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BIMServer数据结构分析

把生命浪费在美好事物上2018-07-05 09:23

BIMServer是一套BIM领域著名的开源平台，提供IFC文件管理、数据解析、格式化输出、web通信标准、WebGL渲染等功能，一站式解决BIM模型从文件到渲染展示的服务。

本文主要目的是整理分析BIMServer的数据结构，为BIM团队及其他有意或正在使用BIMServer的团队提供参考。因没找找到合适的圈子，所以先放在了WEBGL的圈子里。

webGL渲染效果

移动端Unity3D渲染效果

BIMServer基本的工作流程，蓝色部分为BIMServer服务端操作，其中解析数据包含整理、分类，重新索引、几何数据分离等操作。绿色部分为客户端操作。

BIMServer模型数据主要分成两个阶段来获取：
  • 通过HTTP接口获取IFC Object元数据（Meta Data）
  • 通过websocket获取IFC Object几何渲染数据（Geometry Data）
Meta Data：
   MetaData的使用场景较多，所有对BIM Object的查询操作都会产生MetaData信息，其中最重要的功能是获取模型索引表。
  • MetaData包含所有依赖关系及依赖索引号
  • MetaData包含模型的全局信息，包括材质信息、计量单位等
  • MetaData包含单个IFCObject的边界数据和BIMServer提供的额外的计算数据（如面积，体积，宽高，经纬度，海拔等）
  • MetaData包含单个IFCObject的属性信息分组与列表
  总结一下就是IFC原文件中所有与几何数据无关的标签都使用MetaData展示。MetaData最重要的一个场景就是获取IFC Object依赖列表，流程如下：
    1. 确定模型id、版本id和返回数据格式并提交给BIMServer；
    2. 确定要查询的构建依赖关系的IFCObject标签，包括标签类型和具体的信息类型，一般需要包括的标签如下；
        * IfcProject
        * IfcRepresentation
        * IfcProductRepresentation
        * IfcPresentationLayerWithStyle
        * IfcProduct
        * IfcProductDefinitionShape
        * IfcPresentationLayerAssignment
        * IfcRelAssociatesClassification
        * IfcSIUnit
    3. 组装成BIMServer约定格式提交；
    4. 根据返回的MetaData及关联索引号，可以很容易地构建成一个完整的Project依赖关系树。
   MetaData还有例如获取材质信息，查询构件属性等诸多场景，具体可以参考BIMServer官方wiki。 
{ //数据结构举例
      "_i": 15422653330, //索引号
      "_t": "IfcProject", //节点类型
      "_s": 1, //节点信息数量
      "GlobalId": "1uPao3J9DDfP1fq0MDOh5G", //IFC文件全局标识
      "_rOwnerHistory": 16313418326, //IFC文件创建时间与工具信息节点号
      "Name": "Project Number", //节点名
      "_rIsDecomposedBy": [ //分解子节点编号
        60144157223
      ],
      "LongName": "", //节点名（全称）
      "Phase": "Project Status", //节点标签
      "_rRepresentationContexts": [ //内容节点编号
        31861965159,
        31862030695
      ],
      "_rIsDefinedBy": [ //构件属性节点编号
        1028471849606,
        1028471915142,
        1028471980678
      ]
      "_rgeometry": 273496016728, //几何信息节点编号
      "_rRelatingObject": 15476196022, //父构件编号
      "_rRelatedObjects": [ //子构件编号
        19350749404,
        19350814940
      ]
      ...... //不同节点类型，结构不同
    }
Geometry Data：
   Geometry Data顾名思义，就是模型的几何数据，包含：
  • 模型的全局边界信息
  • 单个构件的边界信息
  • 单个构件的投影矩阵数据
  • 单个构件的网格数据（含顶点数据，三角索引数据，网格发现数据和网格面着色数据）
  Geometery Data是确切的，可以用于渲染的数据，所以在渲染前必须先要构建完整的Project依赖关系树，否则Geometery Data无法确切对应到具体的构件上，无法完成渲染。

最后整理一下BIMServer的缺点：
    1. 目前BIMServer目前仅限于处理IFC文件，数据相对更丰富的revit和FBX文件则不兼容。
    2. 目前仅支持IFC2x3和IFC4，不兼容IFC2x4以及更早期的IFC文件。
    3. BIMServer的接口设计与交互对web前端较友好，但对各种形式的原生客户端应用（尤其是移动客户端）来说非常不友好。
        * 过于频繁的HTTP交互；
        * 网络数据流量较大；
        * 大多接口需要串行进行，无法做并发调用；
        * 仅提供了基于webGL的渲染方案，各种原生客户端需要自己集成或进行渲染引擎的开发。
    4. 过于依赖BIMServer服务器，服务器压力较大。
    5. 不支持网格聚合与分割算法，完整渲染整个模型带来巨大的硬件资源开销。

本文来自网易实践者社区，经作者徐骞授权发布。

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