供水管網GIS數據質量評價方法初探

何 芳，梁 艷，譚麗紅，羅賢達，周盛東

(佛山水務環保股份有限公司，廣東佛山528000)

隨著GIS技術的不斷發展，其應用越來越廣泛。由于各種客觀因素影響，國內水務企業在GIS建立和應用維護過程中開展了大量工作，但GIS的應用效果大多難以盡如人意。GIS數據質量成為制約其應用的瓶頸，直接影響決策的正確性。GIS質量評價是國內外研究的熱點問題，已經取得了諸多成果，但針對供水管網GIS質量控制的實際應用仍十分缺乏。

佛山水務環保股份有限公司(以下簡稱佛水股份)從1997年開始建立供水管網GIS。面對積累越來越突出的GIS數據質量問題，近年來佛水股份基于互聯網思維,組織技術力量從實際出發,創新地提出了一個評估方法，實現了對GIS數據質量的定量評估以及評估結果的實際應用，有助于為有效開展GIS管理提供正確、可靠的支撐。

1 GIS數據質量評價研究現狀

20世紀90年代，由于我國GIS的迅猛發展，武漢大學等單位投入了大量人力和物力開展了GIS系統建設質量的研究，取得了一定成績。這一階段主要是對GIS數據中的點、線、面等實體的誤差，以及其性質和傳播規律進行分析和可視化研究。20世紀末至今，隨著GIS發揮的作用越來越大，研究更加深入，成果得到極大地豐富，主要包括：GIS數據質量應包含的內容和表達、GIS產品的抽樣檢驗與質量管理、不確定性模型和不確定性傳播模型等等。同時為規范空間數據質量管理，立足實際國情，研究并制定了空間數據質量標準，也給出了空間數據質量的檢查方法。

2 GIS數據質量評價方法的建立步驟

評價方法建立的原則主要包括：全面性、系統性、科學性、實用性、層次性、目的性、可比性、與評價方法的一致性、可操作性等[1]。結合互聯網思維，從水務行業實際出發，原則中的“科學”、“實用”、“可比”應該放在首要位置，且不應追求“大而全”的完美方法，而是允許不完美的螺旋式進步法。

再根據國際數據管理協會(DAMA)提出的數據質量管理方法論，佛水股份GIS數據質量評價方法的建立步驟為“五步走”：第一步，建立數據標準；第二步，搭建評價指標體系；第三步，確定指標計算方法；第四步，確定綜合評價結果公式；第五步，應用中持續完善。其中每一步的具體做法，都結合供水管網GIS數據的實際特點，并視企業自身的實際情況進行分析后確定。

3 應用實例

3.1 供水管網GIS數據標準

經調研，目前地理信息相關的各類國家標準、行業標準、地方標準、指南等數目不少，但缺乏統一的供水管網GIS數據標準。佛水股份從企業實際情況出發，以滿足數據交換和共享為前提，秉著務實、規范的原則，大量分析現有的GIS數據后制定了企業級《供水管網GIS數據標準》。該標準包括10個章節部分，具體如下：①目的；②適用范圍；③規范性引用文件；④術語和定義；⑤一般規定；⑥空間數據庫內容及分層；⑦數據庫結構定義；⑧數據庫屬性填寫規范；⑨數據庫屬性編碼規則；⑩圖例；數據采集技術規程。經過企業內部管網業務專家、信息技術專家多輪論證后發布實施，為GIS數據質量評價提供了“標尺”。

3.2 數據質量評價辦法

3.2.1 數據質量評價指標體系

GIS數據從采集到入庫，存在大量不確定性和隨機性。有研究將GIS數據質量分為7個一級質量特征[2]，分別是：

①位置精度，例如數學基礎、平面精度、高程精度、接邊精度等，用以描述幾何數據的質量。

②屬性精度，例如要素分類的正確性、屬性編碼的正確性、屬性數據項的正確性等。

③數據的正確性與完備性，例如數據分層的正確性。

④邏輯一致性，例如多邊形的閉合精度、節點匹配精度、拓撲關系的正確性等。

⑤數據時效性，即數據現勢性，例如數據采集的時間和更新時間。

⑥圖形質量。

⑦附件質量。

為了實現較強的可操作性，根據實際開展化繁就簡工作，佛水股份數據質量評價體系由4個指標構成，如表1所示。參考模糊綜合評價法，將4個指標的檢測結果進行量化評分，然后通過不同權重做出總體評價。

表1 各項評價指標的評價方法與權重

3.2.2 數據質量指標的計算方法

1.6.2 質譜條件。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；檢測方式：MRM監測。定性離子對、定量離子對、去簇電壓、碰撞能量等離子檢測條件見表2。

① 屬性精度

依據數據標準中“數據庫屬性填寫規范”，利用計算機軟件排查GIS數據庫中各類屬性數據填寫的規范性。

② 邏輯一致性

各單位進行市政管線維護搶修或管線設計勘察現場時，將現場管線信息與GIS中對應的管線信息進行比對，評價GIS中管線拓撲關系的正確性以及相關設備設施構成信息的正確性。

③ 完備性

④ 現勢性

以各單位進行并網通水的工作記錄《管線并網通水記錄表》和GIS管理員整理的《入庫時間記錄表》為依據，按照《佛山水務環保股份有限公司GIS系統管理辦法(試行)》要求的時間，評價GIS數據更新的及時性。

3.3 數據質量評價實踐

佛水股份下屬A供水公司2017年的GIS數據質量評估結果為60分，見表2。通過開展1年的GIS數據標準化等工作，2018年其GIS數據質量評估結果提升至71.5分，見表3。

表2 A供水公司2017年度GIS數據質量評價明細 項

表3 A供水公司GIS數據質量評價結果

4 結論與建議

保障城市生命線安全運行是水務企業的重要使命，是供水企業實現智慧水務建設的根本目標，因此必須嚴控供水管網GIS數據質量。供水管網情況較為復雜，GIS數據質量管控涉及大量跨專業、跨部門合作，溝通協調的任務重，各種不確定性事件層出不窮。做好數據質量管控工作，離不開領導決策的大力支持，需要成立責任心強、執行力高的跨部門工作組統籌推進，同時提高一線GIS數據維護人員的數據維護能力，保持其人員的穩定性。此外，還應將數據質量納入績效考核進行管理，利用流程電子化明晰各節點的完成情況，為考核提供有效的數據支持，在長期堅持中持續改進。