Industry Foundation Classes. Краткое введение

Введение

В связи с политикой Партии и Правительства, происходит активное изменение законодательства в целях внедрения технологии BIM — Информационное моделирование Зданий. В продолжении линии Партии рассмотрим открытый формат представления BIM — IFC (Industry Foundation Classes).


История IFC начинается в 1995 (на самом деле — летом 1993 [1]), когда корпорация Autodesk с группой «товарищей» организовала Картельный сговор с целью разработки обменного формата для различных САПР для проектирования зданий. Через год, товарищи пришли к пониманию, что этот формат должен быть открытым и разрабатываться организацией с открытым членством, так в 1996 появилась International Alliance for Interoperability. Позже, в 2008 году, организация была переименована в buildingSMART — для большей гламурности.

Разработчики IFC не обладали богатым воображением, да и не имели возможности его применить – им были поставлены весьма скромные сроки, а задача выглядела весьма глобально. Поэтому, они взяли за основу формат STEP (Standard for the Exchange of Product model data), а точнее Application Protocol 225: Building Elements. Надо сказать, что вокруг STEP создана богатая инфраструктура в виде кучи спецификаций в статусе ИСО-стандартов. В основе этой инфраструктуры лежит язык моделирования данных EXPRESS и его графическая инкарнация EXPRESS-G, этот язык разрабатывался для удобства автогенерации кода на различных языках программирования.

Разработка IFC началась в Сентябре 1995, IFC 1.0 опубликован в Июне 1996, окончательная редакция в Январе 1997. Фактически целью первой версии IFC — была демонстрации самой возможности реализации задуманной цели, различные компании представили свои демонстрации экспорта/импорта в этот формат.

В Ноябре 1997 вышла следующая версия — 1.5, но попытка её реализация быстро выявило множество ошибок, которые потребовали разработки исправленной версии 1.5.1, которая ввелась параллельно с разработкой версией 2.0 — которая была представлена в Марте 1999.

Все эти версии сейчас признаны устаревшими.

В Ноябре 2000 вышла версия 2.1, это самая старая версия, по которой доступна документация. Позже она была опубликована как ISO/PAS 16739:2005.

Сейчас наиболее распространённая версия (которую понимает большинство программ) — IFC 2.3.

Софт

Для чтения IFC пригодится текстовый редактор с подсветкой синтаксиса, например я использовал n++ и vs code со своими корявыми настройками синтаксиса IFC.

Но ещё необходимым инструментом будет программа способная визуализировать графику в IFC. Сейчас появилось множество вьюверов для этого и даже бесплатных, лично я предпочитаю XbimXplorer от проекта xBIM. Также я использовал Revit, но надо сказать, что чистый Revit не очень дружит с IFC — он даже не способен прочитать файл, который сам создал (да, Revit от Autodesk'а не умеет работать с форматом придуманным Autodesk'ом — это визитная карточка Autodesk'а, просто они не придумали Revit, а купили его — как обычно), но у него есть не плохой плагин для этого — IFC for Revit (пока писал статью — нащёл несколько ошибок, нужно будет исправить, когда будет время...)

Надо сказать, что формат IFC настолько запутанный, что ни одна программа не обрабатывает его правильно — каждая это делает по своему. Так XbimXplorer игнорирует 2d-графику и некоторые синтаксические ошибки.

Описание

Формат IFC существует в трёх ипостасях: IFC-SPF (.ifc), IFC-XML (.ifcXML), IFC-ZIP (.ifcZIP)
IFC-SPF — это текстовый формат, определённый в ISO 10303-21 — фактически это STEP-файл
IFC-XML — это XML-формат определённый в ISO 10303-28 («STEP-XML»)
IFC-ZIP — zip-архив который может содержать .ifc или .ifcXML

Структура файла IFC-SPF описана в ISO 10303-21 (существует ГОСТ ИСО 10303-21-2002) в нотации Вирта. Это текстовый файл, в котором используется только символы с кодами в диапазоне 32-126 (третье издание допускает использование символов с кодами 127-255, но не рекомендуется — для совместимости)
Многострочные комментарии отмечаются парами символов /* */

Для записи символов в другой кодировке предусмотрено несколько способов

Запись ISO 8859:
Директива \S\ — код символа после директивы указывает код символа в таблице ISO 8859-1
Директива \P*\ — здесь вместо * должна стоять заглавная латинская буква, она указывает номер таблицы ISO 8859 которая используется для директивы \S\, A означает ISO 8859-1, B означает ISO 8859-2 и т. д.

Запись ISO 10646:
Директива \X\ — за директивой следует двузначное шестнадцатеричное число указывающее символ в диапазоне от U+0000 до U+00FF
Директивы \X2\*\X0\ и \X4\*\X0\ — здесь вместо * идёт последовательность двузначных (X2) или четырёхзначных (X4) шестнадцатеричных чисел, которые обозначают соответствующие символы

Привет, Мир! => \X2\041F04400438043204350442\X0\, \X2\041C04380440\X0\!

Максимальная длина сырой строки — 32769 байт

Структура файла — файл начинается строкой ISO-10303-21; и заканчивается строкой END-ISO-10303-21; правда после ещё может быть секция подписи SIGNATURE_SECTION, но этот вариант я не буду рассматривать.
Между этими строками должна быть секция заголовка HEADER_SECTION, после неё могут быть секции ANCHOR_SECTION и/или REFERENCE_SECTION, а также одна или несколько DATA_SECTION (в IFC только одна)

Структура заголовочной секции HEADER_SECTION — IFC допускает лишь три элемента в этой секции: FILE_DESCRIPTION, FILE_NAME, FILE_SCHEMA

ENTITY file_description;
description : LIST [1:?] OF STRING (256) ;
implementation_level : STRING (256) ;
END_ENTITY;

Минимальный вариант:
FILE_DESCRIPTION(('ViewDefinition [CoordinationView_V2.0]'),'2;1');
Содержимое description очень важно для IFC – здесь перечисляются используемые дополнения ViewDefinition, содержание ExchangeRequirement и опции Option[2], но обязательным является только элемент ViewDefinition
implementation_level состоит из двух цифр, первая обозначает редакцию ISO-10303-21 (их три), вторая – режим совместимости (их два), описаны в п.4.3 ISO-10303-21. Для IFC implementation_level всегда имеет значение — 2;1

Ещё вариант:
FILE_DESCRIPTION( ('ViewDefinition [CoordinationView_V2.0, QuantityTakeOffAddOnView]', 'ExchangeRequirement[Structural]'),'2;1');

ENTITY file_name;
name : STRING (256) ;
time_stamp : time_stamp_text ;
author : LIST [ 1 : ? ] OF STRING (256) ;
organization : LIST [ 1 : ? ] OF STRING (256) ;
preprocessor_version : STRING (256) ;
originating_system : STRING (256) ;
authorization : STRING (256) ;
END_ENTITY;

Все значения можно оставить пустыми. Имя файла, штамп времени, автор, организация, версия препроцессора, программа создания, авторизация.

ENTITY file_schema;
schema_identifiers : LIST [1:?] OF UNIQUE schema_name;
END_ENTITY;

Имя схемы, в которой описано содержание секции данных (смотри столбец Идентификатор в таблице выше)

Секция данных начинается с ключевого слова DATA; и заканчивается ENDSEC;. Содержимым этой секции является последовательность сущностей следующего синтаксиса:
#<индекс сущности>= <имя сущности>(<список атрибутов>);
Возможные сущности и их параметры описаны в IFC-схеме.

Пустой IFC файл:
ISO-10303-21;
HEADER;
FILE_DESCRIPTION(('ViewDefinition [CoordinationView_V2.0]'),'2;1');
FILE_NAME('','',(''),(''),'','','');
FILE_SCHEMA(('IFC2X3'));
ENDSEC;
DATA;
ENDSEC;
END-ISO-10303-21;

Секция данных

Корневым элементом IFC является IfcProject. Тут надо рассказать, как формируется список атрибутов, нужный для создания сущности, во-первых, сущность может иметь собственные атрибуты, а во-вторых она может унаследовать их от предка, порядок атрибутов задаётся — от предка к потомку. Для IfcProject цепочка наследования будет следующая: IfcRoot=>IfcObjectDefinition=>IfcObject=>IfcProject.

IFCPROJECT(<GlobalId>,<OwnerHistory>,<Имя>,<Описание>,<ObjectType>, <LongName>,<Phase>, (<RepresentationContexts>),<UnitsInContext>);

Теперь для создания IfcProject нам нужно задать значения для всех атрибутов. Первый атрибут, унаследованный от IfcRoot – GlobalId, имеет значение IfcGloballyUniqueId. Это простой тип – строка длиной в 22 символа, в них нужно записать уникальный идентификатор GUID или UUID, что бы 128 битное число упихать в 22 символа – существует специальный алгоритм, опубликованный на сайте buildingSMART[3]. Следующий атрибут OwnerHistory имеет значение IfcOwnerHistory. Этот элемент отвечает на вопросы – кто, как и когда создал этот IFC-элемент, фактически почти для каждого объекта в IFC может быть указан его автор, через этот элемент. Что бы заполнить этот атрибут, можно создать элемент «по месту», но лучше сделать это в другом месте, а на месте просто на него сослаться записью вида #<индекс сущности>. Также символ $ означает null-значение, символ * используется если потомок сам присваивает значению атрибуту предка. Значения типа enum записываются между двумя точками — .ELEMENT.

Пример создания IfcProject:
#1=IFCPROJECT('abcdefghijklmnopqrs101', #2, 'sample project', $, $, '','',$,$);
#2=IFCOWNERHISTORY(#3,#6,.READWRITE.,.ADDED.,87763554,#3,#6,87763554);
#3=IFCPERSONANDORGANIZATION(#4,#5,());
#4=IFCPERSON('Public','Jane','Q.',(),(),(),(),());
#5=IFCORGANIZATION($,'Architecture by Jane Q. Public, Inc.',$,(),());
#6=IFCAPPLICATION(#7,'Version 1.0','Building Architecture Toolkit','BAT1.0');
#7=IFCORGANIZATION($,'Creating Instance Software, Inc.',$,(),());

Следующие элементы <Имя>, <Описание>, <ObjectType>, <LongName>,<Phase> — опциональные и текстовые (IfcLabel, IfcText) — описание проекта для человека

RepresentationContexts – это список пространств/контекстов, идея была в том, что у нас может быть несколько пространств/контекстов, например: эскиз, проект и рабочая документация. И разные объекты могут иметь разное представление в разных контекстах. Например, стена в эскизе – просто линия, в проекте уже имеет толщину, а в рабочей документации – состоит из разных слоёв. Но в IFC2x3 концепция поменялась, контексты 'Sketch', 'Outline', 'Design', 'Detail' или отменили или они переехали в IfcGeometricRepresentationSubContext. А сам класс IfcRepresentationContext стал абстрактным, с единственным потомком – IfcGeometricRepresentationContext, который может быть объёмным ContextType = 'Model', CoordinateSpaceDimension = 3, плоским ContextType = 'Plan', CoordinateSpaceDimension = 2 и фиг знает каким ContextType = 'NotDefined'.

IFCGEOMETRICREPRESENTATIONCONTEXT(<Имя>,<Тип>,<Размерность пространства>,<Точность - расстояние на котором точки считаются идентичными>,<Система координат>,<Направление на север>)

UnitsInContext – объект IfcUnitAssignment, формирующий список элементов IfcUnit с описанием единиц измерения проекта, нужно для правильного импорта, иначе софт будет применять свои настройки по умолчанию – в Revit’е например стоят футы (он всё хранит в футах).

#2= IFCSIUNIT(*,.LENGTHUNIT.,.MILLI.,.METRE.);
#3= IFCSIUNIT(*,.AREAUNIT.,$,.SQUARE_METRE.);
#4= IFCSIUNIT(*,.VOLUMEUNIT.,$,.CUBIC_METRE.);
#5= IFCSIUNIT(*,.PLANEANGLEUNIT.,$,.RADIAN.);
#6= IFCUNITASSIGNMENT((#2,#3,#4,#5));


От корневого элемента IfcProject формируется дерево элементов, наследников типа IfcSpatialStructureElement (IfcBuilding (здание), IfcBuildingStorey (этаж), IfcSpace (пространство или помещение), IfcSite (участок)). Но эти элементы связываются не на прямую, а через специальный элемент IfcRelAggregates, отношением один-к-многим.

IFCRELAGGREGATES(<GlobalId>, <OwnerHistory>, <Имя>, <Описание>, <Родительский элемент>, (<список потомков>));

Эти элементы могут быть связанны только в следующем порядке: IfcSite=>IfcBuilding=>IfcBuildingStorey=>IfcSpace, а также могут быть связанны однотипные элементы, но тогда их атрибут CompositionType должен иметь разное значение и только в определённом порядке COMPLEX=>ELEMENT=>PARTIAL

Полная возможная структура проекта:
IfcSite.COMPLEX=>IfcSite.ELEMENT=>IfcSite.PARTIAL=> IfcBuilding.COMPLEX=>IfcBuilding.ELEMENT=>IfcBuilding.PARTIAL=> IfcBuildingStorey.COMPLEX=>IfcBuildingStorey.ELEMENT=>IfcBuildingStorey.PARTIAL=> IfcSpace.COMPLEX=> IfcSpace.ELEMENT=>IfcSpace.PARTIAL

ifc-файл

Хотя все элементы не обязательные, обязателен лишь порядок наследования
Предпологоается, что вы описываете Здание (Building), которое состоит из этажей (Storey) и в которых существуют помещения (Space), вам нужно показать существующий рельеф (Site) в который вы вписываете своё здание

IFCSITE(<GlobalId>,<OwnerHistory>,<Имя>,<Описание>,<ObjectType>,<ObjectPlacement>,<Representation>,<LongName>,<CompositionType>,<RefLatitude>,<RefLongitude>,<RefElevation>,<LandTitleNumber>,<SiteAddress>);

Атрибут Representation, унаследованный от IfcProduct, указывает на объект IfcProductRepresentation, имеет двух потомков IfcProductDefinitionShape – для описания формы объекта и IfcMaterialDefinitionRepresentation – описания материала (стиля визуализации), они через атрибут Representations связывают различные представления.

IfcProductDefinitionShape(<Имя>,<Описание>,(<Representations>))
IfcMaterialDefinitionRepresentation(<Имя>, <Описание>,<Representations>),<RepresentedMaterial>)

IfcMaterialDefinitionRepresentation для Representations принимает только IfcStyledRepresentation — описания стиля
Атрибут RepresentedMaterial даёт текстовое описание материала объекта.
IfcProductDefinitionShape для Representations принимает только IfcShapeRepresentation или IfcTopologyRepresentation (IfcShapeModel)

IfcShapeRepresentation самый важный в IFC класс, потому что отвечает за геометрическое представление объектов. Доступные типы геометрии: Curve2D (плоские линии), GeometricSet (точки, линии, поверхности, 2d и 3d), SurfaceModel (поверхности), SolidModel (тела), дополнительные типы (BoundingBox, SectionedSpine, MappedRepresentation)

IFCSHAPEREPRESENTATION(<контекст>,<RepresentationIdentifier>,<тип геометрии>,<список элементов>);

В основе любой геометрии находится элемент IfcCartesianPoint – просто точка.
#13= IFCCARTESIANPOINT((0.,0.,0.));
#16= IFCCARTESIANPOINT((1.,0.,0.));
#22= IFCPOLYLINE((#13, #16));

#510= IFCBSPLINECURVEWITHKNOTS(3,(#511,#512,#513,#514,#511,#512,#513),.UNSPECIFIED.,.T.,.T.,(1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1),(-7.0,-6.0,-5.0,-4.0,-3.0,-2.0,-1.0,0.0,1.0,2.0,3.0),.UNSPECIFIED.);
#511= IFCCARTESIANPOINT((239.758213537139,192.193559404919,-83.9999999999991));
#512= IFCCARTESIANPOINT((0.0,275.591853484122,-83.9999999999991));
#513= IFCCARTESIANPOINT((-239.75821353295,192.193559404918,-83.9999999999991));
#514= IFCCARTESIANPOINT((0.0,-108.13323051355,-83.9999999999991));

#34= IFCSHAPEREPRESENTATION(#7,'Body','SweptSolid',(#35));
#35= IFCEXTRUDEDAREASOLID(#36,#8,#37,0.5);
#36= IFCRECTANGLEPROFILEDEF(.AREA.,$,#38,0.5,0.5);
#37= IFCDIRECTION((0.,0.,1.));
#38= IFCAXIS2PLACEMENT2D(#39,#9);
#7= IFCGEOMETRICREPRESENTATIONCONTEXT($,'Model',3,0.01,#8,#9);
#8= IFCAXIS2PLACEMENT3D(#10,$,$);
#9= IFCDIRECTION((0.,1.));
#39= IFCCARTESIANPOINT((0.,0.));

Геометрия может состоять просто из списка точек, а может иметь сложную структуру с кучей параметров и дочерних элементов.
Рассмотрим IfcExtrudedAreaSolid(<SweptArea>,<Position>,<ExtrudedDirection>,<Depth>)

Это тело полученное выдавливанием исходного плоского контура SweptArea размещённого в пространстве Position выдавленного в направлении ExtrudedDirection на глубину Depth. Атрибут SweptArea имеет тип IfcProfileDef – это абстрактный класс, имеющий большое количество потомков «на все случаи жизни», в данном случае используется IfcRectangleProfileDef(<ProfileType>,<ProfileName>,<Position>,<XDim>,<YDim>)

ProfileType – тип профиля enum-значение типа IfcProfileTypeEnum (Значения: CURVE,AREA). Опциональное имя профиля ProfileName, размещение Position и размер по координатам X Y – XDim, YDim.


Или более сложный IfcFacetedBrep он состоит из одной закрытой оболочки IfcClosedShell, которая в свою очередь состоит из списка граней IfcFace, которые состоят из рёбер IfcFaceBound, которые описаны петлями IfcLoop, которые уже состоят из точек IfcCartesianPoint. Граничное представление (brep) диктует массу условий на свою структуру – подробно описанные в документации и соответствующей литературе.

#57= IFCSHAPEREPRESENTATION(#7, 'Body', 'Brep', (#58));
#58= IFCFACETEDBREP(#59);
#59= IFCCLOSEDSHELL((#80, #81, #82, #83, #84, #85));

#60 = IFCCARTESIANPOINT((0.,0.,0.));
#61 = IFCCARTESIANPOINT((1.,0.,0.));
#62 = IFCCARTESIANPOINT((1.,1.,0.));
#63 = IFCCARTESIANPOINT((0.,1.,0.));
#64 = IFCCARTESIANPOINT((0.,0.,1.));
#65 = IFCCARTESIANPOINT((1.,0.,1.));
#66 = IFCCARTESIANPOINT((1.,1.,1.));
#67 = IFCCARTESIANPOINT((0.,1.,1.));

#68= IFCPOLYLOOP((#60, #61, #62, #63));
#69= IFCPOLYLOOP((#64, #65, #66, #67));
#70= IFCPOLYLOOP((#60, #61, #65, #64));
#71= IFCPOLYLOOP((#61, #62, #66, #65));
#72= IFCPOLYLOOP((#62, #63, #67, #66));
#73= IFCPOLYLOOP((#63, #60, #64, #67));

#74= IFCFACEOUTERBOUND(#68, .T.);
#75= IFCFACEOUTERBOUND(#69, .T.);
#76= IFCFACEOUTERBOUND(#70, .T.);
#77= IFCFACEOUTERBOUND(#71, .T.);
#78= IFCFACEOUTERBOUND(#72, .T.);
#79= IFCFACEOUTERBOUND(#73, .T.);

#80= IFCFACE((#74));
#81= IFCFACE((#75));
#82= IFCFACE((#76));
#83= IFCFACE((#77));
#84= IFCFACE((#78));
#85= IFCFACE((#79));




В IFC4 появился IfcAdvancedBrep, грани которого могут быть описаны NURBS-кривыми



Объекты IfcSpatialStructureElement могут иметь собственную геометрию, но вообще то здания состоят из других объектов: стен, полов, крыш, окон, дверей и т. д. В IFC все эти объекты описываются соответствующими объектами: IfcWall, IfcSlab, IfcRoof, IfcWindow, IfcDoor – все они являются потомками IfcProduct. Все эти объекты могут быть связанны с соответствующим объектом IfcSpatialStructureElement, через специальный объект IfcRelContainedInSpatialStructure



IFCRELCONTAINEDINSPATIALSTRUCTURE(<GlobalId>,<OwnerHistory>,<Имя>,<Описание>, (<RelatedElements>),<RelatingStructure>)

Для стен постоянной толщины принято использовать IfcWallStandardCase (в IFC4 считается устаревшим), для остальных случаев используем IfcWall. В случае IfcWallStandardCase нужно использовать SweptSolid – выдавливающий контур стены на заданную высоту

IFCWALLSTANDARDCASE(<GlobalId>,<OwnerHistory>,<Имя>,<Описание>,<ObjectType>,<ObjectPlacement>,<Representation>,<Tag>);

#8= IFCAXIS2PLACEMENT3D(#10,$,$);
#10= IFCCARTESIANPOINT((0.,0.,0.));
#13= IFCLOCALPLACEMENT($,#8);
#22= IFCDIRECTION((0.,0.,1.));
#23= IFCAXIS2PLACEMENT2D(#24,#25);
#24= IFCCARTESIANPOINT((0.,0.));
#25= IFCDIRECTION((1.,0.));
#26= IFCWALLSTANDARDCASE('abcdefghijklmnopqrs107',$,'wall1',$,'',#13,#27,'');
#27= IFCPRODUCTDEFINITIONSHAPE($,$,(#28));
#28= IFCSHAPEREPRESENTATION(#7,'Body','SweptSolid',(#29));
#29= IFCEXTRUDEDAREASOLID(#30,#32,#22,1000.);
#30= IFCRECTANGLEPROFILEDEF(.AREA.,$,#23,100.,1000.);
#31= IFCCARTESIANPOINT((500.,0.,100.));
#32= IFCAXIS2PLACEMENT3D(#31,$,$);


Дверь описывается объектом IfcDoor, его можно добавить в IfcRelContainedInSpatialStructure, но этот объект не делает «вырез» в стене для себя



За «вырез» отвечает специальный объект IfcOpeningElement, который связывается с «родительским» объектом через IfcRelVoidsElement. В IfcOpeningElement можно «вставить» дверь, с помощью объекта IfcRelFillsElement. С помощью IfcOpeningElement можно делать не только сквозные отверстия, но и углубления.





IFCDOOR(<GlobalId>,<OwnerHistory>,<Имя>,<Описание>,<ObjectType>,<ObjectPlacement>,<Representation>,<Tag>,<OverallHeight>,<OverallWidth>)

IFCWINDOW(<GlobalId>,<OwnerHistory>,<Имя>,<Описание>,<ObjectType>,<ObjectPlacement>,<Representation>,<Tag>,<OverallHeight>,<OverallWidth>)

Объект IfcWindow сильно похож в использовании, на IfcDoor, OverallHeight, OverallWidth — номинальные габариты, можно не указывать – тогда эти значения будут браться из геометрии

Объект IfcRoof подразумевается сложным объектом – он должен описывать всю кровлю, для связи всех дочерних элементов с ним – нужно использовать IfcRelAggregates. Но при этом IfcRoof может иметь собственую геометрию Representation.
IFCSLAB(<GlobalId>,<OwnerHistory>,<Имя>,<Описание>,<ObjectType>,<ObjectPlacement>,<Representation>,<Tag>,<PredefinedType>);
IFCROOF(<GlobalId>,<OwnerHistory>,<Имя>,<Описание>,<ObjectType>,<ObjectPlacement>,<Representation>,<Tag>,<IfcRoofTypeEnum>);

Пишем IFC

Теперь, вооружившись этим знанием, попробуем описать простой домик, для начало мы возмём пустой IFC файл — описание которого я уже приводил

Дальше, мы должны наполнить содержанием DATA-секцию. Первым обязательным обектом должен быть IFCPROJECT (хотя он может быть и в конце файла, но он просто должен быть), также нам понадобится IFCUNITASSIGNMENT, если мы конечно хотим, что бы программы читали модель в тех еденицах измерения, которые мы задумали. Так же нам понадобится, хотя бы один IFCGEOMETRICREPRESENTATIONCONTEXT — иначе мы не сможем добавить описание геометрии.



Структура дома








Для описания двери мы используем IFCFACETEDBREP и его используем для IFCOPENINGELEMENT в который вставленна наша дверь. Используя разные IFCLOCALPLACEMENT мы можем вставить одну и туже геометрию в разные места и для представления разных объектов — например можем использовать тот же IFCFACETEDBREP для окна.




готовый файл

Заключение

Теперь, мой дорогой читатель, ты можешь написать дом свой мечты. К сожалению я не расмотрел IfcMaterialDefinitionRepresentation который отвечат за стиль отображения объектов, не расмотрел IfcTopologyRepresentation — не очень понимаю для чего он служит и не знаю как его визуалезировать. Не расмотрел опции IFC и дополнительный набоы свойств. Но иначе это не было бы кратким введением.

Формат IFC содержит огромное количество объектов, которое становится лишь больше от версии к версии. В тексте спецификации встречаются примечания, которые не отраженны в EXPRESS-схеме, но при этом сильно влияют на обработку файла. По этому трудно реализовать этот формат, не прочитав внимательно всю документацию, но это врядли возможно одному человеку, по этому не существует программы — которая читает его абсолютно правильно, каждая имеет свои особенности. И если в случае open source программ всегда есть возможность исправить обнаруженные ошибки, для проприетарных программ это приводит к невозможности полноценного использования формата IFC.

Формат IFC абсолютно не приспособлен для хранения информации раздела генплана, но в настоящее время идёт активная работа над этим разделом, эта работа должна быть закончена к концу Апреля 2020 и войти в состав IFC5. Так же сейчас идёт работа над IFC Road, IFC Airport и IFC4precast (сборный железобетон). В IFC4x2 появился IFC Bridge, для котрого придумали специальный геометрический объект — IfcSectionedSolidHorizontal

Последние изменения IFC сильно сближают его с GML, даже появился IfcCoordinateReferenceSystem — описание геодезической системы координат. При этом IFC делает упор на описание внутренних структур объекта, а GML описывает его внешнее представление. Но главным отличием IFC является возможномть ссылатся на одни и тежи объекты в разных местах — одна и таже точка, может быть использованна в описании геометрии стены и окна. В GML же, каждый геометрический объект — абсолютно независим.

Ссылки:
1. www.ibpsa.org/proceedings/BS1997/BS97_P125.pdf
2. standards.buildingsmart.org/documents/Implementation/ImplementationGuide_IFCHeaderData_Version_1.0.2.pdf
3. technical.buildingsmart.org/resources/ifcimplementationguidance/ifc-guid