IFC文件几何模型

简单IFC文件的基本结构包括：

（1）项目的基本内容，主要由IfcProject提供。

IfcOwnerHistory: 创建的人员，应用程序及创建时间等。
IfcGeometricRepresentationContext:类型，维度，坐标系统，精度等。
IfcUnitAssignment: 度量单位。

（2）项目的基本空间结构，主要由IfcBuilding提供

IfcLocalPlacement: 描述构件的相对空间位置。
IfcRelAggregates: 描述空间隶属关系。

（3）几何表示，主要有IfcBuildingElement提供。

IfcLocalPlacement: 描述构件的相对空间位置。

IfcProductDefinitionShape: 在局部坐标系中定义几何形状

下图是长1度m，宽度1m，高度2m的长方体，物体所在的局部坐标系位于建筑物坐标系的（10，0，0）处。可以用不同的3D几何模型表示相同的物体，IFC示例文件介绍了扫描实体模型，曲面模型，边界表示模型，构造实体几何模型和细分曲面模型。

图E1 块的基本形状

E2.1.构造实体几何(CSG primitive)

用构造实体几何模型表示三维形体。构造实体建模法（CSG）是指一个物体被表示为一系列简单的基本物体（如立方体、圆柱体、圆锥体等）的布尔操作的结果。

CSG的优点是：方法简洁，生成速度快，数据结构比较简单，数据量较小，修改比较容易。

CSG缺点是：信息简单，不记录边界、顶点的信息等。受基本体素的种类和对体素操作的种类的限制，表示形体的覆盖域有较大的局限性，而且对形体的局部操作（例如，倒角等等）不易实现。显示CSG表示的结果形体时需要的间也比较长。

图 E2 CSG 图元表示

2.1.1 IFC文件定义

#1000= IFCBUILDINGELEMENTPROXY ('1kTvXnbbzCWw8lcMd1dR4o',$,'P-1','sample CSG',$,#1001,#1010,$,$);
#1001= IFCLOCALPLACEMENT (#511,#1002);
#1002= IFCAXIS2PLACEMENT3D (#1003,$,$);
#1003= IFCCARTESIANPOINT ((1000.,0.,0.));
#1010= IFCPRODUCTDEFINITIONSHAPE ($,$,(#1020));
#1020= IFCSHAPEREPRESENTATION (#202,'Body','CSG',(#1021));
/*构造实体*/
#1021= IFCCSGSOLID (#1022);
#1022= IFCBLOCK (#1023,1000.,1000.,2000.);
#1023= IFCAXIS2PLACEMENT3D (#1024,$,$);
#1024= IFCCARTESIANPOINT ((-500.,-500.,0.));
/*空间关系*/
#10000= IFCRELCONTAINEDINSPATIALSTRUCTURE ('2TnxZkTXT08eDuMuhUUFNy',$,'Physical model',$,(#1000),#500);

2.1.2 IFC文件分析

#1000-#1021代表语句的实例号，在IFC 文件之中，每一条语句被分配一个实例号，以便被其他实例引用。

$ 符号代替语句中次要信息，但同样是该语句中需要被赋值的属性。

#1001是ObjectPlacement 属性值，IFCLOCALPLACEMENT (#511,#1002) 表示了该长方体的几何坐标，这里几何坐标引用了#511父坐标体系，是一种相对坐标体系的表达方法。

#1020是Ｒepresentation 的属性值，表示该长方体采用CSG(构造实体几何法) 形成，基本几何体在#1021中。

#1021表示(-500.,-500.,0.)位置处长宽高分别为1000.,1000.,2000的长方体。

#10000表达了空间隶属关系，将该长方体与#500定义的建筑物关联起来。

E.2.2 扫描表示(Extruded solid)

扫描表示又称拉伸体表示，在工作平面上绘制的二维轮廓，然后沿着一定方向拉伸该轮廓形成三维物体。

扫描表示的优点：表示简单直观，适合做图形输入手段。

扫描表示的缺点：做几何变换困难，且不能直接获取形体的边界信息，表示形体的覆盖域非常有限

图 E3 拉伸体表示

2.2.1 IFC文件定义

#1010= IFCPRODUCTDEFINITIONSHAPE ($,$,(#1020));
#1020= IFCSHAPEREPRESENTATION (#202,'Body','SweptSolid',(#1021));
#1021= IFCEXTRUDEDAREASOLID (#1022,$,#1034,2000.);
#1022=IFCRECTANGLEPROFILEDEF(.AREA., '1m x 1m rectangle', $,1000. , 1000.)
#1034= IFCDIRECTION ((0.,0.,1.));

2.2.2 IFC文件分析

#1020是Ｒepresentation 的属性值，表示该长方体采用 SweptSolid 实体拉伸方法，其拉伸的参数在实例#1021中。

#1021表示底面沿直线拉伸，#1022表示1m*1m矩形，#1034表示沿Z轴拉伸2m。

E.2.3 面模型(Surface model)

三维形体是通过一系列的二维面连接形成。

图 E4 基于面的模型表示

2.3.1 IFC文件定义

#1010= IFCPRODUCTDEFINITIONSHAPE ($,$,(#1020));
#1020= IFCSHAPEREPRESENTATION (#202,'Body','SurfaceModel',(#1021));
#1021= IFCFACEBASEDSURFACEMODEL ((#1022));
/*面的集合*/
#1022= IFCCONNECTEDFACESET ((#1110, #1120, #1130, #1140, #1150, #1160));
/*面*/
#1110= IFCFACE ((#1111));
#1111= IFCFACEOUTERBOUND (#1112,.T.);
#1112= IFCPOLYLOOP ((#1201,#1202,#1206,#1205));
#1120= IFCFACE ((#1121));
#1121= IFCFACEOUTERBOUND (#1122,.T.);
#1122= IFCPOLYLOOP ((#1206,#1202,#1203,#1207));
#1130= IFCFACE ((#1131));
#1131= IFCFACEOUTERBOUND (#1132,.T.);
#1132= IFCPOLYLOOP ((#1207,#1203,#1204,#1208));
#1140= IFCFACE ((#1141));
#1141= IFCFACEOUTERBOUND (#1142,.T.);
#1142= IFCPOLYLOOP ((#1208,#1204,#1201,#1205));
#1150= IFCFACE ((#1151));
#1151= IFCFACEOUTERBOUND (#1152,.T.);
#1152= IFCPOLYLOOP ((#1201,#1204,#1203,#1202));
#1160= IFCFACE ((#1161));
#1161= IFCFACEOUTERBOUND (#1162,.T.);
#1162= IFCPOLYLOOP ((#1206,#1207,#1208,#1205));
/*点*/
#1201= IFCCARTESIANPOINT ((-500.,-500.,0.));
#1202= IFCCARTESIANPOINT ((500.,-500.,0.));
#1203= IFCCARTESIANPOINT ((500.,500.,0.));
#1204= IFCCARTESIANPOINT ((-500.,500.,0.));
#1205= IFCCARTESIANPOINT ((-500.,-500.,2000.));
#1206= IFCCARTESIANPOINT ((500.,-500.,2000.));
#1207= IFCCARTESIANPOINT ((500.,500.,2000.));
#1208= IFCCARTESIANPOINT ((-500.,500.,2000.));

2.3.2 IFC文件分析

#1020是Ｒepresentation 的属性值，表示该长方体采用基于面的模型表示方法(SurfaceModel),面模型定义在#1021中。

#1022 表示模型由6个面构成，分别为：#1110, #1120, #1130, #1140, #1150, #1160。

#1110表示面的外边界由通过四个点的多边形组成。

#1201-#1205表示空间内的6个点。

E.2.4 边界表示(Brep model)

BREP的一个物体被表示为许多曲面（例如面片，三角形，样条）连接起来形成封闭的空间区域。

边界表示的优点：有较多的关于面、边、点及其相互关系的信息。有利于生成和绘制线框图、投影图，易于同二维绘图软件及曲面建模软件相关联。

边界表示的缺点：由于它的核心信息是面，无法提供关于实体生成过程的信息。描述物体所需信息量较多，边界表达法的表达形式不唯一。

图 E5 B-Rep模型表示

2.4.1 IFC文件定义

#1010= IFCPRODUCTDEFINITIONSHAPE ($,$,(#1020));
#1020= IFCSHAPEREPRESENTATION (#202,'Body','Brep',(#1021));
#1021= IFCFACETEDBREP (#1022);
/*壳*/
#1022= IFCCLOSEDSHELL ((#1110, #1120, #1130, #1140, #1150, #1160));
/*面*/
#1110= IFCFACE ((#1111));
#1111= IFCFACEOUTERBOUND (#1112,.T.);
#1112= IFCPOLYLOOP ((#1201,#1202,#1206,#1205));
#1120= IFCFACE ((#1121));
#1121= IFCFACEOUTERBOUND (#1122,.T.);
#1122= IFCPOLYLOOP ((#1206,#1202,#1203,#1207));
#1130= IFCFACE ((#1131));
#1131= IFCFACEOUTERBOUND (#1132,.T.);
#1132= IFCPOLYLOOP ((#1207,#1203,#1204,#1208));
#1140= IFCFACE ((#1141));
#1141= IFCFACEOUTERBOUND (#1142,.T.);
#1142= IFCPOLYLOOP ((#1208,#1204,#1201,#1205));
#1150= IFCFACE ((#1151));
#1151= IFCFACEOUTERBOUND (#1152,.T.);
#1152= IFCPOLYLOOP ((#1201,#1204,#1203,#1202));
#1160= IFCFACE ((#1161));
#1161= IFCFACEOUTERBOUND (#1162,.T.);
#1162= IFCPOLYLOOP ((#1206,#1207,#1208,#1205));
/*点*/
#1201= IFCCARTESIANPOINT ((-500.,-500.,0.));
#1202= IFCCARTESIANPOINT ((500.,-500.,0.));
#1203= IFCCARTESIANPOINT ((500.,500.,0.));
#1204= IFCCARTESIANPOINT ((-500.,500.,0.));
#1205= IFCCARTESIANPOINT ((-500.,-500.,2000.));
#1206= IFCCARTESIANPOINT ((500.,-500.,2000.));
#1207= IFCCARTESIANPOINT ((500.,500.,2000.));
#1208= IFCCARTESIANPOINT ((-500.,500.,2000.));

2.4.2 IFC文件分析

#1020是Ｒepresentation 的属性值，表示该长方体采用边界表示(Brep),边界定义在#1021中。

#1022 表示的壳(shell)由6个面及它们的边界构成，分别为：#1110, #1120, #1130, #1140, #1150, #1160。

#1110表示面的外边界由通过四个点的多边形组成。

#1201-#1205表示空间内的6个点。

E.2.5 曲面细分(Tessellation)

三维模型由三角网格组合而成。

2.5.1 IFC文件定义

#1010= IFCPRODUCTDEFINITIONSHAPE ($,$,(#1020));
#1020= IFCSHAPEREPRESENTATION (#202,'Body','Tessellation',(#1021));
/*三角形网格的集合*/
#1021= IFCTRIANGULATEDFACESET (#1022,$,.T.,((1,6,5),(1,2,6),(6,2,7),(7,2,3),(7,8,6),(6,8,5),(5,8,1),(1,8,4),(4,2,1),(2,4,3),(4,8,7),(7,3,4)),$);
/*点的集合*/
#1022= IFCCARTESIANPOINTLIST3D (((-500.,-500.,0.),(500.,-500.,0.),(500.,500.,0.),(-500.,500.,0.), (-500.,-500.,2000.),(500.,-500.,2000.),(500.,500.,2000.),(-500.,500.,2000.)));

2.5.2 IFC文件分析

#1020是Ｒepresentation 的属性值，表示该长方体采用'Tessellation', 定义在#1021中。

#1021表示构成模型的三角形网格的集合，每个三角网格由三个坐标点形成的线段构成，坐标点通过索引#1022。

#1022表示点的有序集合。