基于工程图纸矢量特征解析的工程量提取与对账方法及系统与流程

本发明属于数字化工程造价，尤其涉及基于工程图纸矢量特征解析的工程量提取与对账方法及系统。

背景技术：

1、随着建筑工程及基础设施项目规模的不断扩大，工程造价管理向数字化、智能化方向演进已成为行业发展的重要趋势。尽管建筑信息模型等数字化技术已在部分场景中逐步推广，但二维工程cad图纸及相应电子文件在设计表达、审批流转和施工实施过程中仍然占据重要地位。该类二维图纸不仅承载了构件轮廓、尺寸标注等直观信息，还包含与构件属性、材料要求以及工程实施相关的多类表达内容，因此，围绕二维工程图纸开展工程量处理，仍然是工程造价业务中的基础环节之一。

2、目前，针对工程量处理的常见做法，一类是借助数字化测量工具，由造价人员在图纸界面中进行图元选择、区域圈定和人工辅助量算；另一类则是将二维图纸转换为图像形式后，对图形对象和标注内容进行自动识别，以输出相应的工程量结果。上述做法在一定程度上提高了量算效率，但整体上仍较多依赖局部图形识别、文字提取或人工交互处理，对于图纸中原生矢量要素之间的几何关联、拓扑关系以及图文之间的对应语义利用仍显不足。

3、此外，在工程造价业务中，工程量处理通常并不止于结果生成本身，还涉及与合同清单、预算数据及相关管理信息之间的衔接和核对。现阶段的一些处理方式往往更侧重于工程量结果的形成，而对后续的数据关联、差异核验及复核支撑考虑相对有限。在图纸标注较为密集、构件关系较为复杂或者项目数据规模较大的场景下，工程量处理结果的一致性、关联性和复核效率仍有进一步提升空间。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提出基于工程图纸矢量特征解析的工程量提取与对账方法及系统。

2、本发明的技术方案如下：

3、基于工程图纸矢量特征解析的工程量提取与对账方法，所述方法包括：

4、获取待处理的工程图纸文件及对应的合同清单数据，并从所述工程图纸文件中提取原生矢量元素集合以及与所述原生矢量元素集合对应的文本注释集合；

5、将所述原生矢量元素集合中的各个原生矢量元素作为图节点，根据各个原生矢量元素之间的空间几何关联关系和连接状态构建加权矢量关系图；

6、针对所述加权矢量关系图中的各个图节点，提取所述图节点对应的几何属性特征，并结合位于该图节点的邻域范围内的相应文本注释，对所述几何属性特征及相应文本注释执行语义特征分解处理，得到所述图节点对应的基础语义特征向量；根据所述图节点的局部节点分布密度以及所述加权矢量关系图中的拓扑关联，对所述基础语义特征向量执行尺度自适应融合处理，以生成映射至统一语义空间下的多尺度融合特征向量；

7、基于所述合同清单数据构建层次化词汇图谱，依据所述多尺度融合特征向量、所述加权矢量关系图中的拓扑关联以及所述层次化词汇图谱中的词汇层级关系，在所述加权矢量关系图与所述层次化词汇图谱之间执行层次化图匹配，以确定由所述图节点构成的构件实体对应的标准条目；

8、针对各个所述标准条目，按照该标准条目对应的计量规则，对映射至该标准条目的构件实体中各图节点对应的所述几何属性特征进行汇总计算，得到目标提取工程量，并将所述目标提取工程量与所述合同清单数据进行对账分析；根据各所述标准条目的匹配置信度及对应的对账偏差执行可靠性评估，并根据评估结果输出包含差异信息及风险提示的对账报告。

9、进一步地，所述根据各个原生矢量元素之间的空间几何关联关系和连接状态构建加权矢量关系图，包括：

10、针对所述原生矢量元素集合中的任意两个图节点，提取所述两个图节点之间的公共边长、接触长度或重叠长度、方向夹角以及空间质心距离；

11、利用预设的几何关联评估函数，通过将所述公共边长、接触长度或重叠长度相对于全局最大表征长度的归一化比例、由所述方向夹角转换得到的方向一致性增益项，以及基于所述空间质心距离的距离衰减因子进行线性加权求和，计算所述两个图节点之间的连接边权重；

12、在所述连接边权重大于预设连通性阈值时，在所述两个图节点之间建立带有对应权重的连接边，以构建初始加权矢量关系图；

13、针对所述初始加权矢量关系图中的任意图节点，在判断其存在相邻图节点时，利用加权拓扑中心度算法，将所述图节点与其各个相邻图节点之间的连接边权重在局部邻接权重总和中的相对占比参数，与基于边权倒数的最短路径长度构成的衰减因子进行乘积聚合计算，得到所述图节点在全局拓扑结构中的中心度评分；在判断其不存在相邻图节点时，将其中心度评分记为零；

14、根据各图节点的中心度评分以及图节点之间的空间邻近关系，将中心度评分低于预设中心度阈值的图节点识别为碎片图节点，并对满足预设合并条件的所述碎片图节点执行几何聚合，基于聚合结果更新对应的图节点及连接边，以生成加权矢量关系图。

15、进一步地，所述对所述几何属性特征及相应文本注释执行语义特征分解处理，得到所述图节点对应的基础语义特征向量，包括：

16、利用预训练的工程领域语言模型，对位于图节点的邻域范围内的相应文本注释进行分词和实体识别，提取与所述图节点关联的文本词语集合，并将所述文本词语集合中的各个词语映射为相应的文本嵌入向量；

17、提取所述图节点的长度特征、截面尺度特征、方向角特征和图层标识特征作为所述几何属性特征，并构建对应的几何属性向量；

18、通过带有学习参数的线性映射变换，将所述几何属性向量投射至与所述文本嵌入向量相同的特征维度空间，得到几何映射向量；

19、在所述文本词语集合非空时，提取所述文本词语集合中各个词语对应的文本嵌入向量并计算均值特征向量，基于预设的语义融合系数，将所述几何映射向量与所述均值特征向量进行加权融合计算，生成所述图节点对应的基础语义特征向量；在所述文本词语集合为空时，将所述几何映射向量直接确定为所述图节点对应的基础语义特征向量。

20、进一步地，所述根据所述图节点的局部节点分布密度以及所述加权矢量关系图中的拓扑关联，对所述基础语义特征向量执行尺度自适应融合处理，以生成映射至统一语义空间下的多尺度融合特征向量，包括：

21、在所述加权矢量关系图中，以目标图节点为中心，统计预设搜索半径内的图节点数量，并根据统计结果与该预设搜索半径对应的圆形搜索区域面积的比值，计算所述目标图节点的局部节点分布密度；

22、提取所述目标图节点的几何属性特征中的长度特征或截面尺度特征作为其特征尺寸，并根据所述局部节点分布密度和所述特征尺寸计算自适应融合权重；其中，所述自适应融合权重由基于所述局部节点分布密度的敏感度控制函数与所述特征尺寸在全局参考维度下的相对尺寸占比共同决定；

23、基于所述加权矢量关系图中的拓扑关联，确定所述目标图节点的邻接图节点集合；

24、在所述邻接图节点集合非空时，利用所述自适应融合权重，对所述目标图节点的基础语义特征向量与所述邻接图节点集合中各图节点的基础语义特征向量的均值进行加权特征聚合，生成所述目标图节点对应的多尺度融合特征向量；在所述邻接图节点集合为空时，将所述目标图节点的基础语义特征向量确定为对应的多尺度融合特征向量。

25、进一步地，所述基于所述合同清单数据构建层次化词汇图谱，依据所述多尺度融合特征向量、所述加权矢量关系图中的拓扑关联以及所述层次化词汇图谱中的词汇层级关系，在所述加权矢量关系图与所述层次化词汇图谱之间执行层次化图匹配，以确定由所述图节点构成的构件实体对应的标准条目，包括：

26、根据所述合同清单数据及预设工程量计算规范，提取所述合同清单数据中包含的各个标准条目的类别属性和计量特征，构建呈树状层级结构的所述层次化词汇图谱，并生成映射至所述统一语义空间下的各个标准语义向量；

27、计算各个所述图节点的多尺度融合特征向量与各个所述标准语义向量之间的余弦相似度，以生成由各图节点与各标准条目构成的匹配得分矩阵；

28、以所述加权矢量关系图中的图节点集合作为第一顶点集，以所述层次化词汇图谱中的标准条目集合作为第二顶点集，基于所述匹配得分矩阵构建二分图匹配模型；

29、执行带有图节点唯一映射约束的贪心搜索算法，按照匹配得分降序依次从所述二分图匹配模型中选取匹配候选边，并在确定图节点与标准条目的映射关系后，从搜索空间中剔除与该图节点相连的其他候选边，以确定各个所述图节点对应的候选标准条目；

30、利用所述层次化词汇图谱中的词汇层级关系对各个所述图节点对应的候选标准条目执行层级一致性校验，并在校验通过后，结合所述加权矢量关系图中的拓扑关联，将空间邻接且对应于同一候选标准条目的多个图节点聚合为构件实体，从而确定由所述图节点构成的所述构件实体对应的标准条目。

31、进一步地，所述针对各个所述标准条目，按照该标准条目对应的计量规则，对映射至该标准条目的构件实体中各图节点对应的所述几何属性特征进行汇总计算，得到目标提取工程量，包括：

32、当识别到所述标准条目对应的计量规则为长度计量时，提取所述构件实体中各个图节点的所述长度特征并进行累加求和，随后扣减所述构件实体内部相连图节点之间存在的无向连接边对应的所述公共边长、接触长度或重叠长度的累加总和，通过拓扑去重计算得到长度提取工程量；

33、当识别到所述标准条目对应的计量规则为面积计量时，在所述构件实体对应的图节点集合中，基于所述加权矢量关系图的连通性搜索闭合的拓扑环，并根据所述拓扑环的方向属性和包含关系，将搜索到的拓扑环划分为外向轮廓边界和内向孔洞边界；

34、计算所述外向轮廓边界包围的基础面积，并扣减各个所述内向孔洞边界包围的无效面积的总和，得到面积提取工程量；

35、将与所述标准条目对应的计量规则相匹配的工程量计算结果确定为目标提取工程量；所述工程量计算结果包括长度提取工程量或面积提取工程量。

36、进一步地，所述根据各所述标准条目的匹配置信度及对应的对账偏差执行可靠性评估，并根据评估结果输出包含差异信息及风险提示的对账报告，包括：

37、将各个所述标准条目依次作为目标标准条目，确定经所述层次化图匹配后最终映射至该目标标准条目的图节点集合，获取所述图节点集合中的各图节点与该目标标准条目之间的匹配得分，并根据各所述匹配得分的聚合结果计算得到该目标标准条目对应的匹配置信度，并从所述合同清单数据中解析得到所述目标标准条目对应的预定工程量、预算基准价及合同执行价；

38、分别计算该目标标准条目对应的目标提取工程量与所述预定工程量之间的绝对差值作为工程量偏差，以及所述预算基准价与所述合同执行价之间的绝对差值作为价格偏差，以构成所述目标标准条目的对账偏差；

39、通过预设的可靠性评估函数计算所述目标标准条目对应的综合可信度评分，其中，所述综合可信度评分以所述匹配置信度为基准，并分别按照所述工程量偏差相对于预设工程量容差修正参数的偏离程度以及所述价格偏差相对于预设价格容差修正参数的偏离程度，进行指数级衰减惩罚得到；

40、对各个目标标准条目的工程量偏差与对应的预算基准价进行资金维度的加权汇总，得到项目全局资金偏差量，并将各个目标标准条目的预定工程量与对应的预算基准价的乘积进行全局累加，得到资金维度的总预算基准值；将所述项目全局资金偏差量与所述总预算基准值的比值作为整个项目的全局对账偏差率；

41、将所述综合可信度评分低于预设安全阈值的目标标准条目标记为高风险条目，并将各个所述综合可信度评分、各个所述高风险条目以及所述全局对账偏差率确定为所述评估结果；

42、结合所述全局对账偏差率以及各个所述高风险条目，生成包含所述差异信息及风险提示的对账报告；其中，将所述全局对账偏差率、所述工程量偏差及所述价格偏差作为所述差异信息，以及将所述高风险条目作为所述风险提示。

43、基于工程图纸矢量特征解析的工程量提取与对账系统，所述系统包括：

44、图纸清单提取单元，用于获取待处理的工程图纸文件及对应的合同清单数据，并从所述工程图纸文件中提取原生矢量元素集合以及与所述原生矢量元素集合对应的文本注释集合；

45、矢量关系构建单元，用于将所述原生矢量元素集合中的各个原生矢量元素作为图节点，根据各个原生矢量元素之间的空间几何关联关系和连接状态构建加权矢量关系图；

46、语义特征融合单元，用于针对所述加权矢量关系图中的各个图节点，提取所述图节点对应的几何属性特征，并结合位于该图节点的邻域范围内的相应文本注释，对所述几何属性特征及相应文本注释执行语义特征分解处理，得到所述图节点对应的基础语义特征向量；根据所述图节点的局部节点分布密度以及所述加权矢量关系图中的拓扑关联，对所述基础语义特征向量执行尺度自适应融合处理，以生成映射至统一语义空间下的多尺度融合特征向量；

47、标准条目匹配单元，用于基于所述合同清单数据构建层次化词汇图谱，依据所述多尺度融合特征向量、所述加权矢量关系图中的拓扑关联以及所述层次化词汇图谱中的词汇层级关系，在所述加权矢量关系图与所述层次化词汇图谱之间执行层次化图匹配，以确定由所述图节点构成的构件实体对应的标准条目；

48、工程量对账评估单元，用于针对各个所述标准条目，按照该标准条目对应的计量规则，对映射至该标准条目的构件实体中各图节点对应的所述几何属性特征进行汇总计算，得到目标提取工程量，并将所述目标提取工程量与所述合同清单数据进行对账分析；根据各所述标准条目的匹配置信度及对应的对账偏差执行可靠性评估，并根据评估结果输出包含差异信息及风险提示的对账报告。

49、一种电子设备，包括：

50、至少一个处理器；

51、以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述基于工程图纸矢量特征解析的工程量提取与对账方法中的步骤。

52、一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述基于工程图纸矢量特征解析的工程量提取与对账方法中的步骤。

53、相比于现有技术本发明具有如下有益效果：

54、围绕工程图纸中的原生矢量元素建立关系化和语义化的统一表达机制。通过将原生矢量对象之间的空间几何关联和连接状态组织为加权关系结构，并将图节点对应的几何属性与邻域文本注释进行联合语义分解，再结合局部节点分布密度和拓扑关联实现多尺度自适应融合，能够将图纸中原本分散的线面特征及标注信息转化为具有统一语义指向的特征表示。由此不仅有利于保持图纸几何表达的原生精度，还能够增强对构件边界、构件组合关系及其语义指代关系的整体把握能力，从而提高复杂图纸场景下构件实体识别与语义判定的稳定性和一致性。

55、将图纸侧形成的多尺度语义表达进一步与合同清单侧的层次化业务语义体系建立映射关系，并使该映射结果直接参与后续计量与核验处理。借助层次化词汇图谱及其词汇层级约束，可使图纸中的构件实体在统一业务语义框架下完成标准条目归属；在此基础上按照对应标准条目的计量规则对相关几何属性进行汇总计算，并将所得目标提取工程量与合同清单数据进行对账分析，同时结合匹配置信度和对账偏差情况形成可靠性评估结果。这样能够使工程量提取结果不仅具有数值意义，而且具备明确的条目归属、业务对应关系和核验支撑价值，进而提升结果的可关联性、可复核性及差异定位效率。

56、通过本技术方案，实现了从工程图纸原生矢量关系到造价业务标准条目的跨层语义贯通，并在该贯通过程中将构件识别、工程量计算与清单对账有机衔接起来。基于这种由底层图元关系、构件语义表达、标准条目映射到结果核验输出的连续技术链路，能够使工程量处理结果同时具备较高的语义确定性、计量一致性和业务可用性，从而为工程图纸场景下的工程量提取与对账分析提供更稳定和更系统的技术支撑。