基于IFC的水电工程BIM体系结构和扩展方法探究(2)

1、基于IFC的水电工程BIM体系结构和扩展方法探究(2)IFC 模型结构由 4 个层次组成。第一层是资源层，提供资源相关定义，可供高层次调用。第二层是核心层，提供建筑工程核心数据定义，包括一个内核模块和控制、产品和过程等三个扩展模块。第三层是共享层，定义了多个专业领域共同的概念和对象。第四层是领域层，为建筑工程各专业领域提供相应定义。IFC 采用实体;作为数据定义的基本元素，通过实体的实例组成信息模型。IFC 定义包括实体（Entity）、类型（Type）、函数（Function）、规则（Rule）、属性集（Property）、数量集（Quantity）等六大类。最新的 IFC4 定义了 170

2、8 个各类实体，如表 1 所示。为适应 AEC 领域的复杂性，支持其他领域的应用扩展，IFC 提供了三种扩展方式：（1）通过 IfcBuildingElementProxy 扩展，即通过实例化通用实体 IfcBuildingElementProxy 的方式描述 IFC 中未定义的对象。（2）扩展实体定义，即通过修改或新增 IFC标准中的实体定义及实体间的层级关系和关联关系，扩展 IFC 的描述范围。（3）扩展属性集，即通过修改或新增 IFC 标准中的属性集，提升实体描述的精细度。1.2 IFC 国内外研究现状。目前，国内外 IFC 研究主要集中于 IFC 模型解析、信息提取和集成、IFC 信息

3、交换等方面。随着 BIM 应用范围的不断拓展，IFC 扩展逐渐成为研究热点之一。这些研究有针对建筑领域中不同专业的应用，如结构分析、施工管理等；也有针对其他不同领域的应用，如铁路、公路领域等。刘照球等3根据 PKPM 和 PKCAD 等结构分析软件的需求，扩充了几何信息、荷载信息和结构分析模型。曹国等4新增了配筋边和配筋段两类实体解决配筋截面信息表达问题。邓雪原等5研究了基于 IFC的建筑结构模型自动生成方法，并提出了 IFC 描述结构分析信息所存在的问题及改进策略。陈立春等6-7研究了基于 ESPRESS-G 视图的 IFC 扩展方法，提出了基于 IFC 标准的电网工程信息模型数据的校验方法

4、。满庆鹏等8将 BIM 分为过程、资源、成本三大类信息，提出了一套基于 IFC 的建筑施工信息组织与表达方法。清华大学王勇9-10、马智亮等11-12通过梳理施工领域涉及的相关规范、规程，新增了包括成本管理、进度管理、质量管理、施工安全、绿色施工等 5 个子领域，扩展了建筑施工 IFC 实体 91 个、IFC 属性集 126 条，完成了我国建筑施工管理 IFC 数据描述标准的编制。Lee 等13针对路桥隧的构件与关联关系，从粗到细分层扩展了空间（Spatial Element）和物理（PhysicalElement）两套实体。Cho 等14针对韩国道路工程排水系统的相关需求，扩展了 IFC 的

5、实体和属性集定义。近几年我国铁路 BIM 联盟与buildingSMART 合作，启动了 IFC Rail 扩展项目，旨在将中国铁路 BIM 标准体系中的铁路工程信息模型数据存储标准纳入到国际 IFC 标准中。该项目15通过动态与静态扩展，将 IFC 表达的铁路工程实体分为空间结构单元、构件、零件、组合件 5类，形成了各个专业领域的铁路工程信息模型。1.3 IFC 在水电领域的应用。近年来，水电工程领域也开始引入 BIM 技术，其实施应用主要由 Autodesk、Dassualt 和 Bentley三家软件厂商提供。苗倩16应用 Navisworks 软件及其API实现了水电工程仿真信息的可视

6、化查询。林伟等17综合使用 Civil 3D、Revit、InfrastructureModeler 和 Navisworks 等软件，将 BIM 技术应用于水电工程施工组织设计中。张志伟等18研究了针对全生命期管理的水电工程信息模型创建方法，并以实际工程为例进行了验证。华嘉成等19针对变电站工程，扩展了 IFC4 电气领域的数据标准，并在上海交大SJTUBIM平台上验证了数字化移交的可行性。李宁等20-21在不增加 IFC 实体的情况下实现了混凝土坝、分部分项、工程量、资源和进度信息与 IFC 已有定义之间的对应，建立了混凝土坝施工仿真模型。然而，水电行业尚未见到对水电工程信息模型体系结构及

7、标准的系统性研究，IFC 的应用还很初步，信息的存储与共享仍处于点对点;的状态，难以实现全生命期的信息集成管理。目前，主流的 BIM 软件均支持 IFC 的导入导出。由于水电工程中很多特殊构件和信息在 IFC 中缺少实体定义和信息表达，在应用 BIM 软件的过程中，导出的 IFC 模型会产生大量的信息丢失或误差。当前的解决方法是将缺少或难以表达的水电工程实体与 IFC 中的已有建筑实体建立对应关系，导出 IFC 时则多以 IfcBuildingElementProxy 表达。然而，这种方法虽然可以描述部分水电工程实体和信息，但无法描述水电工程特有的关系信息。而且，直接采用 IFC 原有的属性集或自定义属性集描述水电工程信息，由于水电实体与建筑实体的差异，使信息误差无法根本解决，