangB u_w idth2,I F S angBu_SuJang_w i d t h2="NU ll"than S angBu_

11、SuJang_w i d t h1=SangB u_Su Jang_w i d t h2Descri pti on2IF H aBu_w i dth1=S angBu_w i dth1than"Na m e"="S i m p le C ol umn ",IFH aBu_w i d t h1>SangBu _w i d t h1than "Nam e"="M i nH eu l R i m C ol umn ",I F H aBu_w i d t h1>=500AND S angBu_w i dth1&

12、gt;=500t han S angBu_SuJang_w i d t h1=SangBu _w i d t h1*2/3Tot al Lenqth 1000L H aBu_w i dth1200T1x H aBu_w i dth1200T1y SangB u_w idt h1200T2x SangB u_w idt h2200T2y SangB u_Su Jang_w i d t h160Thx SangB u_Su Jang_w i d t h260Thy SangB u_Su Jang_height 200hUn itmmDri ved PropertyNa m eV al ueDesc

13、ri pti on SangB u_Sub _w i d t h1(SangBu _w idt h1 SangBu _Su J ang_w i dth1/2(T2x Thx/2SangB u_Sub _w i d t h2(SangBu _w idt h2 SangBu _Su J ang_w i dth2/2(T2y Thy/236B I M 技术专辑 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

14、数化建模后,在三个BI M 系统中分别添加表1中的I FC 属性集。由于目前利用I FC 文件不能在各BI M 系统中传递参数化模型,在表1中的Descri p tion 部分输入了含有参数化关系m eta 文件4,希望在接下来的研究中通过该m eta 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4.3.1 A rch i C AD 测试(1在Archi C AD 中为该构件添加上述属性集。在A rch i C AD 的I FC 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I FC 文件。在

15、一个I FC 浏览器DDS 中确认属性,如图5所示。(3将该I FC 文件重新导入A rch i C AD 中确认其属性,如图6所示。(4将上述I FC 文件分别导入dig ita l pro j e ct 和Rev it 确认属性信息传递,结果如图11所示。基于开放性BI M 技术的传统建筑数据库建设中的信息交换研究37图6 I FC 文件导入A rch iCAD 图8 部分X M L 编码4.3.2 D ig ita lPro ject 测试在D ig ita lPro j e ct中添加用户自定义属性集需要图7 digital project 属性添加XML 结构依靠一个XM L 文件作

16、为!字典。该X M L 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dig ita l pro j e ct 中,生成的属性集如图9所示。4.3.3 R ev it 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dig ita l project 和R ev it 中生成构件属性集后,按照和A rch i C AD 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B I M 软件系统的测试结果。38 BI 技 术 专 辑 M 基于开放性 BI 技术的传统建筑数据库建设中的信息交换研究 M 表 2

17、 A rch iCAD 测试结果 IFC # 基本属性集添加可能 # 用户定义属性集添加可能 A rch i AD C 几何分析和问题 # 使用 C reate N ew P roperty命 令添加新的属性集 时, 属性 值的字数限制为 511个 # 所以信息可以传递 # 只能输入几何信息 # 属 性 信息 输 入 不 可能 I port in( 几何、 m 属性信息传递 S /W A rchiCA D D ig ital Project R ev it 39 # 属性信息可以传递 # 属 性 集 名字 添 加 不可能 表 3 D ig ital P roject测试结果 IFC # 基本属

18、性集添加可能 D igital Project 几何分析和问题 # 用户定义属性集添加不可能 # 添加新的属性集时, 属性值 的字数限制为 255个 # 所以信息可以传递 # 只能输入几何信息 # 不能输入属性信息 I port in( 几何、 m 属性信息传递 S /W A rchiCA D D ig ital Project R ev it # 属性信息传递可能 # I 变化后不 能 FC 传递信息 表 4 Revit测试结果 IFC # 基本属性集添加可能 # 用户定义属性集添加不可能 I port in( 几何、 m 属性信息传递 S /W A rchiCA D # 所以信息可以传递

19、D ig ital Project # 只能输入几何信息 # 不能输入属性信息 R ev it # 只能确认几何信息 R ev it 几何分析和问题 5 结论 信息是 B I 技 术 最 为核 心 的 部 分。 在各 个 M B I 系统中信息的存 储和交换是 B I 技术一直在 M M 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 B I 系统优点从而提高整个 M 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

20、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 B I 技术 的新 韩屋 数据 库 系统 建 M 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 B I 系 统 之 间参 数 化 模型 的 交 M 换 , 作者 通过把 参数 化关

21、 系输 入 IFC的属 性集 然 后通过属性 集的 交换 来传 递 不同 B I 系 统之 间 M 的参数化 关系 。该 新型 韩屋 数 据库 系 统 涉及 三 个主 要的 B I 软 件 系 统: A rch iCAD、d ig ital pro M ject以及 R ev it 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 B I M 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

22、 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 buildingS ART. A lliance http: / /www. bu ildings art com / M m . 4 CHUCK E astm an. BI H andbook 2008, pp. 53, 78 M , 5 Jeong sa Y ang m . Soonhung H an2, Joonmyun Cho , An XM L Based M acro D ata R epresentation for a P ara etr ic m CAD

23、M ode l Ex change Co puter A ided D esign, 2008 , m 6 韩国传统房屋三维数据库的 建立项目 7 buildingS ART. IFC 2x P roperty Se t D eve lopm ent Gu ide M , 2001 (下转第 110页 110 7 (財 日本建設情報総合 行 业 发 展 ( JAC I . sfc / p21共 C < 目指 > ; . 建築 研 究, 2009年 1 月, NO. 18 22 利用 BI 实现设计流程再造 M 13 高垣 徹 + , BD Cad0 活 用, 建 築雑 誌 Cad的

24、灵活运用 14 大成建設株式会 社. 5 6 7 8 N e t( , . / 概要 # 機 能 一覧 N /O L . ( 2010 4 10 http: / /www. tai se . co jp /M ungoB lobs/923 /248 /09040901 pdf i . . 统概要和功能一览 15 能勢浩三. 設計施工 1 2 3 4 IC T < 利用> ? 生産性向 上 0取組 , 建築 研究, 2010年 1月, NO. 39 42 设计施工中利用信息技术提高生产品质的方法 16 王 静. ! 十一 五 勘察 设计 企业信 息化 关键技 术研 究. SOA 技术

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28、based Collaborative M anagem ent of Investigation & D esign in Japan Dong Jianfeng L iang X iao , (CABR T echnology CO. , LTD, B eijing 100013, China Abstract Data based co llaborat iv e m anage ent of in vestig at io n& desig n started earlier in Japan. Th is paper : m in troduced its curre

29、nt situation and fu ture cha llenge from CAD exchange standard B I based co llaborat iv e design , M and lifecycle data sharing In com par ison w ith Ch in ese situation w e g ive out som e suggestions about how to i . , m prove our co llaborat iv e m anage ent from data standardization and infor at

30、 io n system. m m K ey W ords Invest ig at ion & Design SOA; E Japan; Co lla boration; CAD; S tandard izatio n B I ; L ifecyc le : ; ; M ( 上接第 39页 Inform ation Exchange Study of T raditional Build ing Database E stablishm ent Based on Open BIM Technology Jin Jin , H uang M enggang 1 2 ( 1 A rchitecture Dep t. K yunghee University, Seoul, K