中國地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標(biāo)體系構(gòu)建

尹春榮，李 媛，曲雪妍，張艷玲，佟 彬，楊旭東，房 浩

（中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081）

0 引言

2019年，全國地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫首次實現(xiàn)了與大陸地區(qū)除上海外的30 個?。▍^(qū)、市）互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享，集成了調(diào)查評價、監(jiān)測預(yù)警、工程治理、搬遷避讓等全方位地質(zhì)災(zāi)害防治數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)在線更新，對于開展地質(zhì)災(zāi)害科學(xué)研究，支撐全國地質(zhì)災(zāi)害防治意義重大。數(shù)據(jù)質(zhì)量是數(shù)據(jù)研究的前提，是一切數(shù)據(jù)分析、挖掘、決策支持的基礎(chǔ)[1]，本文擬建立地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)質(zhì)量評價體系，通過對地質(zhì)災(zāi)害互聯(lián)互通共享數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，提出數(shù)據(jù)優(yōu)化方向。

1 全國地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)

如前所述，全國地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)來源于省級地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫，具備三個明顯特點(diǎn)。一是動態(tài)性，為服務(wù)地質(zhì)災(zāi)害科學(xué)研究和防災(zāi)管理，保證數(shù)據(jù)真實有效，各?。▍^(qū)、市）通過每年汛期前、汛期中、汛期后地質(zhì)災(zāi)害排查對數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、修改、補(bǔ)充，以保證其時效性和準(zhǔn)確性；二是平臺多樣性，各省級數(shù)據(jù)庫采用的系統(tǒng)平臺不盡相同，庫結(jié)構(gòu)各有差異；三是數(shù)據(jù)多樣性，地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)類型包括結(jié)構(gòu)化的屬性表、空間圖層及非結(jié)構(gòu)化的文檔、多媒體、DEM、InSAR 等多種類型。以上三點(diǎn)客觀上使得全國地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)集成和更新較為復(fù)雜。

在確保安全的前提下，為了實現(xiàn)各省級地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫與全國庫實時在線交換共享，針對各省異地、異主、異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫，設(shè)計了省級和國家級地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)更新前置庫，采用觸發(fā)器技術(shù)實現(xiàn)庫間數(shù)據(jù)動態(tài)增量更新，利用ETL 等中間件技術(shù)實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)快速抽取、清洗、變換和集成；為保障數(shù)據(jù)連續(xù)、穩(wěn)定、安全傳輸，建立了基于專用傳輸網(wǎng)絡(luò)的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)傳輸模式（圖1）。圖中1、2 數(shù)據(jù)庫的類型和結(jié)構(gòu)可以不同，3、4 數(shù)據(jù)庫類型和結(jié)構(gòu)與國家級數(shù)據(jù)庫一致，1、3 以及2、4 的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容一致，“數(shù)據(jù)同步服務(wù)”負(fù)責(zé)按一定的時間間隔（分鐘、小時、天）執(zhí)行省級-國家級數(shù)據(jù)可靠傳輸；“數(shù)據(jù)中間件”執(zhí)行數(shù)據(jù)抽取、清洗、加工、加載；“交換服務(wù)”執(zhí)行多源數(shù)據(jù)庫表與文件交換。

圖1 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)互聯(lián)互通共享交換平臺Fig.1 Interconnection and sharing platform of geological hazard data

2 數(shù)據(jù)質(zhì)量評價

數(shù)據(jù)質(zhì)量評價相關(guān)研究由來已久，國內(nèi)外已經(jīng)積累了不少成果，主要可分為三類：第一類為綜述型，如張寧等[1]從數(shù)據(jù)質(zhì)量評價模型、評價方法、評價主體、評價對象4 個角度對當(dāng)前數(shù)據(jù)質(zhì)量評價研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并對研究中存在的問題進(jìn)行了概述；劉冰等[2]以國內(nèi)外大數(shù)據(jù)質(zhì)量研究文獻(xiàn)為對象,從基本內(nèi)涵、質(zhì)量管理、質(zhì)量評價、應(yīng)用實踐等角度對相關(guān)研究進(jìn)行梳理與綜述,分析國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展。第二類為應(yīng)用研究型，針對某一特定類型數(shù)據(jù)開展評價，如潘旭、肖雅元、南琦琦分別構(gòu)建了智能配電網(wǎng)和電動汽車快速充電網(wǎng)數(shù)據(jù)質(zhì)量評價體系，提出相應(yīng)數(shù)據(jù)質(zhì)量評價方法[3?5]；BOES 等在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開展了數(shù)據(jù)質(zhì)量評價研究[6?9]；第三類研究試圖探索一種綜合多數(shù)模型與質(zhì)量評價維度的通用型數(shù)據(jù)質(zhì)量評價模型[10?11]，RIESENER 等[11]介紹了一個根據(jù)數(shù)據(jù)相關(guān)屬性和系統(tǒng)相關(guān)屬性確定信息質(zhì)量的框架。目前未見針對地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)質(zhì)量開展的評估研究。

2.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量概念維度

數(shù)據(jù)質(zhì)量因項目質(zhì)量目標(biāo)不同而存在差異，并非所有質(zhì)量特征均會明顯地出現(xiàn)在每個評價項目之中[12]，只有符合相關(guān)用途和滿足用戶要求的數(shù)據(jù)才是質(zhì)量良好數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)質(zhì)量為“適合使用”，并取決于數(shù)據(jù)用戶[13]。大數(shù)據(jù)的多源、多種類型、多種結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)決定其質(zhì)量的動態(tài)性和情境化；與此同時，數(shù)據(jù)質(zhì)量與數(shù)據(jù)生命周期的階段或過程高度耦合[14]。因此，數(shù)據(jù)質(zhì)量不是一個絕對概念，而是貫穿于包括數(shù)據(jù)收集、處理、存儲直至進(jìn)入數(shù)據(jù)系統(tǒng)的整個數(shù)據(jù)周期；不是一個靜態(tài)概念，其價值會因存儲過程中的衰減而動態(tài)變化[15?16]?；谝陨戏治?，地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)從服務(wù)目標(biāo)出發(fā)，以完整性、動態(tài)性、生命周期角度開展質(zhì)量評價。

2.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量評價方法

目前關(guān)于數(shù)據(jù)質(zhì)量評價方法的研究主要包括定性評價、定量評價、定性定量相結(jié)合的評價。其中定性評價主要用于滿足數(shù)據(jù)用戶需求，采用數(shù)據(jù)質(zhì)量調(diào)查的方式構(gòu)建評價指標(biāo)體系；定量評價是一種客觀評價方法，常用于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)評價；在數(shù)據(jù)質(zhì)量的多維度評價上，定性定量相結(jié)合評價是對前兩種單一評價方法的有益補(bǔ)充和完善[1]，其主要做法是在定性評價的基礎(chǔ)上引入數(shù)學(xué)手段，定性問題通過人工設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分并做出量化處理，評分的過程都是針對事先建立的指標(biāo)體系，具有部分?jǐn)?shù)理統(tǒng)計的特征，如德爾菲法、模糊綜合評估法、層次分析法等[17]。地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)類型多樣，即有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也包括非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，本次選用定性定量相結(jié)合的德爾菲法進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量評價。

3 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標(biāo)體系

3.1 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標(biāo)

數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標(biāo)已有若干學(xué)者進(jìn)行了深入研究[18?26]，涉及電力、醫(yī)學(xué)、金融等領(lǐng)域。參考這些研究結(jié)果，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)特征和評價目的，本次選用完整性等5 個一級指標(biāo)、數(shù)據(jù)類型完整性等10 個二級指標(biāo)、屬性數(shù)據(jù)表完整性等28 個三級指標(biāo)開展評價，建立我國地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)評價指標(biāo)體系（表1）。

表1 的一級指標(biāo)，代表本次對地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)開展質(zhì)量評價的5 個維度，包括完整性、時效性、準(zhǔn)確性、一致性和規(guī)范性；二級指標(biāo)是對一級指標(biāo)的進(jìn)一步細(xì)化分類；三級指標(biāo)是在二級指標(biāo)分類的基礎(chǔ)上，對應(yīng)到地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容；指標(biāo)說明是對數(shù)據(jù)質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化和解釋。

表1 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標(biāo)Table 1 Evaluation index of geological hazard data quality

3.2 評價指標(biāo)權(quán)重的確定

按照德爾菲法評價方法，需要選定地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)數(shù)位專家進(jìn)行數(shù)據(jù)評價指標(biāo)權(quán)重打分。圖2 是德爾菲法評價方法流程圖。

圖2 指標(biāo)權(quán)重確定方法Fig.2 The process of index weight determination

本次共邀請20 位專家參與打分，最后返回有效打分表18 份。打分表說明中明確要求5 個一級指標(biāo)權(quán)重總計為1，其細(xì)分的二級指標(biāo)權(quán)重之和應(yīng)當(dāng)與對應(yīng)的一級指標(biāo)權(quán)重相同，三級指標(biāo)權(quán)重之和與其所屬二級指標(biāo)權(quán)重一致。所有專家打分計算后的指標(biāo)權(quán)重平均值、中位數(shù)分別合計并不為1，因此表2 是一級指標(biāo)統(tǒng)計后歸一的結(jié)果。二級、三級指標(biāo)權(quán)重也同樣計算統(tǒng)計得出。

表2 一級指標(biāo)權(quán)重計算結(jié)果Table 2 List of the frist index weight

統(tǒng)計得出的三級指標(biāo)權(quán)重結(jié)果再次請專家投票，最后12 位專家贊同采用平均權(quán)重值，6 位專家贊同采用中位數(shù)權(quán)重值，根據(jù)最大值法確定本次評價采用平均值權(quán)重。表3 為德爾菲法確定的一、二、三級指標(biāo)權(quán)重表。

表3 指標(biāo)權(quán)重一覽表Table 3 List of index weight

4 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)評價實例

4.1 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)質(zhì)量評價

根據(jù)前文確定的指標(biāo)體系及評價方法，選擇地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度較高、數(shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)建設(shè)較為完善的我國中部某省為例，按百分制開展其與全國互聯(lián)互通共享數(shù)據(jù)的質(zhì)量評價（表4）。

表4 某省地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)質(zhì)量得分表Table 4 Geological hazard data quality score of a province

4.2 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)質(zhì)量評價結(jié)果分析

從完整性分析，被評價省地質(zhì)災(zāi)害屬性表、調(diào)查報告、地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)空間圖層、多媒體，以及測繪、勘查、遙感各類型數(shù)據(jù)均具備，類型完整性得滿分；但滑坡等屬性表中字段內(nèi)容有缺失，按照字段缺失數(shù)量扣掉屬性表數(shù)據(jù)完整性相應(yīng)分?jǐn)?shù)。從時效性分析，其省級前置庫數(shù)據(jù)可實時同步至全國庫，時效性得滿分。從準(zhǔn)確性分析，省級庫中地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量與其推送至全國庫中數(shù)量相同，但其坐標(biāo)稍有出界，少量群測群防員信息更新未及時入庫，扣掉相應(yīng)準(zhǔn)確性分?jǐn)?shù)。從一致性分析，其地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模、災(zāi)情、險情等級劃分嚴(yán)格按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其等級與相應(yīng)數(shù)量關(guān)系邏輯一致性好，該項得滿分。從規(guī)范性分析，其穩(wěn)定性描述和威脅對象選項完全符合規(guī)定，規(guī)范性得滿分。

通過分析可以看出，該省地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)總體情況較好，數(shù)據(jù)管理類型全面、數(shù)據(jù)項規(guī)范、時效性強(qiáng)，綜合評價可達(dá)良好水平。但該數(shù)據(jù)庫屬性表內(nèi)容還需大力補(bǔ)充，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)坐標(biāo)信息亟需校正，群測群防員信息需及時入庫更新，以提高其對地質(zhì)災(zāi)害科學(xué)研究和防治的支撐作用。

5 結(jié)論與討論

數(shù)據(jù)質(zhì)量評價是地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)中不可或缺的組成部分，對于提高數(shù)據(jù)使用價值意義重大。本次數(shù)據(jù)質(zhì)量評價是全國地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)中的探索性研究，首次建立了我國地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標(biāo)體系，并以某省數(shù)據(jù)為例完成了評價。然而其指標(biāo)體系建設(shè)和評價還需進(jìn)一步研究：

（1）數(shù)據(jù)質(zhì)量不是一個絕對概念，而是貫穿于收集、處理、存儲、應(yīng)用整個數(shù)據(jù)生命周期，因此指標(biāo)體系全面性應(yīng)當(dāng)與之相匹配，本次質(zhì)量評價一定程度上考慮了地質(zhì)災(zāi)害的全生命周期質(zhì)量評價，但在全面性和具體化等方面還需研究和深化；

（2）數(shù)據(jù)質(zhì)量不是一個靜態(tài)概念，其價值會因存儲過程中的衰減而動態(tài)變化，如何設(shè)置適當(dāng)反應(yīng)數(shù)據(jù)價值的動態(tài)指標(biāo)是今后數(shù)據(jù)質(zhì)量評價研究的一個重點(diǎn)和難點(diǎn)；

（3）數(shù)據(jù)質(zhì)量評價維度與指標(biāo)選擇以目標(biāo)為導(dǎo)向，因此質(zhì)量評價指標(biāo)應(yīng)當(dāng)是一個立體、開放、動態(tài)、多層次體系，伴隨地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步完善和服務(wù)功能擴(kuò)展，其質(zhì)量評價指標(biāo)體系和方法也需要不斷深化和優(yōu)化。