从BIM到GIS（高级）| IFC LOD 200转LOD 3 CityGML
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1、前言
本示例演示了将更复杂的LOD 200 IFC模型高级转换为LOD3 CityGML文档的方法。输出结果为LOD2和LOD3表示的Riverside Building数据。
2、详细步骤
2.1下载数据
本练习将使用DC Riverside Building LOD 100 IFC以及DC Riverside Building ARCH 200 IFC数据文件，在开始之前，请从Vectorworks网站下载LOD_100数据和LOD_200数据（文末有链接）。
2.2读取数据
在本示例中，将使用Revit读模块用于读取LOD 200 IFC数据。这种方法的优势在于，该读模块提供了“具有层次结构的建筑元素”的参数选项，该选项可组合并公开建筑元素的属性，使用户可以更轻松地将Revit读模块读取的几何要素写入GIS之类的表示形式，例如CityGML文件格式。
具体操作为，将Autodesk Revit读模块添加到空白工作区，然后浏览并选择DC_Riverside_Bldg-ARCH-LOD_200.ifc数据集作为输入数据集。在参数设置中，确保将Revit Data View设置为“具有层次结构的建筑元素”选项即可。
AutoDesk Revit 读模块参数设置
在之后的弹窗中，请选择BuildingColumnStair，BuildingElementProxy，Door，Member，Opening，Slab，StairFlight，Wall和Window作为您要读取的要素类型。您的工作区界面上应该具有以上九种要素类型。
2.3按CityGML要素类型分组
了解CityCML格式文档的特定要素类型对应了IFC模型的哪些建筑元素或层是十分必要的。有时，一个CityGML要素类型对应了多个建筑物元素，在这种情况下，将它们通过公共ID进行合并，它们就可以一起汇集到同一要素类型。而由于IFC数据的元素ID不能作为有效的GML ID，因此我们将为每个要素创建新的GML ID。此外，每个要素还要具备一个属性，可以使要素通过该属性与其父类的GML ID（建筑物要素类型）结合起来。
具体操作为，在工作区界面上添加AttributeCreator转换器，并将其连接到StairFlight和BuildingElementProxy要素类型。在参数设置中，将_BldgInstallations作为“转换器名称”，然后创建一个名为feature_type的新属性，并为其赋值为BuildingInstallation，创建一个名为parent_name的新属性，并为其赋值为dc_riverside_building，最后，创建一个名为_uuid的新属性，并将其赋值为gml_ @ UUID（）
使用AttributeCreator创建三个新属性
复制AttributeCreator转换器，并将其连接到BuildingColumn和Member要素类型。在参数设置中，将_BldgParts作为“转换器名称”，然后将feature_type的值更改为BuildingPart。
再复制AttributeCreator三遍，并按如下所示进行参数设置：
目前，Opening要素类型暂时保持未连接状态。
每种要素类型的AttributeCreator参数和连接
2.4缩放并创建坐标系
该模型当前以毫米为单位，我们需要先将其单位缩放为米。具体操作为，在工作区界面上添加一个Scaler转换器，并将其与所有AttributeCreators进行连接，在参数设置中，将X，Y和Z设置为0.001。
虽然IFC数据中并没有存储坐标系信息，但我们仍能够使用LocalCoordinateSystemSetter转换器通过自动生成局部参考系（AZMEA）来标记所有要素。具体操作为，将LocalCoordinateSystemSetter添加到工作区界面，并将其连接到Scaler转换器，在参数中，设置以下内容：
原点XY的LocalCoordinateSystemSetter参数
最后，按需求更改坐标系。具体操作为，将CsmapReprojector转换器添加到工作区，并将其连接到LocalCoordinateSystemSetter。在参数设置中，将“目标坐标系”设置为EPSG：2248，并将“垂直处理”设置为“相对于椭圆体或地心的高度”。
2.5创建建筑物要素类型
IFC模型的层次结构通常比CityGML格式文档的层次结构更为复杂。在此示例中，我们以简化的方式组装CityGML模型，除了Opening之外，所有建筑元素都是建筑要素类型的子元素。
具体操作为，将Industry Foundation Class STEP文件（IFC）读模块添加到工作区，然后浏览并选择DC_Riverside_Bldg-LOD_100.ifc作为输入数据集。在参数中，将“读取IfcSpace几何形状”选项设置为“是”，而在随后的“选择要素类型”对话框中，仅选择IfcSpace和IfcSlab。
IFC读模块参数；将Read IfcSpace Geometry设置为Yes
接下来，我们需要创建一个格网。具体操作为，在工作区添加一个Triangulator转换器，并将其连接到IfcSpace和IfcSlab要素类型，在参数设置中，确保将“汇总处理”设置为“分解”。之后，将MeshMerger转换器添加到工作区，并将其连接到Triangulator上的TINSurface输出端口即可。
将Triangulator连接到IfcSlab和IfcSpace，将MeshMerger连接到TINSurface输出端口
2.6创建CityGML属性
由于可以从CityGML_feature_types.xml文件中直接导入所有要素类型架构，所以我们无需创建每一个CityGML要素类型。CityGML_feature_types.xml文件可以在Safe FME安装的XML文件夹中找到，要创建CityGML文档，设置有效的几何形状，要素角色以及每个要素的细节级别是十分重要的。我们必须将几何角色设置为几何上的特征，而CityGML写模块将使用该特征来为要素创建正确并有效的几何。而要素角色和细节级别将被设置为属性。
具体操作为，将CityGMLGeometrySetter自定义转换器添加到工作区，并将其连接到MeshMerger。该自定义转换器可创建遵循严格命名规则的CityGML要素角色和细节级别属性。使用该转换器可以防止由于区分大小写产生的错别字，在参数设置中，将CityGML Lod Name设置为lod2Solid，然后将Feature Role设置为cityObjectMember。
之后，添加AttributeCreator到工作区，并将其与CityGMLGeometrySetter进行连接，在参数设置中，创建以下属性：
2.7将建筑物要素写入CityGML
突出显示并复制Scaler，LocalCoordinateSystemSetter和CsmapReprojector转换器，并将Scaler_2与IfcSpace和IfcSlab工作流中的AttributeCreator转换器进行连接。
之后，将CityGML写模块添加到工作区，然后选择要保存的文件夹位置，将文件命名为riverside_lod3.gml，然后将“特征类型定义”设置为“自动”，并默认其余参数设置，点击确定。接下来，在弹出的“要素类型”窗口中，将“要素类型名称”更改为“building”，设置好后，将写模块连接到CsmapReprojector_2即可。
在CityGML中创建建筑物的工作流程
2.8挂接父类gml_id
接下来，将建筑物元素与建筑物进行挂接。具体操作为，将FeatureMerger转换器添加到工作区，将Building Elements工作流中的CsmapReprojector转换器连接到Requestor输入端口，然后将IfcSpace和IfcSlab工作流中的AttributeCreator连接到Supplier输入端口。
将Revit 读模块和IFC读模块工作流汇入FeatureMerger
在参数设置中，将挂接选项中的“Requestor”设置为parent_name，然后将“Supplier”设置为gml_name。之后，将属性累积模式设置为Prefix Supplier，然后设置前缀为suppl_。
FeatureMerger参数；挂接parent_name和gml_name，并将Prefix设置为suppl_
2.9保留和新建属性
当前我们的数据带有许多不需要读取的属性，我们需要进行选择性的保留。具体操作为，将AttributeKeeper转换器添加到工作区，并将其连接到FeatureMerger上的合并输出端口，然后仅选择以下属性予以保留：
- _uuid
- Element_id
- element_parent_id
- feature_type
- name
- Peset_SlabCommon.IsExternal
- suppl_gml_name
AttributeKeeper参数
之后，将AttributeCreator添加到工作区并将其连接到AttributeKeeper，在AttributeCreator参数中设置以下内容：
2.10 属性过滤
所有要素都已经接收到对应的CityGML属性，现在我们需要根据要素类型来设置样式，使用AttributeFilter转换器分离出要素类型。具体操作为，先将AttributeFilter转换器添加到工作区，并将其连接到AttributeKeeper，在参数设置中，将“过滤属性依据”设置为feature_type，然后在“可能的属性值”类型栏输入以下内容：
- BuildingInstallation
- BuildingPart
- Floor_Roof
- Wall
- Windows_Doors
AttributeFilter参数以分离出要素类型
2.11 Building Installations和Building Parts
Building Installations和Building Parts的规范因所选的几何形状和要素角色而异。要编写出有效的CityGML文档，我们必须知道哪些角色对于某些要素类型是有效的。Building installations是CityGML中限制最小的几何角色之一的示例，任意GML几何形状都可以表示lod3Geometry，而Building Part则受限于lod3Solid，lod3Multisurface，lod3Multicurve和lod3TerrainIntersection。对于从IFC到CityGML的转换，lod3Mulitsurface可能是最安全的选择，因为如果使用lod3Solid，则某些要素可能无法建立有效的实体几何形状。
将CityGMLGeometrySetter添加到工作区，并将其连接到AttributeFilter上的BuildingInstallation输出端口。在参数设置中，将CityGML Lod Name设置为lod3Geometry，并将Feature Role设置为outsideBuildingInstallation。
接下来，再在工作区添加一个ApperanceSetter转换器，并将其Geometry Input端口连接到CityGMLGeometrySetter_2。在参数中，展开“颜色参数”并将“外观名称”设置为“Installation”，将“贴图颜色”设置为0.317647、0.317647、0.317647，然后将“ Alpha”设置为1。
AppearanceSetter参数，设置外观名称，贴图颜色和Alpha值
添加写模块要素类型并将其命名为BuildingInstallation，之后将它连接到AppearanceSetter的“输出”端口。
复制CityGMLGeometrySetter，AppeareanceSetter转换器以及写模块要素类型，并将它们连接到AttributeFilter上的Building Part输出端口。
接下来，在CityGMLGeometrySetter_3的参数中，将CityGML Lod名称更改为lod3MultiSurface，并将Feature Role更改为includesOfBuildingPart。在AppearanceSetter_2中，将“外观名称”设置为Part，将“贴图颜色”设置为黑色。最后，将写模块要素类型重命名为BuildingPart即可。
BuildingPart和Building Installation 工作流
2.12 Roof, Walls, 以及Floors
在工作区中添加另一个CityGMLGeometrySetter转换器，这次将其连接到TestFilter（用于扇出Floor、Roof和Wall），以及AttributeFilter上的Wall输出端口。在CityGMLGeometrySetter参数设置中，将CityGML Lod名称设置为lod3MultiSurface，将Feature Role设置为boundedBy。
接下来，将要素拆分为各个部分。在工作区添加TestFilter转换器，在参数中，将第一个IF测试条件设置为“Name contains ROOF OR Pset_SlabCommon.IsExternal =Yes”，然后将“输出端口”设置为“Roof”；将Else If设置为“Name contains Wall”，将“输出端口”设置为“Wall”；最后，将其他输出端口设置为Floor。
设置TestFilter参数创建Roof，Wall和Floor输出端口
接下来，添加一个AppearanceSetter并将Geometry输入端口连接到TestFilter的Roof输出端口。在参数设置中，将“外观名称”设置为Roof，将“贴图颜色”设置为Red，将“Alpha”设置为1。之后，添加另一个写模块要素类型，将其命名为RoofSurface，并将其连接到AppearenceSetter的输出端口。
复制AppearenceSetter和写模块要素类型，并将它们连接到TestFilter上的Wall输出端口。在AppearanceSetter参数中，将Appearance Name更改为Wall，将颜色更改为浅黄色。将写模块要素类型重命名为WallSurface。
再次复制AppearenceSetter和写模块要素类型，并将其连接到Floor输出端口，在AppearanceSetter参数中，将“外观名称”更改为Floor，将颜色更改为棕色，然后将写模块要素类型重命名为FloorSurface。
Roof, Walls, 和Floors写入CityGML要素类型的工作流
2.13 保留层次
IFC模型的开放层可以为每个门、窗提供其所属墙的元素ID。要将这个为2的层次结构转换为CityGML中所需的层次结构，我们需要进行两个挂接。
首先是挂接先前与Wall一起添加的Opening要素类型。具体操作为，将FeatureMerger添加到工作区，并将其Supplier输入端口连接到AttributeFilter中Wall输出端口。然后将“Opening要素类型”连接到Requestor输入端口。在参数中，将“Requestor”设置为element_parent_id，将“Supplier”设置为element_id。然后将“属性累积模式”设置为“Prefix Supplier”，并添加前缀为suppl_wall_。
之后，再添加一个FeatureMerger到工作区，并将AttributeFilter上的Windows_Doors输出端口连接到Requestor输入端口，然后将上一个FeatureMerger的合并输出端口连接到Supplier输入端口。在参数设置中，将“Requestor”设置为element_parent_id，将“Supplier”设置为element_id。然后将“属性累积模式”设置为Prefix Supplier，并添加前缀为suppl_。
Opening保留层次的工作流
2.14 Windows和Doors
创建门窗要素的最后一步是设置CityGML格式属性和应用外观。具体操作为，添加一个AttributeCreator，并将其连接到FeatureMerger_3的合并输出端口。在参数中，设置以下内容：
之后，添加一个GeometryPropertySetter并连接到AttributeCreator，在参数中，将“源属性”设置为citygml_lod_name。
然后通过将Tester转换器添加到工作区中，并将其连接到GeometryPropertySetter上的Set输出端口上，实现对窗户和门的分离扇出。在Tester参数中，将测试条件设置为“Name=Window”。
分离门窗后，在工作区上添加一个AppearanceSetter，并将其连接到Tester的“Passed”输出端口，用于设置窗口的外观。在参数中，将“外观名称”设置为“Window”，并将“贴图颜色”设置为浅蓝色。为了使窗口外观具有类似于玻璃的透明效果，请将Alpha值设置为0.2，将Shinness值设置为1。
添加另一个写模块要素类型，将其命名为Window，并将其连接到AppearenceSetter的输出端口。
接下来，添加另一个AppearanceSetter，并将其连接到Tester的“Failed”输出端口，用于将设置门的外观。在参数中，将“外观名称”设置为“Door”，将“贴图颜色”设置为浅棕色，将Alpha值设置为1。
之后，添加另一个写模块要素类型，将其命名为Door，并将其连接到AppearanceSetter的输出端口。
整个完成的工作区
2.15 检查并验证CityGML文档
在运行工作区之前，请确保将“Rejected Feature Handling”设置为“Continue Translation”，然后运行工作区。
在FME Data Inspector中查看的输出CityGML文件
3、验证方式
在Data Inspector中打开生成的CityGML文件以检查是否缺少几何形状或外观错误。而XMLValidator转换器则可用于验证一个CityGML文档。具体操作为，将一个Creator转换器连接到XMLValidator以开启验证，在XMLValidator参数中，选择CityGML文件作为输入，并选择适当的模式文件以进行模式验证。而对于CityGML 1.0，请使用：
<FMEHome> \ xml \ schemas \ CityGML \ CityGML \ 1.0.0 \ CityGML.xsd
如果在写入CityGML时发现错误或几何遗失，则还可以使用GeometryValidator转换器，在写入要素之前对输出数据中的2D和3D几何图形错误进行检查。该转换器甚至还有修复选项，但用户应谨慎使用该功能，并验证修复结果，因为任何修复都有可能引入新的错误。
数据来源
Riverside Building项目演示数据由Nemetschek Vectorworks制作并提供。
资源下载地址：
链接：https://pan.baidu.com/s/1Tp3RPy4jHDTeNlULoEQi0g
提取码：2020