供水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法初探

何 芳，梁 艷，譚麗紅，羅賢達(dá)，周盛東

(佛山水務(wù)環(huán)保股份有限公司，廣東佛山528000)

隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于各種客觀因素影響，國(guó)內(nèi)水務(wù)企業(yè)在GIS建立和應(yīng)用維護(hù)過(guò)程中開(kāi)展了大量工作，但GIS的應(yīng)用效果大多難以盡如人意。GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量成為制約其應(yīng)用的瓶頸，直接影響決策的正確性。GIS質(zhì)量評(píng)價(jià)是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，已經(jīng)取得了諸多成果，但針對(duì)供水管網(wǎng)GIS質(zhì)量控制的實(shí)際應(yīng)用仍十分缺乏。

佛山水務(wù)環(huán)保股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)佛水股份)從1997年開(kāi)始建立供水管網(wǎng)GIS。面對(duì)積累越來(lái)越突出的GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題，近年來(lái)佛水股份基于互聯(lián)網(wǎng)思維,組織技術(shù)力量從實(shí)際出發(fā),創(chuàng)新地提出了一個(gè)評(píng)估方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的定量評(píng)估以及評(píng)估結(jié)果的實(shí)際應(yīng)用，有助于為有效開(kāi)展GIS管理提供正確、可靠的支撐。

1 GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代，由于我國(guó)GIS的迅猛發(fā)展，武漢大學(xué)等單位投入了大量人力和物力開(kāi)展了GIS系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量的研究，取得了一定成績(jī)。這一階段主要是對(duì)GIS數(shù)據(jù)中的點(diǎn)、線、面等實(shí)體的誤差，以及其性質(zhì)和傳播規(guī)律進(jìn)行分析和可視化研究。20世紀(jì)末至今，隨著GIS發(fā)揮的作用越來(lái)越大，研究更加深入，成果得到極大地豐富，主要包括：GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)包含的內(nèi)容和表達(dá)、GIS產(chǎn)品的抽樣檢驗(yàn)與質(zhì)量管理、不確定性模型和不確定性傳播模型等等。同時(shí)為規(guī)范空間數(shù)據(jù)質(zhì)量管理，立足實(shí)際國(guó)情，研究并制定了空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也給出了空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查方法。

2 GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的建立步驟

評(píng)價(jià)方法建立的原則主要包括：全面性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、實(shí)用性、層次性、目的性、可比性、與評(píng)價(jià)方法的一致性、可操作性等[1]。結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)思維，從水務(wù)行業(yè)實(shí)際出發(fā)，原則中的“科學(xué)”、“實(shí)用”、“可比”應(yīng)該放在首要位置，且不應(yīng)追求“大而全”的完美方法，而是允許不完美的螺旋式進(jìn)步法。

再根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)管理協(xié)會(huì)(DAMA)提出的數(shù)據(jù)質(zhì)量管理方法論，佛水股份GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的建立步驟為“五步走”：第一步，建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；第二步，搭建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；第三步，確定指標(biāo)計(jì)算方法；第四步，確定綜合評(píng)價(jià)結(jié)果公式；第五步，應(yīng)用中持續(xù)完善。其中每一步的具體做法，都結(jié)合供水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)的實(shí)際特點(diǎn)，并視企業(yè)自身的實(shí)際情況進(jìn)行分析后確定。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 供水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)調(diào)研，目前地理信息相關(guān)的各類(lèi)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、指南等數(shù)目不少，但缺乏統(tǒng)一的供水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。佛水股份從企業(yè)實(shí)際情況出發(fā)，以滿足數(shù)據(jù)交換和共享為前提，秉著務(wù)實(shí)、規(guī)范的原則，大量分析現(xiàn)有的GIS數(shù)據(jù)后制定了企業(yè)級(jí)《供水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》。該標(biāo)準(zhǔn)包括10個(gè)章節(jié)部分，具體如下：①目的；②適用范圍；③規(guī)范性引用文件；④術(shù)語(yǔ)和定義；⑤一般規(guī)定；⑥空間數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容及分層；⑦數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)定義；⑧數(shù)據(jù)庫(kù)屬性填寫(xiě)規(guī)范；⑨數(shù)據(jù)庫(kù)屬性編碼規(guī)則；⑩圖例；數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)程。經(jīng)過(guò)企業(yè)內(nèi)部管網(wǎng)業(yè)務(wù)專(zhuān)家、信息技術(shù)專(zhuān)家多輪論證后發(fā)布實(shí)施，為GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了“標(biāo)尺”。

3.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法

3.2.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

GIS數(shù)據(jù)從采集到入庫(kù)，存在大量不確定性和隨機(jī)性。有研究將GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量分為7個(gè)一級(jí)質(zhì)量特征[2]，分別是：

①位置精度，例如數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、平面精度、高程精度、接邊精度等，用以描述幾何數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

②屬性精度，例如要素分類(lèi)的正確性、屬性編碼的正確性、屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)的正確性等。

③數(shù)據(jù)的正確性與完備性，例如數(shù)據(jù)分層的正確性。

④邏輯一致性，例如多邊形的閉合精度、節(jié)點(diǎn)匹配精度、拓?fù)潢P(guān)系的正確性等。

⑤數(shù)據(jù)時(shí)效性，即數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性，例如數(shù)據(jù)采集的時(shí)間和更新時(shí)間。

⑥圖形質(zhì)量。

⑦附件質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的可操作性，根據(jù)實(shí)際開(kāi)展化繁就簡(jiǎn)工作，佛水股份數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系由4個(gè)指標(biāo)構(gòu)成，如表1所示。參考模糊綜合評(píng)價(jià)法，將4個(gè)指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行量化評(píng)分，然后通過(guò)不同權(quán)重做出總體評(píng)價(jià)。

表1 各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法與權(quán)重

3.2.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)的計(jì)算方法

1.6.2 質(zhì)譜條件。大氣壓電噴霧離子源(ESI)；正離子模式；氣簾氣CUR 241.3 kPa；碰撞氣CAD：中等；噴霧電壓IS：5 500 (ESI)；霧化溫度TEM：550 ℃；霧化氣GS1：379.2 kPa；輔助氣GS2：379.2 kPa；檢測(cè)方式：MRM監(jiān)測(cè)。定性離子對(duì)、定量離子對(duì)、去簇電壓、碰撞能量等離子檢測(cè)條件見(jiàn)表2。

① 屬性精度

依據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中“數(shù)據(jù)庫(kù)屬性填寫(xiě)規(guī)范”，利用計(jì)算機(jī)軟件排查GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中各類(lèi)屬性數(shù)據(jù)填寫(xiě)的規(guī)范性。

② 邏輯一致性

各單位進(jìn)行市政管線維護(hù)搶修或管線設(shè)計(jì)勘察現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，將現(xiàn)場(chǎng)管線信息與GIS中對(duì)應(yīng)的管線信息進(jìn)行比對(duì)，評(píng)價(jià)GIS中管線拓?fù)潢P(guān)系的正確性以及相關(guān)設(shè)備設(shè)施構(gòu)成信息的正確性。

③ 完備性

④ 現(xiàn)勢(shì)性

以各單位進(jìn)行并網(wǎng)通水的工作記錄《管線并網(wǎng)通水記錄表》和GIS管理員整理的《入庫(kù)時(shí)間記錄表》為依據(jù)，按照《佛山水務(wù)環(huán)保股份有限公司GIS系統(tǒng)管理辦法(試行)》要求的時(shí)間，評(píng)價(jià)GIS數(shù)據(jù)更新的及時(shí)性。

3.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)踐

佛水股份下屬A供水公司2017年的GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估結(jié)果為60分，見(jiàn)表2。通過(guò)開(kāi)展1年的GIS數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化等工作，2018年其GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估結(jié)果提升至71.5分，見(jiàn)表3。

表2 A供水公司2017年度GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)明細(xì) 項(xiàng)

表3 A供水公司GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié)論與建議

保障城市生命線安全運(yùn)行是水務(wù)企業(yè)的重要使命，是供水企業(yè)實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)建設(shè)的根本目標(biāo)，因此必須嚴(yán)控供水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量。供水管網(wǎng)情況較為復(fù)雜，GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量管控涉及大量跨專(zhuān)業(yè)、跨部門(mén)合作，溝通協(xié)調(diào)的任務(wù)重，各種不確定性事件層出不窮。做好數(shù)據(jù)質(zhì)量管控工作，離不開(kāi)領(lǐng)導(dǎo)決策的大力支持，需要成立責(zé)任心強(qiáng)、執(zhí)行力高的跨部門(mén)工作組統(tǒng)籌推進(jìn)，同時(shí)提高一線GIS數(shù)據(jù)維護(hù)人員的數(shù)據(jù)維護(hù)能力，保持其人員的穩(wěn)定性。此外，還應(yīng)將數(shù)據(jù)質(zhì)量納入績(jī)效考核進(jìn)行管理，利用流程電子化明晰各節(jié)點(diǎn)的完成情況，為考核提供有效的數(shù)據(jù)支持，在長(zhǎng)期堅(jiān)持中持續(xù)改進(jìn)。