xBIM 格式之间转换

STEP简要介绍：自动化系统和集成-产品数据表示和交换。代表“产品模型数据交换标准”。可以代表计算机辅助设计（CAD）和相关信息中得3D对象。STEP 可适用于在CAD，计算机辅助制造，计算机辅助工程，产品数据管理/企业数据建模和其他系统之间交换数据。2014年12月，ISO发布了第一版新的主要应用协议AP242基于模型的3d工程，它们以向上兼容的方式组合和替换了以前的以下AP：

AP 201，明确的绘图。与产品相关的简单2D绘图几何。没有关联，没有组装层次。
AP 202，联想绘图。有关联的2D / 3D绘图，但没有产品结构。
AP 203，机械零件和组件的配置控制3D设计。
AP 204，使用边界表示的机械设计
AP 214，汽车机械设计过程的核心数据

此外AP242版本1包含扩展和重大更新

几何尺寸和公差
运动学
镶嵌

xBIM 使用的是最新的STEP ISO 10303-21 简称 STEP21.

EXPRESS 简要介绍

EXPRESS 是一个标准的数据建模语言和产品数据。一个简单EXPRESS 数据模型如图1所示

图 1 EXPRESS-G图

EXPRESS 代码如下所示：

SCHEMA家族;

ENTITY人

   （ONEOF（男，女））的抽象超模;

     名字：STRING;

     母亲：可选女性;

     父亲：可选男性;

END_ENTITY;

ENTITY女性

   （人）的子类型;

END_ENTITY;

ENTITY男性

   （Person）的SUBTYPE;

END_ENTITY;

END_SCHEMA;

它包含一个超类型实体人与两个亚型男性和女性。由于Person被声明为ABSTRACT（抽象），因此只有（ONEOF）亚型男性或女性可以存在。每个人的事件都有一个强制性的名字属性，并且可以选择属性母亲和父亲。对于某些实体类型的属性，有一种固定的阅读方式：

一个女人可以扮演一个人的母亲的角色
一个男人可以扮演一个人的父亲的角色

xBIM Tookit 实现100%的 IFC2 x 3和 IFC4模式，并且支持所有的物理表示。STEP21 实在EXPRESS定义的数据的物理表示。这是IFC的原始定义。非常适合产品建模。从这个简单的例子可能不是太明显。但EXPRESS比任何XSD更有意识。更容易阅读。EXPRESS定义如下：

ENTITY IfcAppliedValue

 SUPERTYPE OF (ONEOF

    (IfcCostValue));

    Name : OPTIONAL IfcLabel;

    Description : OPTIONAL IfcText;

    AppliedValue : OPTIONAL IfcAppliedValueSelect;

    UnitBasis : OPTIONAL IfcMeasureWithUnit;

    ApplicableDate : OPTIONAL IfcDate;

    FixedUntilDate : OPTIONAL IfcDate;

    Category : OPTIONAL IfcLabel;

    Condition : OPTIONAL IfcLabel;

    ArithmeticOperator : OPTIONAL IfcArithmeticOperatorEnum;

    Components : OPTIONAL LIST [:?] OF IfcAppliedValue;

 INVERSE

    HasExternalReference : SET [:?] OF IfcExternalReferenceRelationship FOR RelatedResourceObjects;

END_ENTITY;

STEP表示也非常紧凑和有意识。一旦习惯了它，也很容易阅读和导航。

ISO--;

HEADER;

FILE_DESCRIPTION ((''), '2;1');

FILE_NAME ('', '2016-10-27T13:14:43', (''), (''), 'Xbim File Processor version 3.2.0.0', 'Xbim version 3.2.0.0', '');

FILE_SCHEMA (('IFC4'));

ENDSEC;

DATA;

#=IFCPROJECT('2t0OftVsP8UBH3rtAB$yJv',#,'Basic Creation',$,$,$,$,(#,#),#);

#=IFCOWNERHISTORY(#,#,$,.ADDED.,$,$,$,);

#=IFCPERSON($,'Santini Aichel','Johann Blasius',$,$,$,$,$);

#=IFCORGANIZATION($,'Independent Architecture',$,$,$);

#=IFCPERSONANDORGANIZATION(#,#,$);

#=IFCORGANIZATION($,'xBIM Team',$,$,$);

#=IFCAPPLICATION(#,$,'xBIM Toolkit','xBIM');

#=IFCUNITASSIGNMENT((#,#,#,#,#,#,#,#,#));

#=IFCSIUNIT(*,.LENGTHUNIT.,.MILLI.,.METRE.);

#=IFCSIUNIT(*,.AREAUNIT.,$,.SQUARE_METRE.);

#=IFCSIUNIT(*,.VOLUMEUNIT.,$,.CUBIC_METRE.);

#=IFCSIUNIT(*,.SOLIDANGLEUNIT.,$,.STERADIAN.);

#=IFCSIUNIT(*,.PLANEANGLEUNIT.,$,.RADIAN.);

#=IFCSIUNIT(*,.MASSUNIT.,$,.GRAM.);

#=IFCSIUNIT(*,.TIMEUNIT.,$,.SECOND.);

#=IFCSIUNIT(*,.THERMODYNAMICTEMPERATUREUNIT.,$,.DEGREE_CELSIUS.);

#=IFCSIUNIT(*,.LUMINOUSINTENSITYUNIT.,$,.LUMEN.);

#=IFCCARTESIANPOINT((.,.,.));

#=IFCAXIS2PLACEMENT3D(#,$,$);

#=IFCGEOMETRICREPRESENTATIONCONTEXT('Building Model','Model',,.E-,#,$);

#=IFCCARTESIANPOINT((.,.));

#=IFCAXIS2PLACEMENT2D(#,$);

#=IFCGEOMETRICREPRESENTATIONCONTEXT('Building Plan View','Plan',,.E-,#,$);

#=IFCWALL('1YTVCro6L0$OJQL2X7wICY',#,'The very first wall',$,$,$,$,$,$);

#=IFCPROPERTYSINGLEVALUE('Text property',$,IFCTEXT('Any arbitrary text you like'),$);

#=IFCPROPERTYSINGLEVALUE('Length property',$,IFCLENGTHMEASURE(.),$);

#=IFCPROPERTYSINGLEVALUE('Number property',$,IFCNUMERICMEASURE(789.2),$);

#=IFCPROPERTYSINGLEVALUE('Logical property',$,IFCLOGICAL(.T.),$);

#=IFCPROPERTYSET('2u_olyjv13oRt0GvSVSxHS',#,'Basic set of properties',$,(#,#,#,#));

#=IFCRELDEFINESBYPROPERTIES('3I5GuvWn95PRXcxoFGfJAL',#,$,$,(#),#);

ENDSEC;

END-ISO--;

IFC也由XSD定义，XSD从EXPRESS定义派生，其物理表示是众所周知的XML。XSD定义不包含所有的IFC功能，如WHERE规则和INVERSE属性，这些功能对于数据中的双向导航非常方便。IFC4也做了一些反转关系，并且在EXPRESS和XSD之间使用了不同的映射规则，因此任何为IFC2x3 XML编写的工具对于IFC4都是完全没有用的。使用xBIM为IFC2x3编写的代码非常容易升级到与IFC4兼容。

备注：由于XML数据的性质和简单IFC模型的复杂性。XML 格式模型始终使用更多CPU 和内存资源。

XSD 定义如下所示:

<xs:element name="IfcAppliedValue" type="ifc:IfcAppliedValue" substitutionGroup="ifc:Entity" nillable="true"/>

 <xs:complexType name="IfcAppliedValue">

  <xs:complexContent>

   <xs:extension base="ifc:Entity">

    <xs:sequence>

     <xs:element name="AppliedValue" nillable="true" minOccurs="0">

      <xs:complexType>

       <xs:group ref="ifc:IfcAppliedValueSelect"/>

      </xs:complexType>

     </xs:element>

     <xs:element name="UnitBasis" type="ifc:IfcMeasureWithUnit" nillable="true" minOccurs="0"/>

     <xs:element name="Components" nillable="true" minOccurs="0">

      <xs:complexType>

       <xs:sequence>

        <xs:element ref="ifc:IfcAppliedValue" maxOccurs="unbounded"/>

       </xs:sequence>

       <xs:attribute ref="ifc:itemType" fixed="ifc:IfcAppliedValue"/>

       <xs:attribute ref="ifc:cType" fixed="list"/>

       <xs:attribute ref="ifc:arraySize" use="optional"/>

      </xs:complexType>

     </xs:element>

    </xs:sequence>

    <xs:attribute name="Name" type="ifc:IfcLabel" use="optional"/>

    <xs:attribute name="Description" type="ifc:IfcText" use="optional"/>

    <xs:attribute name="ApplicableDate" type="ifc:IfcDate" use="optional"/>

    <xs:attribute name="FixedUntilDate" type="ifc:IfcDate" use="optional"/>

    <xs:attribute name="Category" type="ifc:IfcLabel" use="optional"/>

    <xs:attribute name="Condition" type="ifc:IfcLabel" use="optional"/>

    <xs:attribute name="ArithmeticOperator" type="ifc:IfcArithmeticOperatorEnum" use="optional"/>

   </xs:extension>

  </xs:complexContent>

 </xs:complexType>

上面的例子看起来像IFCXML格式。但是请注意，IFC4 XML 比IFC2x3XML 要少很多。但模型的文件还是比较大。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<ifcXML xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ifc="http://www.buildingsmart-tech.org/ifcXML/IFC4/Add1" xsi:schemaLocation="http://www.buildingsmart-tech.org/ifcXML/IFC4/Add1 http://www.buildingsmart-tech.org/ifcXML/IFC4/Add1/IFC4_ADD1.xsd" id="uos_1" express="http://www.buildingsmart-tech.org/ifc/IFC4/Add1/IFC4_ADD1.exp" configuration="http://www.buildingsmart-tech.org/ifcXML/IFC4/Add1/IFC4_ADD1_config.xml" xmlns="http://www.buildingsmart-tech.org/ifcXML/IFC4/Add1">

  <header>

    <time_stamp>2016-10-31T09:35:30</time_stamp>

    <preprocessor_version>Xbim File Processor version 4.0.0.0</preprocessor_version>

    <originating_system>Xbim version 4.0.0.0</originating_system>

  </header>

  <IfcProject id="i1" GlobalId="1Ozgvj0H5Bd8HqZRp$$1gG" Name="Basic Creation">

    <OwnerHistory id="i2" xsi:type="IfcOwnerHistory" ChangeAction="added" CreationDate="0">

      <OwningUser id="i5" xsi:type="IfcPersonAndOrganization">

        <ThePerson id="i3" xsi:type="IfcPerson" FamilyName="Santini Aichel" GivenName="Johann Blasius" MiddleNames="" PrefixTitles="" SuffixTitles="" />

        <TheOrganization id="i4" xsi:type="IfcOrganization" Name="Independent Architecture" />

      </OwningUser>

      <OwningApplication id="i6" xsi:type="IfcApplication" Version="4.0" ApplicationFullName="xBIM Toolkit" ApplicationIdentifier="xBIM">

        <ApplicationDeveloper id="i7" xsi:type="IfcOrganization" Name="xBIM Team" />

      </OwningApplication>

    </OwnerHistory>

    <RepresentationContexts>

      <IfcGeometricRepresentationContext id="i20" pos="0" ContextIdentifier="Building Model" ContextType="Model" CoordinateSpaceDimension="3" Precision="1E-05">

        <WorldCoordinateSystem>

          <IfcAxis2Placement3D id="i19">

            <Location id="i18" xsi:type="IfcCartesianPoint" Coordinates="0 0 0" />

          </IfcAxis2Placement3D>

        </WorldCoordinateSystem>

      </IfcGeometricRepresentationContext>

      <IfcGeometricRepresentationContext id="i23" pos="1" ContextIdentifier="Building Plan View" ContextType="Plan" CoordinateSpaceDimension="2" Precision="1E-05">

        <WorldCoordinateSystem>

          <IfcAxis2Placement2D id="i22">

            <Location id="i21" xsi:type="IfcCartesianPoint" Coordinates="0 0" />

          </IfcAxis2Placement2D>

        </WorldCoordinateSystem>

      </IfcGeometricRepresentationContext>

    </RepresentationContexts>

    <UnitsInContext id="i8" xsi:type="IfcUnitAssignment">

      <Units>

        <IfcSIUnit id="i9" pos="0" UnitType="lengthunit" Prefix="milli" Name="metre" />

        <IfcSIUnit id="i10" pos="1" UnitType="areaunit" Name="square_metre" />

        <IfcSIUnit id="i11" pos="2" UnitType="volumeunit" Name="cubic_metre" />

        <IfcSIUnit id="i12" pos="3" UnitType="solidangleunit" Name="steradian" />

        <IfcSIUnit id="i13" pos="4" UnitType="planeangleunit" Name="radian" />

        <IfcSIUnit id="i14" pos="5" UnitType="massunit" Name="gram" />

        <IfcSIUnit id="i15" pos="6" UnitType="timeunit" Name="second" />

        <IfcSIUnit id="i16" pos="7" UnitType="thermodynamictemperatureunit" Name="degree_celsius" />

        <IfcSIUnit id="i17" pos="8" UnitType="luminousintensityunit" Name="lumen" />

      </Units>

    </UnitsInContext>

  </IfcProject>

  <IfcWall id="i24" GlobalId="0CYq5lt8fES8dUWMOwav6U" Name="The very first wall">

    <OwnerHistory ref="i2" xsi:type="IfcOwnerHistory" xsi:nil="true" />

    <IsDefinedBy>

      <IfcRelDefinesByProperties id="i25" pos="0" GlobalId="1Wt5lOOef8C8PngqD19enP">

        <OwnerHistory ref="i2" xsi:type="IfcOwnerHistory" xsi:nil="true" />

        <RelatingPropertyDefinition>

          <IfcPropertySet id="i26" GlobalId="0JTSUXsqP9QRLClhbnQBnS" Name="Basic set of properties">

            <OwnerHistory ref="i2" xsi:type="IfcOwnerHistory" xsi:nil="true" />

            <HasProperties>

              <IfcPropertySingleValue id="i27" pos="0" Name="Text property">

                <NominalValue>

                  <IfcText-wrapper>Any arbitrary text you like</IfcText-wrapper>

                </NominalValue>

              </IfcPropertySingleValue>

              <IfcPropertySingleValue id="i28" pos="1" Name="Length property">

                <NominalValue>

                  <IfcLengthMeasure-wrapper>56</IfcLengthMeasure-wrapper>

                </NominalValue>

              </IfcPropertySingleValue>

              <IfcPropertySingleValue id="i29" pos="2" Name="Number property">

                <NominalValue>

                  <IfcNumericMeasure-wrapper>789.2</IfcNumericMeasure-wrapper>

                </NominalValue>

              </IfcPropertySingleValue>

              <IfcPropertySingleValue id="i30" pos="3" Name="Logical property">

                <NominalValue>

                  <IfcLogical-wrapper>true</IfcLogical-wrapper>

                </NominalValue>

              </IfcPropertySingleValue>

            </HasProperties>

          </IfcPropertySet>

        </RelatingPropertyDefinition>

      </IfcRelDefinesByProperties>

    </IsDefinedBy>

  </IfcWall>

</ifcXML>

通过以上两种格式对比，那么我的观点就是IFC 作为STEP21存储和处理要好得多。但xBIM 也支持XML ,在个别的情况下需要转换为STEP21。

using System;

using Xbim.Ifc;

using Xbim.Ifc4.Interfaces;

namespace BasicExamples

{

    public class StepToXmlExample

    {

        public static void Convert()

        {

            //打开 STEP21 文件

            using (var stepModel = IfcStore.Open("SampleHouse.ifc"))

            {

                //保存为XML格式

                stepModel.SaveAs("SampleHouse.ifcxml");

                //打开XML格式

                using (var xmlModel = IfcStore.Open("SampleHouse.ifcxml"))

                {

                    //实体数量

                    var stepCount = stepModel.Instances.Count;

                    var xmlCount = xmlModel.Instances.Count;

                    //墙壁数量

                    var stepWallsCount = stepModel.Instances.CountOf<IIfcWall>();

                    var xmlWallsCount = xmlModel.Instances.CountOf<IIfcWall>();

                    Console.WriteLine($"STEP21 file has {stepCount} entities. XML file has {xmlCount} entities.");

                    Console.WriteLine($"STEP21 file has {stepWallsCount} walls. XML file has {xmlWallsCount} walls.");

                }

            }

        }

    }

}

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