CN108846089B - 一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法，方法包括：分析城市供水综合管线空间数据和专业管线空间数据之间的差异，并对管线数据进行数据预处理；顾及供水管网Stroke特征和供水管网结构性特征，生成供水管网骨架线；选取特征因子，进行两类管线骨架线匹配，依据骨架线匹配结果生成供水管网关键结构点匹配结果；选取相似性因子，计算管点匹配相似性结果，通过人工设置阈值生成管点匹配结果集，依据管点匹配结果最终完成管线匹配。本发明针对城市地下管线中存在的“两份数据，重复探测”的问题，在分析供水管网整体形态结构特征的基础上，利用GIS矢量空间数据匹配方法完成综合供水管线空间数据和专业供水管线空间数据的匹配。

Description

一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法

技术领域

本发明属于地理信息领域，尤其涉及一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法。

背景技术

城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分，担负着传递信息与输送能量的工作，是城市赖以生存与发展的物质基础，被称为城市的“生命线”与“血脉”。伴随“智慧城市”的建设，城市地下管线数据已成为地下空间信息资源的重要内容，在城市规划设计、应急事件处理、地下空间开发等领域有广泛应用。

由于管理模式与应用目的的区别，当前管线数据被分为综合地下管线数据与专业地下管线数据两大类，涉及电力、燃气、给水、排水、通信、热力、工业等多行业。综合地下管线数据由城市规划部门负责管理与维护，主要服务于城市规划与建设，空间数据精度高但蕴含的语义信息有限，以综合地下管线空间数据为资源，形成了城市综合地下管线地理信息系统；专业地下管线数据从行业本身出发，由各管线权属单位负责管理与维护，数据分类详尽、属性描述细致、语义信息丰富且现势性好，以专业管线空间数据为资源，形成了不同行业用于管线运维的专业地下管线地理信息系统。两类管线数据均面向同一区域内的相同管线对象，却由于技术条件、应用需求不同等原因在数据模型、数据精度以及语义内涵等方面具有明显差异。由此，不同类型管线数据的集成、融合以及共享、交换问题在管线数据深层次应用与管线信息化工作中日益突出，“两套数据、两个系统”的现象普遍存在，各个地下管线信息系统成为一个个“信息孤岛”。

近年来，城市供水管线空间数据的应用和发展面临着两类尴尬的处境，一是城市规划部门投入大量的资金对供水管网进行管线探测，形成的综合供水管网数据虽拥有较高的空间定位精度，但是缺少相应的管网业务信息，应用领域有限，且数据不能被供水管线权属单位直接用于开发专业管线信息管理系统；二是由供水权属单位管理的专业供水管网数据虽拥有丰富的设备设施及业务信息，但受管线探测的经费投入、技术难度等影响，供水管网空间数据的覆盖范围和时效性差，空间定位精度难以满足管网精细化管理的需求。

综合地下管线管理系统与专业地下管线管理系统需按照统一的标准，实现数据的即时交换、共建共享与动态更新。由于缺少整体性的地下管线数据匹配模型、缺少解决大规模空间数据匹配的方法、缺少高效、便捷的管线数据匹配工具，管线相关部门依旧采用效率低下的人工匹配方式进行数据匹配。因此，一种有效、可用且高效的城市地下管线空间数据匹配方法亟待形成。

发明内容

发明目的：针对以上现有技术存在的问题，本发明提供了一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法，通过先进的GIS空间数据匹配方法，结合供水管线空间数据“结点-弧段”的结构特征，实现了供水管网空间数据的匹配，达到了管线空间数据高效准确匹配的目的。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法，该方法包括以下步骤：

(1)以供水综合管线空间数据和供水专业管线空间数据为研究对象，分析其差异特征，并对两类管线数据分别进行数据预处理工作；

(2)分析各类管点的连通性，选取连通度最高的一类管点建立种子管段，顾及供水管网整体Stroke特征，依据相应Stroke生成规则策略，生成可以表征供水管网整体结构特征的供水管网骨架线；

(3)选择一定阈值生成两类管线骨架线的缓冲区，依据缓冲区面积叠置率和夹角余弦值计算骨架线匹配率，按照“每对最优”原则挑选匹配的骨架线；

(4)基于管点空间相似性、结构相似性和语义相似性计算管点相似性结果，筛选出管点匹配结果集，依据管点匹配集确定最终的管线匹配结果。

其中，所述步骤(1)包括如下步骤：

(1.1)分析供水综合管线空间数据和供水专业管线空间数据各自特征，总结两类管线共存在4类差异，分别为空间位置差异、分类差异、属性差异和实例差异，空间差异主要指的是不同数据集中的同名素在空间位置上存在一定的偏差，分类差异主要指的是两类管线数据在数据分层组织方式上存在着差异，属性差异主要指的是两类管线表达属性信息的方式和内容存在着差异，实例差异主要指的是两类管线的实例对应关系上存在着差异；

(1.2)检查数据中悬挂管线情况并删除；检查数据拓扑错乱情况，并将不符合“管点管段”结构的管线要素打断，生成新的管点和管段；为两类管线创建唯一标识码，并基于唯一标识码创建管段的起点编码和止点编码。

其中，所述步骤(2)中包括如下步骤：

(2.1)计算各类管点的连通性，选取三连通或四连通的多通点作为骨架线生成起始点；

(2.2)计算多通点所连管段两两之间的夹角，选取两两夹角最大且大于150°的两条管段作为骨架线生成的种子管段；

(2.3)设置骨架线生成规则为角度大于150°、管径相同且材质相同，从种子管段开始判断与其起止管段相连的其他管段能否进行连接；

(2.4)如果存在能够连接的管段，且该管段没有被生成骨架线，则基于自身最大适合策略选择一条最适合的管段与种子管段相连，形成骨架线，并继续步骤(2.4)；如果不存在能够连接的管段，则完成一条骨架线的生成；

(2.5)遍历所有多通点，执行步骤(2.4)和步骤(2.5)，直到所有多通点都被加入骨架线中。

其中，所述步骤(3)中包括步骤：

(3.1)选定缓冲区半径阈值，基于阈值生成综合管线骨架线的缓冲区和专业管线骨架线的缓冲区；

(3.2)计算两个骨架线集合两两骨架线之间的缓冲区叠置面积和方向夹角余弦值，并设计骨架线匹配率计算公式：

和

分别表示一条待匹配骨架线首尾管点所连成的向量，基于该公式最终得到骨架线匹配率矩阵；

(3.3)依据每对最优原则，为每个管线骨架线挑选最优的匹配结果，得到骨架线匹配集；

(3.4)存在无法匹配管线的情况时，通过人工验证的方法检验匹配对，查看是否存在错误匹配，并对错误匹配进行人工修正；

(3.5)假设两条综合管线骨架线有一个交叉点P1，这两条综合管线骨架线分别与两条专业管线骨架线匹配，且两条专业管线骨架线有一个交叉点P2，则P1与P2形成关键结点匹配；

(3.6)依据步骤(3.5)的规则找到骨架线匹配集中存在的所有关键结点匹配对，形成供水管网关键管点匹配集。

其中，所述步骤(4)中包括如下步骤：

(4.1)记管点A为待匹配综合管点，选择半径阈值ε，在以ε为半径的圆内选择共 s个专业管点，形成候选匹配集合S＝{z₁,z₂,…,z_s}，在s个候选匹配集中选取一个管点 z_t记作管点B，其中1≤t≤s，开始管点A和管点B的相似性计算；

(4.2)管点A关联了m根管段，分别为l_a1,l_a2,…,l_am；管点B关联了n根管段，分别为l_b1,l_b2,…,l_bm；计算弧段l_a1与弧段l_b1之间的相似性算法为计算两根弧段对应向量的相似度，计算方法为：设l_a1比l_b1短，则以B点为起点，在管段l_b1上截取一段长度与l_a1相等的距离，截点为C，令向量

的起点为A，终点为l_a1的另一端点；向量

起点为B，终点为C，向量的相似度如下所示：

在完成管点A所关联管段与管点B所关联管段的相似性计算的基础上，需要进行最优匹配，使得对应管点对的向量相似度总和最大。以管点A和管点B关联的管段建立二分图，二分图边的权重即为两个管段的相似性大小。二分图中连接边的权重可转换为相似性矩阵表达，如下所示：

相似性矩阵的元素ν_ij代表l_ai与l_bj的相似性。最优匹配的过程首先在相似度矩阵T中选取最大元素值ν_ij，表示l_ai与l_bj是相匹配的，之后将第i行与第j列的元素全部置为0；循环以上过程，直到确定了min(m,n)对匹配管段。基于此，可以进行管线空间结构相似性的计算，计算公式为：

(4.3)基于供水管网管点实体特征，建立供水综合管线数据与供水专业管线数据的地下管线语义层次树和语义同义词集，并设计语义相似度计算公式为：

公式中，w与v的和为1，分别表示的是控制概念名称相似度与属性相似度在语义相似度计算中的权重，

为待匹配综合管点的语义内容，

为待匹配专业管点的语义内容，S_synonyms是概念名称相似度，S_features是属性相似度；

(4.4)候选匹配集s个管点与管点A的距离记作d_t，其中管点A与管点B的距离为d_j，其中t和j均为大于等于1且小于等于s的整数，则管点A与管点B的空间相似性计算公式为：

其中α是衰减系数，取值为正实数；

(4.5)设X为管点结构相似性阈值，Y为管点语义相似性阈值和Z为管点空间相似性阈值，综合三个阈值最终确定匹配成功管点集；

(4.6)设置管线匹配规则为：假设一条综合管线的两端管点分别与另一条专业管线的两端管点匹配成功，则确定该条综合管线与专业管线匹配，基于成果匹配管点集，找到所有符合管线匹配规则的管线匹配对，形成匹配成功管线集。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的技术效果：

(1)通过应用科学高效的GIS矢量空间数据匹配方法，建立供水综合管线数据和供水专业管线数据之间的匹配关系，依据匹配关系可以形成一套兼具高位置精度和丰富语义属性的供水管网空间数据，既能满足城市规划部门的空间定位需求，也能满足权属部门对各自日常业务管理的需求。

(2)分析供水管网整体结构形态特征，在一定程度上改变了传统供水管线管理模式；将供水管线的更新合二为一，一次更新，多方使用，节约了财政投入，提高了经费使用效率。

附图说明

附图1为本发明的技术框架图；

附图2为本发明的实施流程图；

附图3为数据预处理实施流程图；

附图4为供水管网骨架线生成实施流程图；

附图5为供水管网骨架线匹配实施流程图；

附图6为供水管网管点相似性计算实施流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。下面结合附图与具体实施例对本发明的做进一步详细说明：如图2所示，本发明实施公开的一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法，主要包括以下步骤：

(1)以供水综合管线空间数据和供水专业管线空间数据为研究对象，分析其差异特征，并对两类管线数据分别进行数据预处理工作；

(2)以连通度较高的管点建立种子管段，顾及供水管网整体Stroke特征，依据相应Stroke生成规则策略，生成可以表征供水管网整体结构特征的供水管网骨架线；

(3)选择一定阈值生成两类管线骨架线的缓冲区，依据缓冲区面积叠置率和夹角余弦值计算骨架线匹配率，按照“每对最优”原则挑选匹配的骨架线；

(4)基于管点空间相似性、结构相似性和语义相似性计算管点相似性结果，筛选出管点匹配结果集，依据管点匹配集确定最终的管线匹配结果。

下面以某区域供水综合管线数据和供水专业管线数据为例，说明本发明实施例方法完成管线空间数据匹配的详细过程。

步骤(1)中，以供水综合管线空间数据和供水专业管线空间数据为研究对象，分析其差异特征，并对两类管线数据分别进行数据预处理工作。本步骤的详细步骤如下：

步骤①：分析供水综合管线空间数据和供水专业管线空间数据各自特征，总结两类管线共存在4类差异，分别为空间位置差异、分类差异、属性差异和实例差异。空间差异是不同数据集中的同名素在空间位置上存在一定的偏差，分类差异主要指的是两类管线数据在数据分层组织方式上存在着差异，属性差异主要指的是两类管线表达属性信息的方式和内容存在着差异，实例差异主要指的是两类管线的实例对应关系上存在着差异。以本实施案例中的供水综合管线数据和供水专业管线数据为例，两类管线差异分析如表 1。此步骤只需进行一次，形成的供水专业管线和综合管线分析结果用于之后其他供水管线空间数据匹配过程。

表1供水专业管线和综合管线差异分析表

步骤②：如图3所示，检查数据中悬挂管线情况并删除；检查数据拓扑错乱情况，并将不符合“管点管段”结构的管线要素打断，生成新的管点和管段；为两类管线创建唯一标识码，并基于唯一标识码创建管段的起点编码和止点编码。此步骤只需进行一次，形成的供水专业管线和综合管线数据处理结果，用于之后其他供水管线空间数据匹配过程。

步骤(2)中，如图4所示，以三通点建立种子管段，顾及供水管网整体Stroke特征，依据相应Stroke生成规则策略，生成可以表征供水管网整体结构特征的供水管网骨架线，具体执行以下步骤：

步骤①：计算各类管点的连通性，供水综合管线各类管点连通性对比如表2，供水专业管线各类管点连通性对比如表3，通过分析得出结论：三通和四通组成的多通点是连通性最高的一类管点，因此选取由三通和四通组成的多通点作为骨架线生成起始点。

表2供水综合管线各类管点连通性对比表

表3供水专业管线各类管点连通性对比表

管点类型	管点个数	管点个数占比	管段长度	管段长度占比
					多通点	1951	28.15％	4516	29788.69
转折点	475	6.85％	780	5384.16
					直线点	1882	27.15％	3696	13680.01
末端点	1785	25.75％	1809	4849.48
					其他点	60	0.87％	93	1100.78

步骤②：计算多通点所连管段两两之间的夹角，选取两两夹角最大且大于150°的两条管段作为骨架线生成的种子管段。

步骤③：设置骨架线生成规则为角度大于150°、管径相同以及材质及其他属性类似，从种子管段开始判断与其起止管段相连的其他管段能否进行连接。

步骤④：如果存在能够连接的管段，且该管段没有被生成骨架线，则基于自身最大适合策略选择一条最适合的管段与种子管段相连，形成骨架线，并继续步骤④；如果不存在能够连接的管段，则完成一条骨架线的生成。

步骤⑤：遍历所有多通点，如果还有多通点未被查找过，则执行步骤④和步骤⑤，否则结束骨架线生成。

步骤(3)中，如图5所示，选择一定阈值生成两类管线骨架线的缓冲区，依据缓冲区面积叠置率和夹角余弦值计算骨架线匹配率，按照“每对最优”原则挑选匹配的骨架线，具体执行以下步骤：

步骤①：确定12米的缓冲区半径，生成综合管线骨架线的缓冲区和专业管线骨架线的缓冲区，进入步骤②。

步骤②：计算两个骨架线集合两两骨架线之间的缓冲区叠置面积和方向夹角余弦值，并设计骨架线匹配率计算公式：

和

分别表示两条待匹配骨架线首尾管点所连成的向量，基于该公式最终得到骨架线匹配率矩阵，进入步骤③。

步骤③：依据每对最优原则，为每个管线骨架线挑选最优的匹配结果，得到骨架线匹配集。

步骤④：在管线形态复杂，尤其是存在无法匹配管线的情况时，会出现错误匹配。通过人工验证的方法检验匹配对，查看是否存在错误匹配，并对错误匹配进行人工修正。

步骤⑤：依据相应关键结点匹配原则，找到骨架线匹配集中存在的所有关键结点匹配对，形成供水管网关键管点匹配集。

步骤(4)中，如图6所示，基于管点空间相似性、结构相似性和语义相似性计算管点相似性结果，筛选出管点匹配结果集，依据管点匹配集确定最终的管线匹配结果，具体执行以下步骤：

步骤①：记管点A为待匹配综合管点，选择半径阈值ε，在以ε为半径的圆内选择共s个专业管点，形成候选匹配集合S＝{z₁,z₂,…,z_s}，在s个候选匹配集中选取一个管点z_t记作管点B，其中1≤t≤s，开始管点A和管点B的相似性计算；

步骤②：管点A关联了m根管段，分别为l_a1,l_a2,…,l_am；管点B关联了n根管段，分别为l_b1,l_b2,…,l_bm；计算弧段l_a1与弧段l_b1之间的相似性算法为计算两根弧段对应向量的相似度，计算方法为：设l_a1比l_b1短，则以B点为起点，在管段l_b1上截取一段长度与l_a1相等的距离，截点为C，令向量

的起点为A，终点为l_a1的另一端点；向量

起点为B，终点为C，向量的相似度如下所示：

在完成管点A所关联管段与管点B所关联管段的相似性计算的基础上，需要进行最优匹配，使得对应管点对的向量相似度总和最大。以管点A和管点B关联的管段建立二分图，二分图边的权重即为两个管段的相似性大小。二分图中连接边的权重可转换为相似性矩阵表达，如下所示：

相似性矩阵的元素ν_ij代表l_ai与l_bj的相似性。最优匹配的过程首先在相似度矩阵T中选取最大元素值ν_ij，表示l_ai与l_bj是相匹配的，之后将第i行与第j列的元素全部置为0；循环以上过程，直到确定了min(m,n)对匹配管段。基于此，可以进行管线空间结构相似性的计算，计算公式为：

步骤③：建立供水综合管线数据与供水专业管线数据的地下管线语义层次树和语义同义词集，并设计语义相似度计算公式为：

公式中，w与v的和为1，是控制概念名称相似度与属性相似度在语义相似度计算中的权重，

为待匹配综合管点的语义内容，

为待匹配专业管点的语义内容，S_synonyms是概念名称相似度，S_features是属性相似度。

供水综合管线和专业管线的语义对应关系表如表4所示。

表4供水综合管线和专业管线语义对应关系表

供水专业管线	供水综合管线
		变材	变材
变径	变径
		转折点	弯头
带阀泄气	泄气
		管线末端	预留口
普通阀门，止回阀	阀门，阀门井
		三通	三通
四通	四通
		水表，水表集	水表，水表井，入户
停止塞	停止塞
		消防栓	地下消防栓，消防栓

步骤④：候选匹配集s个管点与管点A的距离记作d_t，其中管点A与管点B的距离为d_j，其中t和j均为大于等于1且小于等于s的整数，则管点A与管点B的空间相似性计算公式为：

其中α是衰减系数，取值为正实数，它决定了A与B之间距离增大时其匹配率的衰减速率。

步骤⑤：设置管点结构相似性阈值为X为0.9，管点语义相似性阈值为1，管点距离相似性阈值为0.1，如果管点A和管点B的结构相似性大于0.9、语义相似性等于1、距离相似性大于0.1，则判定A与B匹配成功，反之则匹配失败。依据该原则筛选并生成匹配成功管点集，直到遍历所有管点候选匹配对。

步骤⑥：依据管段两侧管点分别匹配则管段匹配的匹配原则，基于匹配成功管点集生成匹配成功管线集。

Claims (4)

1.一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以供水综合管线空间数据和供水专业管线空间数据为研究对象，分析其差异特征，并对两类管线数据分别进行数据预处理工作；

(2)分析各类管点的连通性，选取连通度最高的一类管点建立种子管段，顾及供水管网整体Stroke特征，依据相应Stroke生成规则策略，生成可以表征供水管网整体结构特征的供水管网骨架线；

(3)选择一定阈值生成两类管线骨架线的缓冲区，依据缓冲区面积叠置率和夹角余弦值计算骨架线匹配率，按照“每对最优”原则挑选匹配的骨架线；所述步骤(3)中步骤包括：

(3.1)选定缓冲区半径阈值，基于阈值生成综合管线骨架线的缓冲区和专业管线骨架线的缓冲区；

(3.2)计算两个骨架线集合两两骨架线之间的缓冲区叠置面积和方向夹角余弦值，并设计骨架线匹配率计算公式：

和

分别表示一条待匹配骨架线首尾管点所连成的向量，基于该公式最终得到骨架线匹配率矩阵；

(3.3)依据每对最优原则，为每个管线骨架线挑选最优的匹配结果，得到骨架线匹配集；

(3.4)存在无法匹配管线的情况时，通过人工验证的方法检验匹配对，查看是否存在错误匹配，并对错误匹配进行人工修正；

(3.5)假设两条综合管线骨架线有一个交叉点P1，这两条综合管线骨架线分别与两条专业管线骨架线匹配，且两条专业管线骨架线有一个交叉点P2，则P1与P2形成关键结点匹配；

(3.6)依据步骤(3.5)的规则找到骨架线匹配集中存在的所有关键结点匹配对，形成供水管网关键管点匹配集；

(4)基于管点空间相似性、结构相似性和语义相似性计算管点相似性结果，筛选出管点匹配结果集，依据管点匹配集确定最终的管线匹配结果。

2.根据权利要求1所述的一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法，其特征在于，所述步骤(1)中步骤包括：

(1.1)分析供水综合管线空间数据和供水专业管线空间数据各自特征，总结两类管线共存在4类差异，分别为空间位置差异、分类差异、属性差异和实例差异；

(1.2)检查数据中悬挂管线情况并删除，检查数据拓扑错乱情况，并将不符合“管点管段”结构的管线要素打断，生成新的管点和管段；为两类管线创建唯一标识码，并基于唯一标识码创建管段的起点编码和止点编码。

3.根据权利要求1所述的一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法，其特征在于，所述步骤(2)中步骤包括：

(2.1)计算各类管点的连通性，选取三连通或四连通的多通点作为骨架线生成起始点；

(2.2)计算多通点所连管段两两之间的夹角，选取两两夹角最大且大于150°的两条管段作为骨架线生成的种子管段；

(2.3)设置骨架线生成规则为角度大于150°、管径相同且材质相同，从种子管段开始判断与其起止管段相连的其他管段能否进行连接；

(2.4)如果存在能够连接的管段，且该管段没有被生成骨架线，则基于自身最大适合策略选择一条最适合的管段与种子管段相连，形成骨架线，并继续步骤(2.4)；如果不存在能够连接的管段，则完成一条骨架线的生成；

(2.5)遍历所有多通点，执行步骤(2.4)和步骤(2.5)，直到所有多通点都被加入骨架线中。

4.根据权利要求1所述的一种面向城市供水专业管线与综合管线的空间数据匹配方法，其特征在于，所述步骤(4)中步骤包括：

(4.1)记管点A为待匹配综合管点，选择半径阈值ε，在以ε为半径的圆内选择共s个专业管点，形成候选匹配集合S＝{z₁,z₂,…,z_s}，在s个候选匹配集中选取一个管点z_t记作管点B，其中1≤t≤s，开始管点A和管点B的相似性计算；

(4.2)管点A关联了m根管段，分别为l_a1,l_a2,…,l_am；管点B关联了n根管段，分别为l_b1,l_b2,…,l_bn；计算弧段l_a1与弧段l_b1之间的相似性算法为计算两根弧段对应向量的相似度，计算方法为：设l_a1比l_b1短，则以B点为起点，在管段l_b1上截取一段长度与l_a1相等的距离，截点为C，令向量

的起点为A，终点为l_a1的另一端点；向量

起点为B，终点为C，向量的相似度如下所示：

在完成管点A所关联管段与管点B所关联管段的相似性计算的基础上，需要进行最优匹配，使得对应管点对的向量相似度总和最大，以管点A和管点B关联的管段建立二分图，二分图边的权重即为两个管段的相似性大小，二分图中连接边的权重可转换为相似性矩阵表达，如下所示：

相似性矩阵的元素v_ij代表l_ai与l_bj的相似性，最优匹配的过程首先在相似度矩阵T中选取最大元素值v_ij，表示l_ai与l_bj是相匹配的，之后将第i行与第j列的元素全部置为0；循环以上过程，直到确定了min(m,n)对匹配管段，基于此，可以进行管线空间结构相似性的计算，计算公式为：

(4.3)基于供水管网管点实体特征，建立供水综合管线数据与供水专业管线数据的地下管线语义层次树和语义同义词集，并设计语义相似度计算公式为：

公式中，w与v的和为1，分别表示的是控制概念名称相似度与属性相似度在语义相似度计算中的权重，

为待匹配综合管点的语义内容，

为待匹配专业管点的语义内容，S_synonyms是概念名称相似度，S_features是属性相似度；

(4.4)候选匹配集s个管点与管点A的距离记作d_t，其中管点A与管点B的距离为d_j，其中t和j均为大于等于1且小于等于s的整数，则管点A与管点B的空间相似性计算公式为：

其中α是衰减系数，取值为正实数；

(4.5)设X为管点结构相似性阈值，Y为管点语义相似性阈值和Z为管点空间相似性阈值，综合三个阈值最终确定匹配成功管点集；

(4.6)设置管线匹配规则为：假设一条综合管线的两端管点分别与另一条专业管线的两端管点匹配成功，则确定该条综合管线与专业管线匹配，基于成果匹配管点集，找到所有符合管线匹配规则的管线匹配对，形成匹配成功管线集。

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