供水管网GIS数据质量评价方法初探

何 芳，梁 艳，谭丽红，罗贤达，周盛东

(佛山水务环保股份有限公司，广东佛山528000)

随着GIS技术的不断发展，其应用越来越广泛。由于各种客观因素影响，国内水务企业在GIS建立和应用维护过程中开展了大量工作，但GIS的应用效果大多难以尽如人意。GIS数据质量成为制约其应用的瓶颈，直接影响决策的正确性。GIS质量评价是国内外研究的热点问题，已经取得了诸多成果，但针对供水管网GIS质量控制的实际应用仍十分缺乏。

佛山水务环保股份有限公司(以下简称佛水股份)从1997年开始建立供水管网GIS。面对积累越来越突出的GIS数据质量问题，近年来佛水股份基于互联网思维,组织技术力量从实际出发,创新地提出了一个评估方法，实现了对GIS数据质量的定量评估以及评估结果的实际应用，有助于为有效开展GIS管理提供正确、可靠的支撑。

1 GIS数据质量评价研究现状

20世纪90年代，由于我国GIS的迅猛发展，武汉大学等单位投入了大量人力和物力开展了GIS系统建设质量的研究，取得了一定成绩。这一阶段主要是对GIS数据中的点、线、面等实体的误差，以及其性质和传播规律进行分析和可视化研究。20世纪末至今，随着GIS发挥的作用越来越大，研究更加深入，成果得到极大地丰富，主要包括：GIS数据质量应包含的内容和表达、GIS产品的抽样检验与质量管理、不确定性模型和不确定性传播模型等等。同时为规范空间数据质量管理，立足实际国情，研究并制定了空间数据质量标准，也给出了空间数据质量的检查方法。

2 GIS数据质量评价方法的建立步骤

评价方法建立的原则主要包括：全面性、系统性、科学性、实用性、层次性、目的性、可比性、与评价方法的一致性、可操作性等[1]。结合互联网思维，从水务行业实际出发，原则中的“科学”、“实用”、“可比”应该放在首要位置，且不应追求“大而全”的完美方法，而是允许不完美的螺旋式进步法。

再根据国际数据管理协会(DAMA)提出的数据质量管理方法论，佛水股份GIS数据质量评价方法的建立步骤为“五步走”：第一步，建立数据标准；第二步，搭建评价指标体系；第三步，确定指标计算方法；第四步，确定综合评价结果公式；第五步，应用中持续完善。其中每一步的具体做法，都结合供水管网GIS数据的实际特点，并视企业自身的实际情况进行分析后确定。

3 应用实例

3.1 供水管网GIS数据标准

经调研，目前地理信息相关的各类国家标准、行业标准、地方标准、指南等数目不少，但缺乏统一的供水管网GIS数据标准。佛水股份从企业实际情况出发，以满足数据交换和共享为前提，秉着务实、规范的原则，大量分析现有的GIS数据后制定了企业级《供水管网GIS数据标准》。该标准包括10个章节部分，具体如下：①目的；②适用范围；③规范性引用文件；④术语和定义；⑤一般规定；⑥空间数据库内容及分层；⑦数据库结构定义；⑧数据库属性填写规范；⑨数据库属性编码规则；⑩图例；数据采集技术规程。经过企业内部管网业务专家、信息技术专家多轮论证后发布实施，为GIS数据质量评价提供了“标尺”。

3.2 数据质量评价办法

3.2.1 数据质量评价指标体系

GIS数据从采集到入库，存在大量不确定性和随机性。有研究将GIS数据质量分为7个一级质量特征[2]，分别是：

①位置精度，例如数学基础、平面精度、高程精度、接边精度等，用以描述几何数据的质量。

②属性精度，例如要素分类的正确性、属性编码的正确性、属性数据项的正确性等。

③数据的正确性与完备性，例如数据分层的正确性。

④逻辑一致性，例如多边形的闭合精度、节点匹配精度、拓扑关系的正确性等。

⑤数据时效性，即数据现势性，例如数据采集的时间和更新时间。

⑥图形质量。

⑦附件质量。

为了实现较强的可操作性，根据实际开展化繁就简工作，佛水股份数据质量评价体系由4个指标构成，如表1所示。参考模糊综合评价法，将4个指标的检测结果进行量化评分，然后通过不同权重做出总体评价。

表1 各项评价指标的评价方法与权重

3.2.2 数据质量指标的计算方法

1.6.2 质谱条件。大气压电喷雾离子源(ESI)；正离子模式；气帘气CUR 241.3 kPa；碰撞气CAD：中等；喷雾电压IS：5 500 (ESI)；雾化温度TEM：550 ℃；雾化气GS1：379.2 kPa；辅助气GS2：379.2 kPa；检测方式：MRM监测。定性离子对、定量离子对、去簇电压、碰撞能量等离子检测条件见表2。

① 属性精度

依据数据标准中“数据库属性填写规范”，利用计算机软件排查GIS数据库中各类属性数据填写的规范性。

② 逻辑一致性

各单位进行市政管线维护抢修或管线设计勘察现场时，将现场管线信息与GIS中对应的管线信息进行比对，评价GIS中管线拓扑关系的正确性以及相关设备设施构成信息的正确性。

③ 完备性

④ 现势性

以各单位进行并网通水的工作记录《管线并网通水记录表》和GIS管理员整理的《入库时间记录表》为依据，按照《佛山水务环保股份有限公司GIS系统管理办法(试行)》要求的时间，评价GIS数据更新的及时性。

3.3 数据质量评价实践

佛水股份下属A供水公司2017年的GIS数据质量评估结果为60分，见表2。通过开展1年的GIS数据标准化等工作，2018年其GIS数据质量评估结果提升至71.5分，见表3。

表2 A供水公司2017年度GIS数据质量评价明细 项

表3 A供水公司GIS数据质量评价结果

4 结论与建议

保障城市生命线安全运行是水务企业的重要使命，是供水企业实现智慧水务建设的根本目标，因此必须严控供水管网GIS数据质量。供水管网情况较为复杂，GIS数据质量管控涉及大量跨专业、跨部门合作，沟通协调的任务重，各种不确定性事件层出不穷。做好数据质量管控工作，离不开领导决策的大力支持，需要成立责任心强、执行力高的跨部门工作组统筹推进，同时提高一线GIS数据维护人员的数据维护能力，保持其人员的稳定性。此外，还应将数据质量纳入绩效考核进行管理，利用流程电子化明晰各节点的完成情况，为考核提供有效的数据支持，在长期坚持中持续改进。