基于层级造价知识图谱的隧道定额匹配推理方法及系统与流程

本发明涉及工程造价，具体涉及一种基于层级造价知识图谱的隧道定额匹配推理方法及系统。

背景技术：

1、在公路隧道工程造价编制中，工程数量表通常以自然语言形式描述分部分项工程内容，如“洞外浆砌片石排水沟”“型钢钢架的钢板”等。编制人员需要根据这些描述，从公路隧道工程概算预算项目表中选取对应的定额子目。这一过程依赖于编制人员对项目表中“目-节-细目-定额”层级结构、定额名称含义以及说明调整规则的理解。

2、目前，现有技术方案主要集中在造价文本的结构化识别方面。例如，借助ocr、分词和知识图谱对造价清单进行结构化识别，将非结构化文本拆解为项目名称、特征、单位、工程量等字段。但此类方案的主要目标是实现文本数据的规整化，并未进一步解决工程描述应匹配哪个具体定额子目的问题。

3、此外，部分现有方案通过历史语义查询和存储机制实现造价数据的语义检索，能够提高与用户输入相似的已有查询结果的复用效率。但其本质仍为信息检索，检索结果为相似历史数据或历史查询结果，无法直接回答工程数量表中的某条工程描述应套用哪个定额子目。

4、申请公开号cn116629949a公开了一种水电建筑工程智能匹配定额子目的组价方法，该方案通过构建定额库关键词、进行相似度分析、提取子目特征向量并采用评分匹配机制，实现了文本描述与定额子目之间的匹配。然而，该方案应用于水电建筑工程领域，其定额层级结构与公路隧道工程概算预算项目表的“目-节-细目-定额”多层路径结构不同。由于缺少与公路隧道工程相对应的层级路径信息，该方案无法利用项目节、细目和子细目之间的层级归属关系进行路径化定位，其匹配逻辑只能基于纯文本相似度计算。当同一名称或近似名称的定额分布在公路隧道工程的不同细目路径下时（例如“排水沟”定额可出现在“洞口坡面排水”路径下，也可出现在“洞内排水”路径下），仅靠关键词相似度无法区分该定额具体属于哪个部位，容易导致跨部位、跨细目的定额套用错误。同时，该方案缺少对工程部位约束词的识别与利用，在“钢筋”、“混凝土”等泛化术语出现时无法区分其在不同部位下的语义差异。此外，该方案的评分机制以关键词命中为核心，当输入描述本身缺少材料、构造或工序等区分性信息时，仍会输出得分最高的单一结果，无法识别输入信息是否充分，也无法在信息不足时提供多个候选定额供编制人员选择，容易导致定额选择偏差。

5、综上所述，现有定额匹配方案基于纯文本相似度计算，无法利用层级路径区分同名定额、输入不完整时缺乏多候选输出、配套定额需人工检查，导致公路隧道工程定额匹配的准确性和可靠性较差。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有定额匹配方案存在准确性和可靠性较差的问题，提出一种基于层级造价知识图谱的隧道定额匹配推理方法及系统。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种基于层级造价知识图谱的隧道定额匹配推理方法，所述方法包括：

4、构建公路隧道的工程层级造价知识图谱，基于所述层级造价知识图谱生成候选定额对象；

5、获取用户输入的工程描述作为输入问题，对所述输入问题进行公路隧道工程领域关键词抽取及同义词扩展，获得扩展关键词集合，并将所述扩展关键词集合划分为强约束词集合和弱约束词集合；计算所述输入问题与每一个候选定额对象之间的名称相似度和路径相似度；分别计算所述扩展关键词集合在每一个候选定额对象中的各关键词命中比例；对所述输入问题进行问题类型识别，确定所述输入问题的问题类型；

6、根据所述强约束词集合在层级造价知识图谱中确定目标细目，并在所述目标细目的子树范围内生成初始候选定额对象集合；对所述初始候选定额对象集合中的每一个候选定额对象，根据该候选定额对象是否位于目标细目的子树范围内以及该候选定额对象的父级细目名称是否命中输入问题的领域词，计算该候选定额对象的层级推理得分；

7、引入业务映射规则和强约束规则，对候选定额对象的评分项和输出顺序进行规则修正；所述业务映射规则用于在输入问题命中触发模式时，优先返回预先设定的目标定额编号集合中的候选定额对象；所述强约束规则用于根据候选定额对象路径或定额名称中命中的强约束词数量以及所述输入问题触发强约束但候选路径未命中的规则数量，计算该候选定额对象的强约束规则命中得分，并通过弱泛词惩罚项对候选定额对象进行评分修正，计算该候选定额对象的规则修正得分；

8、对于每一个候选定额对象，将该候选定额对象的名称相似度、路径相似度、各关键词命中比例、层级推理得分及规则修正得分进行融合，得到该候选定额对象的综合评分，按照综合评分从高到低对候选定额对象排序；当所述业务映射规则命中时，在所述综合评分的基础上叠加业务映射规则优先分后重新排序；

9、根据所述问题类型，按照排序结果输出对应的候选定额对象。

10、进一步地，所述层级造价知识图谱以公路隧道工程项目造价文件模板为基础，将工程造价数据组织为包含目节点、项目节节点、细目节点、定额节点及说明调整节点的图谱结构，并存储节点间的包含关系及说明调整关系；

11、每一个候选定额对象的路径记为：

12、；

13、其中，表示第个候选定额对象，表示第个候选定额对象的路径，表示所属目节点，表示所属项目节节点，表示第层细目节点，，表示细目节点总层数，表示定额节点；

14、每一个候选定额对象至少包含所属目名称、所属项目节编号、所属项目节名称、细目路径、定额编号、定额名称、定额单位、父级细目编号、父级细目名称及说明调整内容；由所述所属目名称、所属项目节名称及细目路径按层级顺序拼接得到路径文本，由所述路径文本、定额编号、定额名称及说明调整内容拼接得到候选全文。

15、进一步地，对所述输入问题进行公路隧道工程领域关键词抽取及同义词扩展，获得扩展关键词集合，并将所述扩展关键词集合划分为强约束词集合和弱约束词集合，具体包括：

16、对所述输入问题进行领域词抽取，对于预先构建的公路隧道工程领域词表中的每一个领域词，若出现在中，则将纳入初始关键词集合：

17、；

18、其中，表示领域词表中的第个领域词，表示作为子串包含于；

19、根据同义词词典对进行扩展，得到扩展关键词集合：

20、；

21、其中，表示同义词词典映射函数，表示领域词的同义词集合，表示同义词，表示存在，表示并集；

22、将所述扩展关键词集合划分为强约束词集合和弱约束词集合：

23、；

24、；

25、其中，表示强约束词表，表示弱约束词表，表示交集。

26、进一步地，所述名称相似度和路径相似度基于字符串序列匹配相似度计算，计算公式如下：

27、；

28、；

29、其中，表示输入问题与候选定额对象之间的名称相似度，表示输入问题与候选定额对象之间的路径相似度，表示文本与文本的序列匹配比例，取值范围为，表示候选定额对象的定额名称，表示候选定额对象的路径文本；

30、所述关键词命中比例包括：

31、扩展关键词集合在定额名称中的命中比例：

32、；

33、扩展关键词集合在路径文本中的命中比例：

34、；

35、扩展关键词集合在候选全文中的命中比例：

36、；

37、扩展关键词集合在所属项目节名称中的命中比例：

38、；

39、扩展关键词集合在细目路径名称中的命中比例：

40、；

41、其中，表示扩展关键词集合中的任一关键词，表示候选定额对象的定额名称，表示候选定额对象的路径文本，表示候选定额对象的候选全文，表示候选定额对象的所属项目节名称，表示候选定额对象的细目路径，表示集合中元素个数，表示作为子串包含于，表示取最大值；若为空，则上述各项关键词命中比例均为0。

42、进一步地，所述问题类型包括单项类型、多候选类型、子树类型和配套类型，对所述输入问题进行问题类型识别，具体包括：

43、将所述输入问题与预置的配套问题模式、子树问题模式和多候选问题模式逐一进行匹配，若匹配成功则将所述输入问题的问题类型确定为对应的配套类型、子树类型或多候选类型；

44、若未命中上述任一种预置模式，则进入缺约束识别：对于第条缺约束识别规则，其中表示父级细目，表示用于区分同层候选的必要约束词集合，判断所述输入问题是否命中且未命中中任一约束词，若是则令缺约束标识，否则令；同时判断所述输入问题是否含有定额询问意图，若是则令定额询问意图标识，否则令；

45、若且存在至少一个，则将所述输入问题的问题类型确定为多候选类型；若且不存在，则将所述输入问题的问题类型确定为单项类型。

46、进一步地，根据所述强约束词集合在层级造价知识图谱中确定目标细目，具体包括：

47、根据所述强约束词集合在层级造价知识图谱中计算每一细目节点与所述输入问题的上下文匹配程度，选择匹配程度最高的细目节点作为目标细目；

48、所述上下文匹配程度的计算方法包括：

49、对于所述层级造价知识图谱中的任一细目节点，将该细目节点所在项目节名称与细目路径名称拼接成上下文文本，计算该细目节点的上下文匹配分：

50、；

51、；

52、；

53、；

54、其中，表示输入问题的初始关键词集合中每一关键词在该细目上下文中的命中加权和，为关键词的权重，为指示函数，条件成立时取1否则取0；表示已被输入问题触发的强约束规则集合中每一规则在该细目上下文中的命中情况，表示规则的约束词在中的命中数量；表示输入问题已触发强约束规则但该细目上下文完全未命中的惩罚项；、、、表示可配置参数；

55、所述目标细目为最大的细目，记为，在所述目标细目的子树范围内生成候选定额对象集合：

56、；

57、所述层级推理得分表示为：

58、；

59、其中，表示子树命中加分，表示父级细目精确命中加分，表示附加修正项系数，表示父级细目名称的附加修正项，表示候选定额对象的父级细目名称，表示存在，表示作为子串包含于。

60、进一步地，每条业务映射规则表示为：

61、；

62、其中，表示用于匹配输入问题的触发模式，表示目标定额编号集合，即规则命中后优先返回的一个或多个目标定额编号，表示规则命中后输出的推荐理由；

63、所述强约束规则命中得分表示为：

64、；

65、其中，表示规则触发基础分，表示候选定额对象的路径或定额名称中命中的强约束词数量，表示输入问题触发强约束但候选路径未命中的规则数量，和分别表示加分系数和惩罚系数；

66、弱泛词惩罚项表示为：

67、；

68、所述规则修正得分表示为：

69、；

70、其中，表示弱泛词惩罚权重。

71、进一步地，所述综合评分表示为：

72、；

73、其中，和分别表示综合评分中的文本相似度维度和关键词命中维度，表示层级推理得分，表示规则修正得分；

74、文本相似度维度表示为：

75、；

76、其中，、表示权重系数，表示名称相似度，表示路径相似度，表示直接包含加分，表示直接包含标识，表示指示函数，当输入问题的全文或去除询问词后的有效片段被候选全文作为子串完全包含时，否则；

77、关键词命中维度表示为：

78、；

79、；

80、；

81、其中，至表示权重系数，表示初始关键词集合中的原始领域词在定额名称中的命中比例，表示初始关键词集合中的原始领域词在路径文本中的命中比例；

82、当所述业务映射规则命中时，按照候选定额对象的业务映射评分从高到低对候选定额对象重新排序，所述业务映射评分表示为：

83、；

84、其中，表示业务映射规则命中加分，表示候选定额对象的定额编号在目标定额编号集合中的顺序，表示用于保持目标定额顺序的扣减量。

85、进一步地，根据所述问题类型，按照排序结果输出对应的候选定额对象，还包括：

86、引入风险提示规则，所述风险提示规则用于在输出阶段生成风险提示信息；输出阶段还同时输出推荐理由及所述候选定额对象所对应的说明调整内容；

87、当所述问题类型为单项类型时，将已排序得到的候选定额对象作为基准候选定额对象，在所述初始候选定额对象集合中查找与基准候选定额对象处于同父细目或同上级子树范围内的其他候选定额对象，形成同层可选集合：

88、；

89、其中，表示基准候选定额对象的父级细目，表示基准候选定额对象的上级细目节点集合，表示初始候选定额对象集合中除基准候选定额对象以外的任一其他候选定额对象，表示逻辑或；

90、按照邻域层级由近及远输出所述同层可选集合中的候选定额对象，并对同一定额编号进行去重；所述邻域层级定义为：

91、。

92、第二方面，本发明提供一种基于层级造价知识图谱的隧道定额匹配推理系统，用于实现如第一方面所述的基于层级造价知识图谱的隧道定额匹配推理方法，所述系统包括：

93、知识图谱构建模块，用于构建公路隧道的工程层级造价知识图谱，基于所述层级造价知识图谱生成候选定额对象；

94、语义解析与匹配模块，用于获取用户输入的工程描述作为输入问题，对所述输入问题进行公路隧道工程领域关键词抽取及同义词扩展，获得扩展关键词集合，并将所述扩展关键词集合划分为强约束词集合和弱约束词集合；计算所述输入问题与每一个候选定额对象之间的名称相似度和路径相似度；分别计算所述扩展关键词集合在每一个候选定额对象中的关键词命中比例；对所述输入问题进行问题类型识别，确定所述输入问题的问题类型；

95、层级推理模块，用于根据所述强约束词集合在层级造价知识图谱中确定目标细目，并在所述目标细目的子树范围内生成初始候选定额对象集合；对所述初始候选定额对象集合中的每一个候选定额对象，根据该候选定额对象是否位于目标细目的子树范围内以及该候选定额对象的父级细目名称是否命中输入问题的领域词，计算该候选定额对象的层级推理得分；

96、规则修正模块，用于引入业务映射规则和强约束规则，对候选定额对象的评分项和输出顺序进行规则修正；所述业务映射规则用于在输入问题命中触发模式时，优先返回预先设定的目标定额编号集合中的候选定额对象；所述强约束规则用于根据候选定额对象路径或定额名称中命中的强约束词数量以及所述输入问题触发强约束但候选路径未命中的规则数量，计算该候选定额对象的强约束规则命中得分，并通过弱泛词惩罚项对候选定额对象进行评分修正，计算该候选定额对象的规则修正得分；

97、综合评分与排序模块，用于对于每一个候选定额对象，将该候选定额对象的名称相似度、路径相似度、关键词命中比例、层级推理得分及规则修正得分进行融合，得到该候选定额对象的综合评分，按照综合评分从高到低对候选定额对象排序；当所述业务映射规则命中时，在所述综合评分的基础上叠加业务映射规则优先分后重新排序；

98、输出模块，用于根据所述问题类型，按照排序结果输出对应的候选定额对象。

99、本发明的有益效果是：本发明通过构建公路隧道工程的层级造价知识图谱并生成候选定额对象，为定额匹配建立了可计算的数据基础；通过对输入问题进行关键词抽取与强弱约束划分，结合名称相似度、路径相似度及多字段关键词命中比例的匹配机制，提高了工程描述与候选定额之间匹配的全面性；同时，通过确定目标细目并生成初始候选定额对象集合，利用层级推理得分将知识图谱的路径层级结构引入匹配过程，有效区分了不同细目下的同名或近似名称定额，避免了跨部位、跨细目的定额套用错误；通过引入业务映射规则和强约束规则对候选定额对象进行评分修正，使得输入描述不完整时能够识别缺约束情形并提供多个候选定额，避免了直接输出单一结果导致的定额选择偏差；进一步地，通过综合评分排序以及在业务映射规则命中时叠加优先分重新排序，实现了匹配结果的量化评估与动态调整；最终根据问题类型输出对应的定额对象，使输出策略与输入描述的完整程度相匹配，提高了公路隧道工程定额匹配的准确性和可靠性。