地理信息服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

楊 輝，喬 偉，侯 翔

(1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450052；2. 66444部隊(duì)，北京 100042)

地理信息服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

楊 輝1，喬 偉2，侯 翔1

(1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450052；2. 66444部隊(duì)，北京 100042)

地理信息服務(wù)是一種全新的服務(wù)行業(yè)。提出對(duì)服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，以提高信息服務(wù)質(zhì)量。分析現(xiàn)有評(píng)價(jià)模型的特點(diǎn)，描述服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)，分析Logistic曲線在量化評(píng)價(jià)指標(biāo)值中的作用,基于Logistic曲線和“否決”機(jī)制建立一種新的服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，并通過(guò)對(duì)定位服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)，驗(yàn)證模型的可行性。

Logistic曲線；否決機(jī)制；地理信息服務(wù)；服務(wù)質(zhì)量

近年來(lái)，隨著地理信息服務(wù)行業(yè)的發(fā)展，地理信息服務(wù)領(lǐng)域越來(lái)越關(guān)注服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題，盡管從服務(wù)功能方面考慮，許多同類型的地理信息服務(wù)基本一樣，但用戶體驗(yàn)的結(jié)果卻是千差萬(wàn)別。如何以科學(xué)手段評(píng)價(jià)地理信息服務(wù)質(zhì)量，以提高顧客滿意度和忠誠(chéng)度，是地理信息服務(wù)行業(yè)面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，通過(guò)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)，不斷提升地理信息服務(wù)的水平。

1 地理信息服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)概念和指標(biāo)

作為21世紀(jì)美國(guó)國(guó)家創(chuàng)新戰(zhàn)略之一，服務(wù)科學(xué)的概念于2004年由美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力委員會(huì)的國(guó)家創(chuàng)新計(jì)劃中提出，后逐步上升為一個(gè)學(xué)科——服務(wù)科學(xué)與工程。

服務(wù)質(zhì)量(Service Quality)是指能夠滿足規(guī)定和潛在需求的特征和特性的總和。在服務(wù)質(zhì)量定義中認(rèn)為評(píng)價(jià)服務(wù)質(zhì)量應(yīng)當(dāng)以消費(fèi)者需求為主體。服務(wù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)與管理是服務(wù)科學(xué)研究的重點(diǎn)，通過(guò)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)能夠更好地推動(dòng)地理信息服務(wù)行業(yè)的發(fā)展。

圖1 服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)過(guò)程圖

為了科學(xué)評(píng)價(jià)服務(wù)質(zhì)量等級(jí)，需要從定量上對(duì)服務(wù)進(jìn)行量化評(píng)定，圖1為服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)過(guò)程。首先由用戶依據(jù)基本的需求、偏好和經(jīng)驗(yàn)確定自己的服務(wù)需求，然后將服務(wù)需求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等通信手段發(fā)送給服務(wù)器端，服務(wù)器依據(jù)自己的服務(wù)能力將生成的服務(wù)通過(guò)通信手段發(fā)送給用戶，最后依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)用戶獲得的服務(wù)綜合評(píng)價(jià)，并判定此次服務(wù)質(zhì)量是否滿足用戶需求。

由服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)過(guò)程可以看出，為了量化評(píng)定服務(wù)質(zhì)量，需要確定影響服務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)，并對(duì)指標(biāo)進(jìn)行量化。不同的文獻(xiàn)對(duì)服務(wù)指標(biāo)的設(shè)定方式不同，但都凸顯了用戶主體因素。

文獻(xiàn)[1]將地理信息服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)分為11個(gè)量化指標(biāo)，分別是：執(zhí)行時(shí)間(Time)、執(zhí)行費(fèi)用(Cost)、峰值(Peak)、穩(wěn)定性(Stability)、滿意度(Satisfaction)、可靠性(Reliability)、可用網(wǎng)絡(luò)帶寬(Bandwidth)、服務(wù)器性能(Server Capability)、信譽(yù)等級(jí)(Reputation)、數(shù)據(jù)完整性(Integrality)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度(Accuracy)。

文獻(xiàn)[2]將評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為可達(dá)性、相應(yīng)時(shí)間、服務(wù)并發(fā)處理能力、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和數(shù)據(jù)處理精確度等6個(gè)指標(biāo)值。

在服務(wù)評(píng)價(jià)過(guò)程中，不同的指標(biāo)值共同對(duì)服務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生影響，不同的指標(biāo)影響程度不同，在建立服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型時(shí)，綜合考慮各個(gè)指標(biāo)，以獲取較為合理的評(píng)判結(jié)果。

2 地理信息服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型概述

服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型是綜合計(jì)算影響服務(wù)質(zhì)量的各個(gè)指標(biāo)的過(guò)程。為了描述每個(gè)指標(biāo)對(duì)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果的影響方式，需要建立數(shù)學(xué)模型，目前在服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型中，通常采用的方式是建立指標(biāo)與服務(wù)質(zhì)量的線性關(guān)系，如圖2所示。線性關(guān)系的系數(shù)代表每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值，表示該指標(biāo)在服務(wù)評(píng)價(jià)過(guò)程中的影響程度。通過(guò)設(shè)定權(quán)重，保證計(jì)算出的最終服務(wù)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果能夠符合消費(fèi)者的需求。

例如在文獻(xiàn)[1]中服務(wù)質(zhì)量最終評(píng)價(jià)模型為

S=W1S1+W2S2+…+WnSn.

式中：W1+W2+…+Wn=1，0≤Wi≤1；Si和Wi分別是對(duì)象第i個(gè)指標(biāo)評(píng)分和權(quán)重；S是評(píng)估總分。

文獻(xiàn)[2]中服務(wù)質(zhì)量模型為

QoS=a*R+b*Rt+c*T+

d*Id+e*Ad+f*Adp.

式中：R，Rt，T，Id，Ad，Adp是6個(gè)評(píng)分指標(biāo)；a，b，c，d，e，f是相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重值。

圖2 指標(biāo)與服務(wù)質(zhì)量的線性關(guān)系

在多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)模型中采用線性關(guān)系，評(píng)價(jià)結(jié)果與每個(gè)要素指標(biāo)值呈遞增關(guān)系。從復(fù)雜度上來(lái)講，線性關(guān)系是最簡(jiǎn)單的一種計(jì)算方式，在模型計(jì)算時(shí)較為方便，但忽略了服務(wù)過(guò)程中一些關(guān)鍵因素的影響。另外，在服務(wù)評(píng)價(jià)過(guò)程中，存在一些硬性指標(biāo)，這些指標(biāo)具有最低下限值，如果服務(wù)過(guò)程中無(wú)法達(dá)到，那么整個(gè)服務(wù)過(guò)程都應(yīng)視作無(wú)效。

3 基于“Logistic”曲線量化評(píng)價(jià)指標(biāo)

在評(píng)價(jià)服務(wù)質(zhì)量時(shí)，多個(gè)要素共同參與計(jì)算過(guò)程，目前大多數(shù)評(píng)價(jià)模型將要素與服務(wù)質(zhì)量確定為線性關(guān)系。評(píng)價(jià)服務(wù)質(zhì)量是為了確定服務(wù)滿足用戶的程度，用戶的需求并不完全是按照線性關(guān)系進(jìn)行發(fā)展的。本文以地圖精度為例，針對(duì)多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域?qū)Φ貓D精度的需求進(jìn)行調(diào)查。通過(guò)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)用戶對(duì)地圖精度的需求程度并不完全按照線性關(guān)系的發(fā)展，而是呈“S”型曲線發(fā)展，如圖3所示。

圖3 地圖精度與用戶滿意度

從圖3可以看出，對(duì)地圖使用者而言，地圖的精度越高，其使用價(jià)值越高，但地圖精度超過(guò)一定程度時(shí)，過(guò)高的精度對(duì)使用者而言價(jià)值并不會(huì)太高，甚至對(duì)使用者并不需要過(guò)高的部分，屬于“價(jià)值過(guò)剩”，過(guò)剩的價(jià)值不具有使用價(jià)值，因此當(dāng)?shù)貓D精度達(dá)到一定程度時(shí)，其使用服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果增加速度就會(huì)減慢。

通過(guò)對(duì)地圖精度與服務(wù)質(zhì)量之間關(guān)系的調(diào)查分析， “S”型曲線能夠較好描述服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)要素與服務(wù)質(zhì)量之間的關(guān)系，因此本文采用Logistic曲線描述服務(wù)要素與服務(wù)質(zhì)量之間的關(guān)系。模型構(gòu)建過(guò)程如下：

第1步，采集指標(biāo)信息。指標(biāo)信息是反應(yīng)某項(xiàng)服務(wù)要素在服務(wù)過(guò)程中所能提供的服務(wù)程度，有些要素提供的是數(shù)值信息，如地圖的精度，有些信息是定性信息，如服務(wù)并發(fā)處理能力，對(duì)定性信息需要對(duì)其按照一定的方法給出量化值。

第2步，確定最低服務(wù)值Rmin和最大有效服務(wù)值Reff。確定最低服務(wù)要求是評(píng)判整個(gè)服務(wù)是否有效的一個(gè)重要內(nèi)容，確定最大有效服務(wù)值，是確保服務(wù)有效利用的最大化。例如服務(wù)響應(yīng)時(shí)間M，設(shè)定消費(fèi)者容忍響應(yīng)時(shí)間為Mmin，消費(fèi)者對(duì)服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間無(wú)差別感覺(jué)值為Meff，當(dāng)MMeff時(shí)，消費(fèi)者從感覺(jué)上并無(wú)太大差別，那么超出的時(shí)間部分對(duì)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)的貢獻(xiàn)并不大，確定合理的響應(yīng)時(shí)間段，對(duì)有效利用服務(wù)器有重要作用。

第3步，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)量化方程。依據(jù)“Logistic”曲線方程建立量化指標(biāo)方程為

(1)

其中：Zb是計(jì)算后的指標(biāo)值；K,a,b是需要設(shè)定的3個(gè)參數(shù)；x是量化的指標(biāo)信息。在Logistic曲線中，需要設(shè)定的參數(shù)有3個(gè)，K限制了指標(biāo)計(jì)算范圍，由于獲取指標(biāo)信息量化值的范圍不同，在服務(wù)質(zhì)量模型計(jì)算時(shí)，會(huì)造成較大值壓蓋較小值，因此需要進(jìn)行進(jìn)一步處理，使指標(biāo)的量化值在同一個(gè)數(shù)值范圍內(nèi)，常采用的方法是歸一化處理，將指標(biāo)值限定在[0,1]范圍內(nèi)。因此通常設(shè)定K=1。參數(shù)a和b取決于最低服務(wù)值和最大有效服務(wù)。

4 基于“否決”機(jī)制建立服務(wù)評(píng)價(jià)模型

服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型常采用單純線性的線性方程，則表明其中一項(xiàng)指標(biāo)的不足可以由另外一項(xiàng)進(jìn)行彌補(bǔ)，而在實(shí)際使用過(guò)程中并不是這樣，以地理信息服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)中的地圖處理精度指標(biāo)和響應(yīng)速度指標(biāo)為例，當(dāng)?shù)貓D處理精度要求小于用戶需求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的速度再快也不會(huì)符合用戶的需求，其服務(wù)質(zhì)量為零；但是如果網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)速度較慢，卻能夠以地圖精度對(duì)相應(yīng)速度進(jìn)行一定程度的彌補(bǔ)。

在服務(wù)評(píng)價(jià)過(guò)程中存在另外一種情況，有些評(píng)價(jià)指標(biāo)在服務(wù)過(guò)程中存在決定性權(quán)利，對(duì)某些主要指標(biāo)而言具有“一票否決”權(quán)利，即當(dāng)主要指標(biāo)不能夠滿足用戶需求時(shí)，其服務(wù)質(zhì)量也應(yīng)當(dāng)為零。例如在銷售服務(wù)中，如果銷售物品或者其他內(nèi)容的質(zhì)量不過(guò)關(guān)，那么這次服務(wù)業(yè)應(yīng)當(dāng)為零，例如在數(shù)字地圖服務(wù)行業(yè)中，如果某次服務(wù)中，數(shù)據(jù)的精度不過(guò)關(guān)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法使用，即使這次銷售服務(wù)過(guò)程中其他項(xiàng)目都能達(dá)到滿分，這次的服務(wù)應(yīng)當(dāng)判為無(wú)效。

因此，在綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)時(shí)，除了要考慮每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值外，還應(yīng)當(dāng)考慮主要指標(biāo)對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)的“否決權(quán)”。本文基于“否決”機(jī)制建立信息的服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，構(gòu)建過(guò)程如下：

1)設(shè)定每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值。由于每個(gè)參評(píng)指標(biāo)的地位不同，有些指標(biāo)在評(píng)價(jià)服務(wù)質(zhì)量時(shí)的地位較高，需要在參評(píng)時(shí)突出出來(lái)，因此需要給定一個(gè)較高的權(quán)重值。由于多方面因素的限制，幾乎不會(huì)存在最優(yōu)的權(quán)重解決方案，這時(shí)只需要綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)重要程度、指標(biāo)之間的獨(dú)立程度、指標(biāo)特點(diǎn)等因素，獲取一個(gè)較為滿意的解決方案即可。

2)設(shè)定“否決”指標(biāo)。由于某些指標(biāo)是硬性指標(biāo)，在服務(wù)過(guò)程中必須達(dá)到，例如數(shù)據(jù)精度和計(jì)算精度，如果這些指標(biāo)無(wú)法達(dá)到，就應(yīng)當(dāng)否決這次服務(wù)。否決函數(shù)

目前大多數(shù)全波形算法僅僅基于非飽和波形進(jìn)行研究，而針對(duì)近距離處回波信號(hào)幅值過(guò)大，超出ADC輸入量化范圍的波形飽和情況，傳統(tǒng)形心算法已不能滿足系統(tǒng)要求，造成較大范圍的探測(cè)盲區(qū).為了減小激光雷達(dá)探測(cè)盲區(qū)，提高算法的精度和魯棒性，實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)回波飽和波形高精度時(shí)刻提取，本文對(duì)脈沖回波信號(hào)進(jìn)行建模，分析形心算法在回波飽和或者幅值過(guò)大超出ADC輸入量化范圍時(shí)的誤差，在此基礎(chǔ)上提出窗寬自適應(yīng)形心修正算法，對(duì)該算法的精度進(jìn)行仿真，并基于板級(jí)實(shí)測(cè)波形進(jìn)行驗(yàn)證.

(2)

其中：λ(Zbi)是否決值；Zbi是服務(wù)參評(píng)指標(biāo)值。Zbi≠0說(shuō)明服務(wù)指標(biāo)達(dá)到硬性指標(biāo)服務(wù)有效。

3)構(gòu)建服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)綜合模型。服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)綜合模型為

QoS=λ1(Zb1)…λk(Zbk)(w1Zb1+

w2Zb2+…+wnZbn).

(3)

其中：QoS是服務(wù)評(píng)估總分；λk(Zbk)是指第k個(gè)指標(biāo)對(duì)服務(wù)質(zhì)量的否決權(quán)函數(shù)；w1Zb1+w2Zb2+…+wnZbn是指所有否決權(quán)都為贊成票時(shí)服務(wù)評(píng)估總分值；wk是指第k個(gè)指標(biāo)在評(píng)價(jià)時(shí)的權(quán)重值；Zbk是第k個(gè)指標(biāo)的量化值，其中w1+w2+…+wn=1。

基于“否決”機(jī)制服務(wù)質(zhì)量模型不僅考慮所有指標(biāo)對(duì)服務(wù)質(zhì)量的具體影響力，而且考慮某些重要因素對(duì)服務(wù)最終評(píng)價(jià)的決定性作用，能夠較好地反映該次服務(wù)的質(zhì)量。

5 實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

隨著導(dǎo)航手段的不斷發(fā)展，導(dǎo)航服務(wù)方興未艾，筆者針對(duì)位置服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，以游客定位自身位置為例進(jìn)行討論。

5.1 選取評(píng)價(jià)指標(biāo)

實(shí)驗(yàn)采用文獻(xiàn)[2]中6指標(biāo)評(píng)價(jià)方式，在這里將指標(biāo)分為兩類：第1類是靜態(tài)指標(biāo)，例如服務(wù)并發(fā)處理能力、數(shù)據(jù)處理精度等，這里信息可以通過(guò)地理信息服務(wù)注冊(cè)中心擴(kuò)展獲取，且不同的服務(wù)器指標(biāo)值相對(duì)固定且各不相同，在此不參與計(jì)算；第2類是動(dòng)態(tài)指標(biāo)，包括網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間(Nt)、定位精度(Op)、可達(dá)性(Re)，本實(shí)驗(yàn)針對(duì)這3個(gè)指標(biāo)對(duì)定位服務(wù)質(zhì)量展開討論。

5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

按照服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)流程，首先基于Logistic曲線確定指標(biāo)量化函數(shù)。

響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)量化值應(yīng)當(dāng)反映出用戶對(duì)不同時(shí)間的忍受程度。一個(gè)人在視覺(jué)上感受時(shí)間變化所需要的時(shí)間通常為0.2～0.4 s，因此取0.2 s作為最大有效反應(yīng)時(shí)間。通過(guò)測(cè)試多個(gè)用戶對(duì)不同響應(yīng)時(shí)間的忍受程度，當(dāng)超過(guò)10 s時(shí)，可以認(rèn)為服務(wù)無(wú)法到達(dá)，因此取10 s作為最低服務(wù)值。由此可以確定出響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)函數(shù)如圖4(a)所示。

定位精度是用戶獲得的最終結(jié)果，反映定位服務(wù)是否符合用戶需求主要因素，不同用戶對(duì)定位精度的需求不同，因此反映定位精度的量化指標(biāo)也會(huì)有所不同。可達(dá)性指標(biāo)反映的是在某種環(huán)境影響下，最終服務(wù)成果到達(dá)用戶的概率。通過(guò)對(duì)不同用戶進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，獲取用戶對(duì)定位精度和可達(dá)性的容忍范圍，確定量化指標(biāo)計(jì)算函數(shù)，如圖4(b)、圖4(c)所示。

圖4 響應(yīng)時(shí)間、定位精度、可達(dá)性指標(biāo)量化結(jié)果

3個(gè)指標(biāo)中，大部分用戶關(guān)心定位精度，其次是服務(wù)是否可達(dá)，旅游者對(duì)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間的容忍程度較高。為了充分反映用戶的需求，本文對(duì)不同人群進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，調(diào)查不同人群對(duì)3個(gè)指標(biāo)的側(cè)重程度，通過(guò)對(duì)問(wèn)卷結(jié)果的綜合計(jì)算，本文設(shè)定響應(yīng)時(shí)間、可達(dá)性和響應(yīng)時(shí)間的權(quán)重值分別為0.54，0.32，0.14。

在定位服務(wù)中，定位精度是必須達(dá)到的，如果定位精度不夠，即便可達(dá)性和響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)值再高也不能彌補(bǔ)精度的不足，因此定位精度應(yīng)當(dāng)作為一項(xiàng)硬性指標(biāo)，對(duì)服務(wù)具有一定的否決權(quán)。

通過(guò)以上計(jì)算分析，對(duì)不同指標(biāo)取值，得出服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。

通過(guò)分析，可知算法結(jié)果符合用戶對(duì)服務(wù)的需求，從表中第6項(xiàng)可以看出，定位精度對(duì)整個(gè)服務(wù)具有決定性的影響，即便可達(dá)性和響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)值再高，精度達(dá)不到用戶需求，那么整個(gè)服務(wù)的綜合評(píng)價(jià)也應(yīng)當(dāng)為零。

6 結(jié)束語(yǔ)

地理信息服務(wù)是以服務(wù)用戶為最終目的，對(duì)地理信息服務(wù)的評(píng)價(jià)也應(yīng)當(dāng)以用戶需求為主，如何構(gòu)建一個(gè)合理并反映用戶需求的服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，在地理信息服務(wù)中具有重要價(jià)值。本文采用的Logistic曲線量化指標(biāo)和“否決”模型在反映用戶需求時(shí)具有較好的作用，并為地理信息服務(wù)質(zhì)量提供統(tǒng)一的操作流程和方法，保證服務(wù)質(zhì)量的高效和準(zhǔn)確。

表1 定位服務(wù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

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[責(zé)任編輯：張德福]

Research on quality evaluation of geo-information service

YANG Hui1,Qiao Wei2,HOU Xiang1

(1.Institute of Surveying and Mapping, Information Engineering University, Zhengzhou 450052,China;2.Troops 66444,Beijing 100042,China)

GIS service is a new service busin ess. To improve the quality of service, an evaluation mechanism of quality of GIS is provided. Analysis is made on the shortages of the mechanisms in existence, and the advantages of Logistic curve in quantizing evaluation indexes, and on a new estimate model based on Logistic curve and “veto” mechanism, of which is validated by evaluating oriental service.

Logistic curve; veto mechanism; GIS service; service quality

2013-08-02

楊 輝(1987-)，男，博士研究生.

P208

：A

：1006-7949(2014)08-0010-05