CN115034027B - 一种gis数据点线映射方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GIS数据点线映射方法与系统，方法包含步骤1：获取GIS数据中的点表数据与线表数据；步骤2：分别对点表数据与线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典；步骤3：节点对象字典中的各节点ID在管道对象字典中进行映射并更新；步骤4：步骤3更新后的节点对象字典中的各坐标值在更新后的管道对象字典中进行映射并更新；步骤5：步骤4更新后的节点对象字典中的各坐标值在更新后的管道对象字典中进行坐标值模糊映射并更新；步骤6：步骤5中更新后的管道对象字典，将管道端点中映射状态为False的端点生成新的普通节点对象；步骤7：将普通节点对象整合至步骤5更新的节点对象字典中的点表对象中。

Description

一种GIS数据点线映射方法与系统

技术领域

本发明涉及GIS数据点线映射领域，具体涉及一种GIS数据点线映射方法与系统。

背景技术

GIS，即地理信息系统，是能源行业必备的信息处理系统，以城市燃气行业为例，庞大复杂的城市天然气管网系统，连接着数以万计的用户和调压设施，如果管网的拓扑数据(即GIS数据)存在偏差，则无法进行准确有效的天然气管网仿真，那么燃气调度的数字化将会步履维艰，为此，进行城燃管网数据的检查和修复操作，是目前构建天然气管网仿真的基础；

管网拓扑数据，一般以点表和线表构成，前者代表拓扑中各种类型的节点，点表中包含节点的ID、位置名称、类型、坐标等属性信息；后者代表连接节点的管道，线表中包含管道的ID、位置名称、管长、管径、壁厚、起点ID、终点ID、坐标等属性信息。正常情况下，线表包含的所有节点与点表中的节点，在数量、ID、位置等方面应该完全一样，但现实情况是，治理再好的GIS数据，也存在点、边无法对应的问题，而如果管道上的端点无法准确映射到点表中的点，则不能确定管道端点是气源、用户、调压站还是普通节点，在发起仿真计算时，边界条件赋值便无从下手。因此，构建点边映射的自动化修复工具，是GIS修复的重点之一；

目前燃气公司基本使用人工校核的方式进行点边映射；在常见的自动化方法中，大多使用相同节点ID进行点表与线表端点的映射，也有部分咨询机构针对相同坐标的节点和管道端点，进行映射。

现有技术的缺点：

1.人工进行点边映射，在准确率和效率方面，无法满足数据治理的时效化需求；

2.直接使用ID映射的问题在于，点和线端点在ID相同的情况下，坐标仍可能不同，因此映射到管道端点的节点，在GIS编辑和查看的软件中，可能发现距离相隔较远，给人以不连接的视觉感受。另外，点、线表自动生成的节点ID，在人工维护的过程中可能存在大量删减和增加，因此点线表在节点ID方面，可能彼此的差集很大，因此这种映射方式可能导致漏掉很多本该映射成功的情况；

3.直接使用坐标映射的问题在于，在人工维护GIS系统的过程中，可能新建了一个用户，但操作人员没有把管道直接拉到用户上，而只是拉到用户附近，这样，用户节点与管道的端点坐标便不可能完全一致。这种情况对于数据治理较差的燃气公司，是普遍存在的。因此，纯粹的坐标映射，同样会漏掉很多本该映射成功的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的人工进行点边映射，在准确率和效率方面，无法满足数据治理的时效化需求，本发明提供一种GIS数据点线映射方法，本发明还提供一种GIS数据点线映射系统，通过ID映射、坐标精准映射和坐标模糊映射，可以尽力还原客观的点边连接情况，最大程度的将管网稳态、瞬态仿真计算所需的气量值，赋值到正确的管道端点上，从基础数据层面提升了仿真计算的可靠性；相较于人工校核、纯ID映射、纯坐标映射，考虑的方面更多，通过利用节点类型，逐级映射，逐方法映射的方式，可以使点边映射的准确率和召回率均具有较高保障，以该自动修复工具的映射结果为基础再进行人工校核，可缩短GIS治理时间，提升后续仿真实施的可行性，用以解决现有技术导致的缺陷。

为解决上述技术问题本发明提供以下的技术方案：

第一方面，一种GIS数据点线映射方法，其中，包含以下步骤：

步骤1：获取GIS数据中的点表数据与线表数据；

步骤2：分别对所述点表数据与所述线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典，在所述节点对象字典中扩展各对象属性，在所述管道对象字典中扩展各对象属性；

步骤3：依据所述节点对象字典中的各节点ID在所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典；

步骤4：依据步骤3更新后的所述节点对象字典中的各坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典；

步骤5：依据步骤4更新后的所述节点对象字典中的各坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行坐标值模糊映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典；

步骤6：依据步骤5中更新后的所述管道对象字典，根据管道端点的映射状态，将映射状态为False的端点生成新的普通节点对象；

步骤7：将所述普通节点对象整合至步骤5更新的所述节点对象字典中的点表对象中。

上述的一种GIS数据点线映射方法，其中，步骤2中分别对所述点表数据与所述线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典的具体方法如下：

遍历所述点表数据对所述点表数据中的各节点进行对象化，对象属性继承节点的原始属性，生成所述节点对象字典；

所述节点对象字典中扩展的各对象属性包含pos属性、matched属性、desc属性、mark_pos属性、mark_id属性；

pos属性为x,y坐标构成的元组；matched为该节点的映射状态，默认为False；desc为方便后期人工校核填写的描述；mark_pos为对该节点的坐标备注，mark_id为对该节点的id备注；

遍历所述线表数据对所述线表数据中的各管道进行对象化，对象属性继承管道的原始属性，生成所述管道对象字典；

所述管道对象字典中扩展的各对象属性包含pos_source属性、pos_target属性、source_matched属性、target_matched属性、desc属性；

pos_source为管道起点的x、y坐标构成的元组，pos_target为管道终点的x、y坐标构成的元组，source_matched为管道起点的映射状态，默认为False；target_matched为管道终点的映射状态，默认为False；desc为方便后期人工校核时填写的描述；

点表与线表一般为二维数组，其中第一个维度代表不同的节点或管道，第二个维度代表节点或管道的属性，为了编程的便利化，采用基于对象的方式，将各节点、管道对象化，并对每个对象化后的节点/管道增加少量属性，以方便点线自动化映射后的人工校核。

上述的一种GIS数据点线映射方法，其中，步骤3中依据所述节点对象字典中的气源、用户、调压站、阀门四类型节点ID在所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典的具体步骤如下：

加载所述节点对象字典，依次获取所述气源、所述用户、所述调压站、所述阀门四种类型节点的ID集合：

首先选取所述气源类型节点的ID集合，在所述管道对象字典中进行遍历，并依据映射条件判断管道端点在不在同类型节点的ID集合中；

若不在，则跳过该管道不做处理，若在，且所述管道端点matched属性为False，则将所述管道端点的source_matched属性或target_matched属性(视在ID集合中的管道端点为source还是target而定)由False改为True，并将对应节点对象的matched属性，由False改为True，将所述对应节点对象坐标与所述管道端点坐标对齐，从而完成映射成功后所述节点对象字典与所述管道对象字典的更新，如此循环，直到该类型节点完成全部管道的遍历；

随后依次选取所述调压站、所述用户、所述阀门按照上个步骤在所述管道对象字典中进行遍历，并在遍历中更新所述节点对象字典和所述管道对象字典，直到所有类型节点均完成遍历为止，即对每一类节点，完整遍历一次全量的管道，遍历过程中更新该类型节点和全部管道端点的映射状态后，再进行下一类节点的遍历；

点表中的节点有以下几种类型：气源、用户、调压站、阀门、堵头、二通、三通、四通、多通(该类型为满足连接管道数量大于4的节点)，由于点线映射的实质是为了使仿真计算的边界条件赋值更为准确，因此本技术方案优选只关注气源、用户、调压站、阀门这四类型节点的映射，而这四类节点的业务重要性依次为：气源、调压站、用户、阀门。这一顺序也基本符合拓扑中这四类节点的稀有性排序，每类节点向管道端点的映射均使用同一套ID映射方法。

上述的一种GIS数据点线映射方法，其中，步骤4中依据步骤3更新后的所述节点对象字典中的所述气源、所述用户、所述调压站、所述阀门四类型节点的坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典的具体方法如下：

加载步骤3更新后的所述节点对象字典，依次获取所述气源、所述用户、所述调压站、所述阀门四类型节点的坐标值-节点ID字典，其中坐标值为Key，节点ID为Value；

首先选取所述气源类型节点的坐标值，在步骤3更新后的所述管道对象字典中进行遍历，并依据映射条件判断所述管道端点在不在每一种类型节点的坐标集合中；

若不在，则跳过该管道不做处理，若在，且所述管道端点matched属性为False，则将管道端点的matched属性改为True，利用坐标值-节点ID字典得到节点对象，将所述节点对象的matched属性改为True，管道ID不变，节点ID改为所述管道端点ID，从而完成映射成功后所述节点对象字典与所述管道对象字典的更新，如此循环，直到该类型节点完成全部管道的遍历；

随后依次选取所述调压站、所述用户、所述阀门按照上个步骤在所述管道对象字典中进行遍历，并在遍历中更新所述节点对象字典和所述管道对象字典，直到所有类型节点均完成遍历为止，即对每一类节点，完整遍历一次全量的管道，遍历过程中更新该类型节点和全部管道端点的映射状态后，再进行下一类节点的遍历。

上述的一种GIS数据点线映射方法，其中，步骤5中依据步骤4更新后的所述节点对象字典中的所述气源、所述用户、所述调压站、所述阀门四类型节点的各坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行坐标值模糊映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典的具体方法如下：

加载步骤4更新后的所述节点对象字典，依次获取所述气源、所述用户、所述调压站、所述阀门四类型节点的坐标值-节点ID字典，其中坐标值为Key，节点ID为Value；

首先选取所述气源类型节点的坐标值，在步骤4更新后的所述管道对象字典中进行遍历，并依据管道端点坐标按偏差半径递增且匹配偏差区域内节点的映射条件，判断所述管道端点在不在每一种类型节点坐标值的所述偏差区域内；

若不在，则跳过该管道不做处理，若在，且所述管道端点matched属性为False，则将管道端点的matched属性改为True，利用坐标值-节点ID字典得到节点对象，将所述节点对象的坐标值与所述管道端点坐标值对齐，将节点对象的matched属性改为True，管道ID不变，节点ID改为所述管道端点ID，从而完成映射成功后所述节点对象字典与所述管道对象字典的更新，如此循环，直到该类型节点完成全部管道的遍历；

随后依次选取所述调压站、所述用户、所述阀门按照上个步骤在所述管道对象字典中进行遍历，并在遍历中更新所述节点对象字典和所述管道对象字典，直到所有类型节点均完成遍历为止，即对每一类节点，完整遍历一次全量的管道，遍历过程中更新该类型节点和全部管道端点的映射状态后，再进行下一类节点的遍历；

仍然只取四类型节点(气源、调压站、用户、阀门)分别进行模糊坐标映射，本过程主要改进在于：不寄希望于管道端点能够找到坐标完全一样的节点，而是在一定坐标偏差内寻找节点，同时，如果选择的偏差半径内未寻找，则继续扩大偏差进行寻找，该坐标模糊匹配方法不以最终找到节点作为扩大坐标偏差停止的条件，因为一味扩大偏差，可能匹配的节点与该管道端点客观真实连接的节点完全不同，为此，本技术方案采用1米、2米、5米、10米、20米作为依次增长的坐标偏差，进行坐标模糊匹配的偏差半径。

在完成以上三个映射过程后，四类核心节点，即：气源、调压站、用户、阀门便完成了向管道端点的映射，通过三个流程，可以尽可能大的保证这些节点映射的召回率，接下来，对于未映射的管道端点，一概以普通节点(即堵头、二通、三通、四通、多通)处理，生成这些普通节点的方法即，通过管道端点连接的管道数量，得到这些普通节点的类型(连接一根管道为堵头、二根为二通，多通适用于连接管道数量大于4的情况)，有了节点类型，再利用管道端点的ID、坐标等信息，便可以生成新增的普通节点对象，将这些普通节点与此前完成映射的点表对象汇集起来，便形成了完整的新点表，该点表内的点，与管道中的所有端点，在数量、ID、坐标等方面，完全互补。

上述的一种GIS数据点线映射方法，其中，步骤6中依据步骤5中更新后的所述管道对象字典，根据管道端点的映射状态，将映射状态为False的端点生成新的普通节点对象的具体方法如下：

根据步骤5更新后的所述管道对象字典生成无向图；

利用全量管道端点与已映射节点ID的差集得到全部未映射的普通节点；

将所述普通节点在所述无向图中进行遍历得到每个所述普通节点的连接管道数，根据所述连接管道数获取所述普通节点的类型数据，并生成节点ID-类型字典；

根据所述节点ID-类型字典将所有所述普通节点进行对象化得到普通节点对象。

第二方面，一种GIS数据点线映射系统，其特征在于，包含数据获取模块、对象化处理模块、节点ID映射模块、坐标值映射模块、坐标值模糊映射模块、普通节点对象生成模块、整合模块；

所述数据获取模块用于获取GIS数据中的点表数据与线表数据；

所述对象化处理模块用于分别对所述点表数据与所述线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典，在所述节点对象字典中扩展各对象属性，在所述管道对象字典中扩展各对象属性；

所述节点ID映射模块用于依据所述节点对象字典中的各节点ID在所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典；

所述坐标值映射模块用于依据所述节点ID映射模块更新后的所述节点对象字典中的各坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典；

所述坐标值模糊映射模块用于依据所述坐标值映射模块更新后的所述节点对象字典中的各坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行坐标值模糊映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典；

所述普通节点对象生成模块用于依据所述坐标值模糊映射模块中更新后的所述管道对象字典，根据管道端点的映射状态，将映射状态为False的端点生成新的普通节点对象；

所述整合模块用于将所述普通节点对象整合至所述坐标值模糊映射模块更新的所述节点对象字典中的点表对象中。

本发明的技术关键点在于：

在映射过程中舍弃了普通节点，仅使用四类关键节点进行映射，这样做的好处一方面是提升了映射效率，另一方面在坐标模糊映射过程中，不引入过多普通节点，可以使管道端点尽可能与关键节点映射；

采用逐个映射的方式，且每一种方法都继承前一种方法映射的结果，仅针对前一种方法未完成映射的管道端点作新方法的映射，保持了三种方法的互补性；

在每一种方法中，均采用逐类节点的映射方式，即首先与气源节点映射、再与调压站、用户、阀门节点映射，这种映射顺序与四类节点的稀缺性相匹配，即首先映射数量稀少的类型节点，再映射数量多的类型节点，这样可以尽可能保证映射结果的准确性；

在坐标模糊映射过程中，采用逐级增加偏差半径的方法，以确认是否有节点落入偏差范围当中，同时，也不会一味追加半径，采用20-30米作为最终半径，以减少误匹配情况；

对节点、管道采用对象化方式，提升了代码的流畅性和可读性；

对未匹配的管道端点，利用无向图节点度数查询方法，确定待新增节点的类型，并完成新增普通节点的生成。使点线性形成了完美互补，从而进一步保证了仿真计算的可行性。

依据上述本发明一种GIS数据点线映射方法与系统提供的技术方案具有以下技术效果：

通过ID映射、坐标精准映射和坐标模糊映射，可以尽力还原客观的点边连接情况，最大程度的将管网稳态、瞬态仿真计算所需的气量值，赋值到正确的管道端点上，从基础数据层面提升了仿真计算的可靠性；

相较于人工校核、纯ID映射、纯坐标映射，考虑的方面更多，通过利用节点类型，逐级映射，逐方法映射的方式，可以使点边映射的准确率和召回率均具有较高保障，以该自动修复工具的映射结果为基础再进行人工校核，可缩短GIS治理时间，提升后续仿真实施的可行性。

附图说明

图1为本发明一种GIS数据点线映射方法的流程图；

图2为本发明一种GIS数据点线映射方法中点表数据对象化的具体流程图；

图3为本发明一种GIS数据点线映射方法中线表数据对象化的具体流程图；

图4为本发明一种GIS数据点线映射方法中节点ID映射的具体流程图；

图5为本发明一种GIS数据点线映射方法中坐标映射的具体流程图；

图6为本发明一种GIS数据点线映射方法中坐标模糊映射的具体流程图；

图7为本发明一种GIS数据点线映射系统的结构示意图；

图8为本发明一种GIS数据点线映射方法具体使用过程中点表数据信息图；

图9为本发明一种GIS数据点线映射方法具体使用过程中点表转化为对象后新增的属性示意图；

图10为本发明一种GIS数据点线映射方法具体使用过程中管道数据信息图；

图11为本发明一种GIS数据点线映射方法具体使用过程中管道转化为对象后新增的属性示意图；

图12为本发明一种GIS数据点线映射方法具体使用过程中点表与管道的source端点在经过ID映射成功后全部属性值的修正结果信息图；

图13为本发明一种GIS数据点线映射方法具体使用过程中管道的source端点与点表中的点经过ID映射成功后全部属性值的修正结果信息图；

图14为本发明一种GIS数据点线映射方法具体使用过程中管道的source端点与点表中的点经过坐标模糊映射成功后全部属性值的修正结果信息图；

图15为本发明一种GIS数据点线映射方法具体使用过程中管道的source端点与点表中的点经过坐标模糊映射成功后全部属性值的修正结果信息图；

图16为本发明一种GIS数据点线映射方法具体使用过程中映射状态为False的管道端点新生成的一个普通节点对象的全部属性。

其中，附图标记如下：

数据获取模块100、对象化处理模块200、节点ID映射模块300、坐标值映射模块400、坐标值模糊映射模块500、普通节点对象生成模块600、整合模块700。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明的第一实施例是提供一种GIS数据点线映射方法与系统，目的是通过ID映射、坐标精准映射和坐标模糊映射，可以尽力还原客观的点边连接情况，最大程度的将管网稳态、瞬态仿真计算所需的气量值，赋值到正确的管道端点上，从基础数据层面提升了仿真计算的可靠性；相较于人工校核、纯ID映射、纯坐标映射，考虑的方面更多，通过利用节点类型，逐级映射，逐方法映射的方式，可以使点边映射的准确率和召回率均具有较高保障，以该自动修复工具的映射结果为基础再进行人工校核，可缩短GIS治理时间，提升后续仿真实施的可行性。

如图1所示，第一方面，第一实施例，一种GIS数据点线映射方法，其中，包含以下步骤：

步骤1：获取GIS数据中的点表数据与线表数据；

步骤2：分别对点表数据与线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典，在节点对象字典中扩展各对象属性，在管道对象字典中扩展各对象属性；

步骤3：依据节点对象字典中的各节点ID在管道对象字典中进行映射，并更新节点对象字典与管道对象字典；

步骤4：依据步骤3更新后的节点对象字典中的各坐标值在更新后的管道对象字典中进行映射，并更新节点对象字典与管道对象字典；

步骤5：依据步骤4更新后的节点对象字典中的各坐标值在更新后的管道对象字典中进行坐标值模糊映射，并更新节点对象字典与管道对象字典；

步骤6：依据步骤5中更新后的管道对象字典，根据管道端点的映射状态，将映射状态为False的端点生成新的普通节点对象；

步骤7：将普通节点对象整合至步骤5更新的节点对象字典中的点表对象中。

如图2-3所示，上述的一种GIS数据点线映射方法，其中，步骤2中分别对点表数据与线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典的具体方法如下：

遍历点表数据对点表数据中的各节点进行对象化，对象属性继承节点的原始属性，生成节点对象字典；

节点对象字典中扩展的各对象属性包含pos属性、matched属性、desc属性、mark_pos属性、mark_id属性；

pos属性为x,y坐标构成的元组；matched为该节点的映射状态，默认为False；desc为方便后期人工校核填写的描述；mark_pos为对该节点的坐标备注，mark_id为对该节点的id备注；

遍历线表数据对线表数据中的各管道进行对象化，对象属性继承管道的原始属性，生成管道对象字典；

管道对象字典中扩展的各对象属性包含pos_source属性、pos_target属性、source_matched属性、target_matched属性、desc属性；

pos_source为管道起点的x、y坐标构成的元组，pos_target为管道终点的x、y坐标构成的元组，source_matched为管道起点的映射状态，默认为False；target_matched为管道终点的映射状态，默认为False；desc为方便后期人工校核时填写的描述；

点表与线表一般为二维数组，其中第一个维度代表不同的节点或管道，第二个维度代表节点或管道的属性，为了编程的便利化，采用基于对象的方式，将各节点、管道对象化，并对每个对象化后的节点/管道增加少量属性，以方便点线自动化映射后的人工校核。

如图4所示，上述的一种GIS数据点线映射方法，其中，步骤3中依据节点对象字典中的气源、用户、调压站、阀门四类型节点ID在管道对象字典中进行映射，并更新节点对象字典与管道对象字典的具体步骤如下：

加载节点对象字典，依次获取气源、用户、调压站、阀门四种类型节点的ID集合：

首先选取气源类型节点的ID集合，在管道对象字典中进行遍历，并依据映射条件判断管道端点在不在同类型节点的ID集合中；

若不在，则跳过该管道不做处理，若在，且管道端点matched属性为False，则将管道端点的source_matched属性或target_matched属性(视在ID集合中的管道端点为source还是target而定)由False改为True，并将对应节点对象的matched属性，由False改为True，将对应节点对象坐标与管道端点坐标对齐，从而完成映射成功后节点对象字典与管道对象字典的更新，如此循环，直到该类型节点完成全部管道的遍历；

随后依次选取调压站、用户、阀门按照上个步骤在管道对象字典中进行遍历，并在遍历中更新节点对象字典和管道对象字典，直到所有类型节点均完成遍历为止，即对每一类节点，完整遍历一次全量的管道，遍历过程中更新该类型节点和全部管道端点的映射状态后，再进行下一类节点的遍历；

点表中的节点有以下几种类型：气源、用户、调压站、阀门、堵头、二通、三通、四通、多通(该类型为满足连接管道数量大于4的节点)，由于点线映射的实质是为了使仿真计算的边界条件赋值更为准确，因此本技术方案优选只关注气源、用户、调压站、阀门这四类型节点的映射，而这四类节点的业务重要性依次为：气源、调压站、用户、阀门。这一顺序也基本符合拓扑中这四类节点的稀有性排序，每类节点向管道端点的映射均使用同一套ID映射方法。

如图5所示，上述的一种GIS数据点线映射方法，其中，步骤4中依据步骤3更新后的节点对象字典中的气源、用户、调压站、阀门四类型节点的坐标值在更新后的管道对象字典中进行映射，并更新节点对象字典与管道对象字典的具体方法如下：

加载步骤3更新后的节点对象字典，依次获取气源、用户、调压站、阀门四类型节点的坐标值-节点ID字典，其中坐标值为Key，节点ID为Value；

首先选取气源类型节点的坐标值，在步骤3更新后的管道对象字典中进行遍历，并依据映射条件判断管道端点在不在每一种类型节点的坐标集合中；

若不在，则跳过该管道不做处理，若在，且管道端点matched属性为False，则将管道端点的matched属性改为True，利用坐标值-节点ID字典得到节点对象，将节点对象的matched属性改为True，管道ID不变，节点ID改为管道端点ID，从而完成映射成功后节点对象字典与管道对象字典的更新，如此循环，直到该类型节点完成全部管道的遍历；

随后依次选取调压站、用户、阀门按照上个步骤在管道对象字典中进行遍历，并在遍历中更新节点对象字典和管道对象字典，直到所有类型节点均完成遍历为止，即对每一类节点，完整遍历一次全量的管道，遍历过程中更新该类型节点和全部管道端点的映射状态后，再进行下一类节点的遍历。

如图6所示，上述的一种GIS数据点线映射方法，其中，步骤5中依据步骤4更新后的节点对象字典中的气源、用户、调压站、阀门四类型节点的各坐标值在更新后的管道对象字典中进行坐标值模糊映射，并更新节点对象字典与管道对象字典的具体方法如下：

加载步骤4更新后的节点对象字典，依次获取气源、用户、调压站、阀门四类型节点的坐标值-节点ID字典，其中坐标值为Key，节点ID为Value；

首先选取气源类型节点的坐标值，在步骤4更新后的管道对象字典中进行遍历，并依据管道端点坐标按偏差半径递增且匹配偏差区域内节点的映射条件，判断管道端点在不在每一种类型节点坐标值的偏差区域内；

若不在，则跳过该管道不做处理，若在，且管道端点matched属性为False，则将管道端点的matched属性改为True，利用坐标值-节点ID字典得到节点对象，将节点对象的坐标值与管道端点坐标值对齐，将节点对象的matched属性改为True，管道ID不变，节点ID改为管道端点ID，从而完成映射成功后节点对象字典与管道对象字典的更新，如此循环，直到该类型节点完成全部管道的遍历；

随后依次选取调压站、用户、阀门按照上个步骤在管道对象字典中进行遍历，并在遍历中更新节点对象字典和管道对象字典，直到所有类型节点均完成遍历为止，即对每一类节点，完整遍历一次全量的管道，遍历过程中更新该类型节点和全部管道端点的映射状态后，再进行下一类节点的遍历；

仍然只取四类型节点(气源、调压站、用户、阀门)分别进行模糊坐标映射，本过程主要改进在于：不寄希望于管道端点能够找到坐标完全一样的节点，而是在一定坐标偏差内寻找节点，同时，如果选择的偏差半径内未寻找，则继续扩大偏差进行寻找，该坐标模糊匹配方法不以最终找到节点作为扩大坐标偏差停止的条件，因为一味扩大偏差，可能匹配的节点与该管道端点客观真实连接的节点完全不同，为此，本技术方案采用1米、2米、5米、10米、20米作为依次增长的坐标偏差，进行坐标模糊匹配的偏差半径。

在完成以上三个映射过程后，四类核心节点，即：气源、调压站、用户、阀门便完成了向管道端点的映射，通过三个流程，可以尽可能大的保证这些节点映射的召回率，接下来，对于未映射的管道端点，一概以普通节点(即堵头、二通、三通、四通、多通)处理，生成这些普通节点的方法即，通过管道端点连接的管道数量，得到这些普通节点的类型(连接一根管道为堵头、二根为二通，多通适用于连接管道数量大于4的情况)，有了节点类型，再利用管道端点的ID、坐标等信息，便可以生成新增的普通节点对象，将这些普通节点与此前完成映射的点表对象汇集起来，便形成了完整的新点表，该点表内的点，与管道中的所有端点，在数量、ID、坐标等方面，完全互补。

上述的一种GIS数据点线映射方法，其中，步骤6中依据步骤5中更新后的管道对象字典，根据管道端点的映射状态，将映射状态为False的端点生成新的普通节点对象的具体方法如下：

根据步骤5更新后的管道对象字典生成无向图；

利用全量管道端点与已映射节点ID的差集得到全部未映射的普通节点；

将普通节点在无向图中进行遍历得到每个普通节点的连接管道数，根据连接管道数获取普通节点的类型数据，并生成节点ID-类型字典；

根据节点ID-类型字典将所有普通节点进行对象化得到普通节点对象。

采用本技术方案提供的一种GIS数据点线映射方法具体使用过程如下：

步骤1：获取GIS数据中的点表数据与线表数据；

步骤2：分别对点表数据与线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典，在节点对象字典中扩展各对象属性，在管道对象字典中扩展各对象属性；

如图8所示，为一条点表数据，将其转为一个点表类的实例化对象，对象的属性名与该数据的字段一致，即gis_id,gis_name，……，另外为该对象再增加一些新属性，属性名、含义和初始属性值如图9所示；

如图10所示，为一条线表数据，将其转为一个线表类的实例化对象，对象的属性名与该数据的字段一致，即gis_id,gis_name，……，另外为该对象再增加一些新属性，属性名、含义和初始属性值如图11所示；

步骤3：ID映射，依据节点对象字典中的各节点ID在管道对象字典中进行映射，并更新节点对象字典与管道对象字典；

在步骤2中完成了点、线的对象化之后，对点表中不同类型的点进行区分，即：气源类节点、调压设备类节点、用户类节点、阀门类节点和普通连接类节点，其中普通连接类节点包括：堵头、二通、三通、四通。对于气源类节点、调压设备类节点、用户类节点和阀门类节点，分别与管道的端点进行ID映射，映射流程参见图4，如图12所示，是一个节点与一个管道的source端点在ID映射成功后，该节点对象与管道端点的属性的变化情况：

可以看到，该节点(类型为阀门)的matched属性已经变为True，其match_times已更改为2，即后续再进行坐标精准映射和模糊映射时，该节点将不会再参与映射，由于该节点是通过id与管道的source端点id映射成功，因此需要将该节点的坐标更改为与管道source端点坐标一致，如图12可以看到，该节点的pos属性值已经与管道的source端点的pos_source属性相一致，因此mark_pos属性变更为“changed_by_pipe_source”；

如图13所示，为与上面节点映射成功的管道端点，可以看到source_matched属性值已经更改为True，而该管道source端点的坐标，即pos_source属性与上面节点的pos是一致的，说明节点坐标已经与管道source坐标对齐；

步骤4：坐标精准映射，依据步骤3更新后的节点对象字典中的各坐标值在更新后的管道对象字典中进行映射，并更新节点对象字典与管道对象字典；

完成了点表和线表的ID映射后，继续对气源、调压设备、用户和阀门进行坐标精准映射，映射流程参见图5，对所用GIS数据应用坐标精准映射后发现，不存在那些在ID映射完成后，节点坐标与管道端点坐标完全一致的情况，即该步骤无节点与管道端点映射：

步骤5：依据步骤4更新后的节点对象字典中的各坐标值在更新后的管道对象字典中进行坐标值模糊映射，并更新节点对象字典与管道对象字典；

完成了点表和线表的坐标精准映射后，继续对气源、调压设备、用户和阀门进行坐标模糊映射，映射流程参见图6，如图14所示，是一个节点与一个管道的source端点在坐标模糊映射成功后，该节点对象与管道端点的属性的变化情况：可以看出，该节点(阀门)的matched属性值已经更改为True，match_times在这次映射成功后，由0变为1，Gis_id_update已经与管道的source端点的id一致，与节点的gis_id已经不同，节点的pos属性已经与geometry的坐标值不同了，因为坐标通过模糊映射，已经与管道的source端点的坐标保持一致；

如图15所示，为与节点映射成功的管道端点的信息，可以看到，其source端点为214786，与节点的gis_id_update一致，该管道端点的source_matched已经更改为True，pos_source属性值与成功映射的节点的pos属性一致；

步骤6：依据步骤5中更新后的管道对象字典，根据管道端点的映射状态，将映射状态为False的端点生成新的普通节点对象；

完成了点表和线表的坐标模糊映射后，整理点表、线表对象字典，进入后处理流程，即将所有管道中每个没有完成映射(source_matched或target_matched状态仍为False)的管道端点取出，生成普通连接节点，并按照其在管道中的度数大小(即该端点连接的管道数量)，将其定义为堵头(连一根管道)、二通(连两根管道)、三通(连三根管道)、四通(连四根管道)、多通(连接管道数量大于4)；

如图16所示，就是一个新生成的普通节点，其类型由type属性得到，为“二通”，压力等级由与其连接的管道得到，即pressure属性(“中A”)，坐标由该未完成映射的管道端点的坐标得到，matched属性值默认为True，因为既然这些节点均由未完成映射的管道端点转化而来，则在坐标和ID上均与未完成映射的管道端点一致，因此必然属于天然的映射成功；步骤7：将普通节点对象整合至步骤5更新的节点对象字典中的点表对象中；

完成步骤后，将这些新生成的普通节点对象合并至全量的节点对象字典中，如此便生成了新的全量点表和全量线表，将其保存为所需格式即可。

第二方面，第二实施例，一种GIS数据点线映射系统，其中，包含数据获取模块100、对象化处理模块200、节点ID映射模块300、坐标值映射模块400、坐标值模糊映射模块500、普通节点对象生成模块600、整合模块700；

数据获取模块100用于获取GIS数据中的点表数据与线表数据；

对象化处理模块200用于分别对点表数据与线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典，在节点对象字典中扩展各对象属性，在管道对象字典中扩展各对象属性；

节点ID映射模块300用于依据节点对象字典中的各节点ID在管道对象字典中进行映射，并更新节点对象字典与管道对象字典；

坐标值映射模块400用于依据节点ID映射模块300更新后的节点对象字典中的各坐标值在更新后的管道对象字典中进行映射，并更新节点对象字典与管道对象字典；

坐标值模糊映射模块500用于依据坐标值映射模块400更新后的节点对象字典中的各坐标值在更新后的管道对象字典中进行坐标值模糊映射，并更新节点对象字典与管道对象字典；

普通节点对象生成模块600用于依据坐标值模糊映射模块500中更新后的管道对象字典，根据管道端点的映射状态，将映射状态为False的端点生成新的普通节点对象；

整合模块700用于将普通节点对象整合至坐标值模糊映射模块500更新的节点对象字典中的点表对象中。

本发明的技术关键点在于：

在映射过程中舍弃了普通节点，仅使用四类关键节点进行映射，这样做的好处一方面是提升了映射效率，另一方面在坐标模糊映射过程中，不引入过多普通节点，可以使管道端点尽可能与关键节点映射；

采用逐个映射的方式，且每一种方法都继承前一种方法映射的结果，仅针对前一种方法未完成映射的管道端点作新方法的映射，保持了三种方法的互补性；

在每一种方法中，均采用逐类节点的映射方式，即首先与气源节点映射、再与调压站、用户、阀门节点映射，这种映射顺序与四类节点的稀缺性相匹配，即首先映射数量稀少的类型节点，再映射数量多的类型节点，这样可以尽可能保证映射结果的准确性；

在坐标模糊映射过程中，采用逐级增加偏差半径的方法，以确认是否有节点落入偏差范围当中，同时，也不会一味追加半径，采用20-30米作为最终半径，以减少误匹配情况；

对节点、管道采用对象化方式，提升了代码的流畅性和可读性；

对未匹配的管道端点，利用无向图节点度数查询方法，确定待新增节点的类型，并完成新增普通节点的生成。使点线性形成了完美互补，从而进一步保证了仿真计算的可行性。

综上，本发明的一种GIS数据点线映射方法与系统，通过ID映射、坐标精准映射和坐标模糊映射，可以尽力还原客观的点边连接情况，最大程度的将管网稳态、瞬态仿真计算所需的气量值，赋值到正确的管道端点上，从基础数据层面提升了仿真计算的可靠性；相较于人工校核、纯ID映射、纯坐标映射，考虑的方面更多，通过利用节点类型，逐级映射，逐方法映射的方式，可以使点边映射的准确率和召回率均具有较高保障，以该自动修复工具的映射结果为基础再进行人工校核，可缩短GIS治理时间，提升后续仿真实施的可行性。

以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种GIS数据点线映射方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：获取GIS数据中的点表数据与线表数据；

步骤2：分别对所述点表数据与所述线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典，在所述节点对象字典中扩展各对象属性，在所述管道对象字典中扩展各对象属性；

步骤3：依据所述节点对象字典中的各节点ID在所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典中对应节点对象的matched属性与所述管道对象字典中管道端点的matched属性，所述各节点ID为所述节点对象字典中的包含的气源、用户、调压站、阀门四类型节点ID；

步骤4：依据步骤3更新后的所述节点对象字典中的各坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典中节点对象的matched属性与所述管道对象字典中管道端点的matched属性；

步骤5：依据步骤4更新后的所述节点对象字典中的各坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行坐标值模糊映射，并更新所述节点对象字典中节点对象的matched属性与所述管道对象字典中管道端点的matched属性；

步骤6：依据步骤5中更新后的所述管道对象字典，根据管道端点的映射状态，获取映射状态为False的端点即未映射的普通节点的类型数据，并生成节点ID-类型字典，根据所述节点ID-类型字典将所有普通节点进行对象化生成新的普通节点对象，所述普通节点包含堵头、二通、三通、四通、多通；

步骤7：将所述普通节点对象整合至步骤5更新的所述节点对象字典中的点表对象中。

2.如权利要求1所述的一种GIS数据点线映射方法，其特征在于，步骤2中分别对所述点表数据与所述线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典的具体方法如下：

遍历所述点表数据对所述点表数据中的各节点进行对象化，对象属性继承节点的原始属性，生成所述节点对象字典；

所述节点对象字典中扩展的各对象属性包含pos属性、matched属性、desc属性、mark_pos属性、mark_id属性；

遍历所述线表数据对所述线表数据中的各管道进行对象化，对象属性继承管道的原始属性，生成所述管道对象字典；

所述管道对象字典中扩展的各对象属性包含pos_source属性、pos_target属性、source_matched属性、target_matched属性、desc属性。

3.如权利要求2所述的一种GIS数据点线映射方法，其特征在于，步骤3中依据所述节点对象字典中的气源、用户、调压站、阀门四类型节点ID在所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典的具体步骤如下：

加载所述节点对象字典，依次获取所述气源、所述用户、所述调压站、所述阀门四种类型节点的ID集合：

首先选取所述气源类型节点的ID集合，在所述管道对象字典中进行遍历，并依据映射条件判断管道端点在不在同类型节点的ID集合中；

若不在，则跳过该管道不做处理，若在，且所述管道端点matched属性为False，则将所述管道端点的source_matched属性或target_matched属性由False改为True，并将对应节点对象的matched属性，由False改为True，将所述对应节点对象坐标与所述管道端点坐标对齐，从而完成映射成功后所述节点对象字典与所述管道对象字典的更新，如此循环，直到该类型节点完成全部管道的遍历；

随后依次选取所述调压站、所述用户、所述阀门按照上个步骤在所述管道对象字典中进行遍历，并在遍历中更新所述节点对象字典和所述管道对象字典，直到所有类型节点均完成遍历为止。

4.如权利要求3所述的一种GIS数据点线映射方法，其特征在于，步骤4中依据步骤3更新后的所述节点对象字典中的所述气源、所述用户、所述调压站、所述阀门四类型节点的坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典的具体方法如下：

加载步骤3更新后的所述节点对象字典，依次获取所述气源、所述用户、所述调压站、所述阀门四类型节点的坐标值-节点ID字典，其中坐标值为Key，节点ID为Value；

首先选取所述气源类型节点的坐标值，在步骤3更新后的所述管道对象字典中进行遍历，并依据映射条件判断所述管道端点在不在每一种类型节点的坐标集合中；

若不在，则跳过该管道不做处理，若在，且所述管道端点matched属性为False，则将管道端点的matched属性改为True，利用坐标值-节点ID字典得到节点对象，将所述节点对象的matched属性改为True，管道ID不变，节点ID改为所述管道端点ID，从而完成映射成功后所述节点对象字典与所述管道对象字典的更新，如此循环，直到该类型节点完成全部管道的遍历；

随后依次选取所述调压站、所述用户、所述阀门按照上个步骤在所述管道对象字典中进行遍历，并在遍历中更新所述节点对象字典和所述管道对象字典，直到所有类型节点均完成遍历为止。

5.如权利要求4所述的一种GIS数据点线映射方法，其特征在于，步骤5中依据步骤4更新后的所述节点对象字典中的所述气源、所述用户、所述调压站、所述阀门四类型节点的各坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行坐标值模糊映射，并更新所述节点对象字典与所述管道对象字典的具体方法如下：

加载步骤4更新后的所述节点对象字典，依次获取所述气源、所述用户、所述调压站、所述阀门四类型节点的坐标值-节点ID字典，其中坐标值为Key，节点ID为Value；

首先选取所述气源类型节点的坐标值，在步骤4更新后的所述管道对象字典中进行遍历，并依据管道端点坐标按偏差半径递增且匹配偏差区域内节点的映射条件，判断所述管道端点在不在每一种类型节点坐标值的所述偏差区域内；

若不在，则跳过该管道不做处理，若在，且所述管道端点matched属性为False，则将管道端点的matched属性改为True，利用坐标值-节点ID字典得到节点对象，将所述节点对象的坐标值与所述管道端点坐标值对齐，将节点对象的matched属性改为True，管道ID不变，节点ID改为所述管道端点ID，从而完成映射成功后所述节点对象字典与所述管道对象字典的更新，如此循环，直到该类型节点完成全部管道的遍历；

随后依次选取所述调压站、所述用户、所述阀门按照上个步骤在所述管道对象字典中进行遍历，并在遍历中更新所述节点对象字典和所述管道对象字典，直到所有类型节点均完成遍历为止。

6.如权利要求5所述的一种GIS数据点线映射方法，其特征在于，步骤6中依据步骤5中更新后的所述管道对象字典，根据管道端点的映射状态，将映射状态为False的端点生成新的普通节点对象的具体方法如下：

根据步骤5更新后的所述管道对象字典生成无向图；

利用全量管道端点与已映射节点ID的差集得到全部未映射的普通节点；

将所述普通节点在所述无向图中进行遍历得到每个所述普通节点的连接管道数，根据所述连接管道数获取所述普通节点的类型数据，并生成节点ID-类型字典；

根据所述节点ID-类型字典将所有所述普通节点进行对象化得到普通节点对象。

7.一种GIS数据点线映射系统，其特征在于，包含数据获取模块、对象化处理模块、节点ID映射模块、坐标值映射模块、坐标值模糊映射模块、普通节点对象生成模块、整合模块；

所述数据获取模块用于获取GIS数据中的点表数据与线表数据；

所述对象化处理模块用于分别对所述点表数据与所述线表数据进行对象化处理生成节点对象字典与管道对象字典，在所述节点对象字典中扩展各对象属性，在所述管道对象字典中扩展各对象属性；

所述节点ID映射模块用于依据所述节点对象字典中的各节点ID在所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典中对应节点对象的matched属性与所述管道对象字典中管道端点的source_matched属性或target_matched属性，所述各节点ID包含所述节点对象字典中的气源、用户、调压站、阀门四类型节点ID；

所述坐标值映射模块用于依据所述节点ID映射模块更新后的所述节点对象字典中的各坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行映射，并更新所述节点对象字典中节点对象的matched属性与所述管道对象字典中管道端点的matched属性；

所述坐标值模糊映射模块用于依据所述坐标值映射模块更新后的所述节点对象字典中的各坐标值在更新后的所述管道对象字典中进行坐标值模糊映射，并更新所述节点对象字典中节点对象的matched属性与所述管道对象字典中管道端点的matched属性；

所述普通节点对象生成模块用于依据所述坐标值模糊映射模块中更新后的所述管道对象字典，根据管道端点的映射状态，获取映射状态为False的端点即未映射的普通节点的类型数据，并生成节点ID-类型字典，根据所述节点ID-类型字典将所有普通节点进行对象化生成新的普通节点对象，所述普通节点包含堵头、二通、三通、四通、多通；

所述整合模块用于将所述普通节点对象整合至所述坐标值模糊映射模块更新的所述节点对象字典中的点表对象中。

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