工业基础类IFC—提取模型结构树

首先，抱歉，很久没有更新文章了，也来不及解释了，我们直接进入正题吧。这篇还是接上之前挖坑的IFC系列，前面的几篇文章我们聊了IFC的一些概念、数据结构和可视化工具等等，有了这些铺垫之后，我们基本就可以说一些实战性的内容了，比如如何利用开源工具包读写IFC数据，这其中就包括模型结构树数据、几何数据和属性数据。

所以这篇文章的主题就是提取IFC模型结构树的信息，且基于 IFC 4 版本，但对 IFC 2x3 大部分都是通用的。首先结合下方的图片对IFC模型结构树做一个说明：在拆解IFC结构树过程中会涉及两种关联实体，IfcRelAggregates 和 IfcRelContainedInSpatialStructure，其中前者表达空间分解，例如一个建筑可以分为多个楼层，又如桥墩可以分为盖梁、立柱、承台和桩基础；后者则表达空间内的元素，例如一层有结构墙、柱、门、窗等。换而言之，我们可以把元素非为空间元素和非空间元素，如果要获取空间元素中的非空间元素用IfcRelContainedInSpatialStructure，其余都用 IfcRelAggregates 。

这里我们用到的开源工具包是xBIM，它是面向.NET平台的 IFC tookit，主要的开发语言为C#，当然几何库部分还是以C++为主。如果有读者习惯用Python，也推荐大家使用 IfcOpenShell 这个库，基本逻辑都是差不多的。

IfcRelContainedInSpatialStructure

要获取空间元素中的非空间元素，首先我们需要判断当前元素是否为空间元素 IfcSpatialStructureElement，然后用该类对应的属性ContainsElements来获取其中的元素集。

var spaceEle = elem as IIfcSpatialStructureElement;
if (spaceEle != null)
{
    //using IfcRelContainedInSpatialElement to get contained elements
    var containedElements = spaceEle.ContainsElements.SelectMany(rel => rel.RelatedElements).ToList();
    for (int i = 0; i < containedElements.Count(); i++)
    {
        // do what you want
        
        // 使用递归完成对结构树的遍历
    }
}

IfcRelAggregates

空间分解的子集元素可以通过反向属性 IsDecomposedBy 获取。

foreach ( var item in elem.IsDecomposedBy.SelectMany ( r => r.RelatedObjects ) )
{
    // do what you want
    
    // 使用递归完成对结构树的遍历
}

空间元素分解

IFC拥有一个语义化的空间结构树，单个文件中会定义一个“项目IfcProject”，项目中包含一至多个“场地 IfcSite”，场地中又包含一至多个“建筑 IfcBuilding”,再从建筑到楼层，从楼层再到墙、板、柱。当然这只是一个简单的例子，随着IFC标准的逐渐完善和丰富，分级方式也是越来越多样，例如场地中可以有路线 IfcAlignment，有桥梁IfcBridge等等。

非空间元素的分解

复合元素 IfcElementAssembly也是一种结构层次的表达手段，它可以被进一步分解，例如我们把桥梁主梁的一个标准节段作为一个复合对象，而它可以被分解为顶板、底板、腹板、加劲肋等构件。

小结

在实际的代码编制过程中，我们需要结合上述两种结构划分方式，并利用递归逻辑实现完整结构树的遍历。Ok，就聊到这里，下期预告：《工业基础类—利用xBIM提取IFC几何和属性数据》。以下是我的创建的IFC交流群，有兴趣的可以扫码加入！