孫峰 孫楠

【摘要】為了貫徹落實(shí)中央一號(hào)文件戰(zhàn)略部署，加快推進(jìn)水利信息化，各地水利管理部門(mén)通過(guò)建設(shè)水利相關(guān)地理信息系統(tǒng)，對(duì)水利基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和立體化管理，但這些水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)建設(shè)效果參差不齊，為了提高水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量，本文在分析目前水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，分析水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)建設(shè)存在問(wèn)題，從信息系統(tǒng)適用性和軟件管理思想等因素出發(fā)，建立水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出利用模糊理論評(píng)價(jià)水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)質(zhì)量的模型，評(píng)價(jià)過(guò)程包括評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重確定和建立模糊評(píng)價(jià)矩陣。該模型改善傳統(tǒng)信息系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法中主觀性、不精確性和復(fù)雜性的弊端，并能方便快捷地得出科學(xué)、準(zhǔn)確、客觀的評(píng)價(jià)，為水利部門(mén)信息化建設(shè)提供科學(xué)決策，促進(jìn)并帶動(dòng)水利現(xiàn)代化。

【關(guān)鍵詞】模糊理論;水利領(lǐng)域;地理信息系統(tǒng);評(píng)價(jià)

在地理信息技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)今，雖然地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與組織管理手段都越來(lái)越先進(jìn)，但對(duì)系統(tǒng)建設(shè)各個(gè)環(huán)節(jié)中規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化以及共性化的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行的綜合分析評(píng)價(jià)還沒(méi)有引起足夠重視。隨著地理信息系統(tǒng)應(yīng)用不斷普及，地理信息系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域得到充分應(yīng)用，特別是在水利行業(yè)，對(duì)河道、泵站、排澇站等水利及配套設(shè)施綜合管理[1]，市場(chǎng)上有眾多地理信息系統(tǒng)提供商可供選擇，對(duì)于水利管理部門(mén)選擇一種適合本單位的地理信息系統(tǒng)顯得致關(guān)重要[2]，本文以水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)為研究對(duì)象，功能性、技術(shù)性、網(wǎng)絡(luò)特性以及操作性等方面評(píng)價(jià)水利地理信息系統(tǒng)質(zhì)量，為水利部門(mén)選擇合適業(yè)務(wù)需要的地理信息系統(tǒng)提供決策依據(jù)和參考。

1.水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)介

地理信息系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)和遙感系統(tǒng)在水利信息化中應(yīng)用與開(kāi)發(fā)，主要包括國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)、水利電子政務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)、水資源管理決策支持系統(tǒng)、水土保持監(jiān)測(cè)與管理信息系統(tǒng)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)建設(shè)以及水利業(yè)務(wù)應(yīng)用等[3]。

2.水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)質(zhì)量評(píng)價(jià)總體流程

就質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題而沿，主要解決三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：評(píng)價(jià)對(duì)象和目標(biāo)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題以及評(píng)價(jià)方法問(wèn)題[4]。從系統(tǒng)實(shí)用性和功能性等角度考慮，確定水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)為評(píng)價(jià)對(duì)象，按照軟件評(píng)價(jià)目的，制定合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，選擇恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)總體流程如圖1所示。

圖1 評(píng)價(jià)總體流程圖

水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)質(zhì)量如何衡量，除了評(píng)價(jià)其功能的健全實(shí)用外，其性能的評(píng)價(jià)也是極其重要的。水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)主要從以下幾個(gè)方面來(lái)分析：系統(tǒng)功能實(shí)用性、用戶(hù)界面的響應(yīng)速度、多用戶(hù)并發(fā)操作時(shí)的效率、系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的能力和效率、系統(tǒng)的可移植性（兼容性）、可擴(kuò)展性、安全性以及用戶(hù)使用系統(tǒng)的難易程度等方面。其中，數(shù)據(jù)質(zhì)量和系統(tǒng)功能是水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)用戶(hù)所關(guān)注的關(guān)鍵指標(biāo)，水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)質(zhì)量大多是以提高用戶(hù)滿(mǎn)意度為主要衡量目標(biāo)。對(duì)于軟件系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法較多，但是這些評(píng)價(jià)方法中難以將用戶(hù)或者專(zhuān)家評(píng)價(jià)模糊概念有效量化[4]，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果受到較多主觀因素影響，為了盡可能地減少主觀因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，需要量化評(píng)價(jià)者的模糊概念，所以采用模糊理論方法對(duì)水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要評(píng)價(jià)過(guò)程包括：系統(tǒng)評(píng)價(jià)對(duì)象、系統(tǒng)評(píng)價(jià)目的、確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及模糊理論評(píng)價(jià)過(guò)程。

2.1 系統(tǒng)評(píng)價(jià)的對(duì)象

要對(duì)水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，首先要對(duì)水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)軟件和水利部門(mén)現(xiàn)狀有非常明確的認(rèn)識(shí)，然后進(jìn)行調(diào)研和分析，確定評(píng)價(jià)的對(duì)象，評(píng)價(jià)對(duì)象的確定是整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程的開(kāi)始，也是評(píng)價(jià)過(guò)程非常重要的步驟之一，只有確定評(píng)價(jià)的對(duì)象后，才能確定評(píng)價(jià)目標(biāo)、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系等等，最終的目的是用戶(hù)滿(mǎn)意度，并促進(jìn)水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)質(zhì)量不斷完善和提高。

2.2 系統(tǒng)評(píng)價(jià)目的

系統(tǒng)評(píng)價(jià)的目的是提高水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)應(yīng)用效果和開(kāi)發(fā)效率。但是這兩個(gè)方面評(píng)價(jià)難點(diǎn)就是難以量化，本評(píng)價(jià)方法試圖利用模糊理論描述模糊概念特征，對(duì)評(píng)價(jià)者評(píng)價(jià)進(jìn)行量化，達(dá)到系統(tǒng)評(píng)價(jià)的目的，采用定性和定量分析相結(jié)合原則，基本能對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

在評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量時(shí)，通過(guò)建立一系列評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后借助軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行建模和評(píng)價(jià)。根據(jù)科學(xué)性、系統(tǒng)性、定量指標(biāo)和定性指標(biāo)相結(jié)合、實(shí)用性等原則分析國(guó)外軟件的評(píng)價(jià)活動(dòng)[5]，并參閱美國(guó)MicroSIFT、EPIE等專(zhuān)門(mén)的軟件評(píng)價(jià)組織的指標(biāo)體系及國(guó)內(nèi)相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，反復(fù)征求意見(jiàn)后建立如表1所示的兩層水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和各指標(biāo)權(quán)重[6]。

表1 水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和權(quán)重

一級(jí)指標(biāo)和權(quán)重 二級(jí)指標(biāo)和

權(quán)重 評(píng)價(jià)結(jié)果和權(quán)重

優(yōu)秀 良好 較好 合格 不合格

網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)特性

A1（0.3） 數(shù)據(jù)質(zhì)量F1（0.5） 0.60 0.25 0.10 0.05 0.00

響應(yīng)速度F2（0.3） 0.65 0.15 0.10 0.05 0.05

網(wǎng)絡(luò)可靠性F3（0.2） 0.60 0.20 0.10 0.10 0.00

技術(shù)性

A2（0.2） 穩(wěn)定性F4（0.35） 0.70 0.15 0.05 0.05 0.05

數(shù)據(jù)包容性F5（0.35） 0.65 0.20 0.05 0.05 0.05

GIS利用率F6（0.15） 0.65 0.20 0.05 0.05 0.05

可維護(hù)性F7（0.15） 0.50 0.20 0.15 0.05 0.10

功能性

A3（0.3） 水利業(yè)務(wù)功能F8（0.4） 0.60 0.20 0.10 0.10 0.00

一致性F9（0.3） 0.45 0.30 0.15 0.10 0.00

可追蹤性F10（0.1） 0.40 0.30 0.15 0.10 0.05

檢錯(cuò)性F11（0.1） 0.35 0.25 0.20 0.10 0.10

功能擴(kuò)充性F12（0.1） 0.40 0.30 0.10 0.10 0.10

操作性

A4（0.2） 界面友好F13（0.35） 0.80 0.15 0.05 0.00 0.00

輸入簡(jiǎn)單F14（0.45） 0.80 0.10 0.05 0.05 0.00

使用幫助F15（0.1） 0.60 0.20 0.10 0.10 0.00

安裝方便程度F16（0.1） 0.60 0.30 0.10 0.00 0.00

3.基于模糊理論的評(píng)價(jià)過(guò)程

水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)評(píng)價(jià)在充分收集不同用戶(hù)評(píng)價(jià)意見(jiàn)基礎(chǔ)上，采取定性分析和定量分析相結(jié)合的方法，為了更好地描述水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)質(zhì)量評(píng)價(jià)中諸多難以量化的因素，所以本系統(tǒng)評(píng)價(jià)引入模糊理論，將難以量化的因素進(jìn)行模糊化處理，然后直接進(jìn)入模糊處理模型中進(jìn)行處理，最后將處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)化為一般評(píng)價(jià)結(jié)果既可[5]。處理過(guò)程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)評(píng)價(jià)模糊處理過(guò)程

模糊評(píng)價(jià)模型中統(tǒng)一用評(píng)價(jià)集合R{優(yōu)秀，良好，較好，合格，不合格}為模糊集，評(píng)價(jià)指標(biāo)集F{F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n}表示影響水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)整體質(zhì)量各評(píng)價(jià)指標(biāo)，該集合中第i個(gè)指標(biāo)由評(píng)價(jià)向量Fi={Fi1， Fi2 Fi3， Fi4， Fi5}表示，每個(gè)指標(biāo)有5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)。

3.1 精確輸入數(shù)值的模糊化

對(duì)于每一個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值都是通過(guò)隸屬函數(shù)獲取的[7]，例如，二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)“數(shù)據(jù)質(zhì)量”的權(quán)值確定，可以首先通過(guò)統(tǒng)計(jì)專(zhuān)家評(píng)價(jià)集合中各元素的隸屬程度，在30個(gè)不同評(píng)價(jià)專(zhuān)家的評(píng)價(jià)集合中，評(píng)價(jià)該指標(biāo)為優(yōu)秀，良好，較好，合格，不合格的人數(shù)分別為18、8、3、1、0個(gè)，從而可以得出“數(shù)據(jù)質(zhì)量”屬于“優(yōu)秀”的程度為0.60，屬于“良好”的程度為0.25，屬于“較好”的程度為0.10，屬于“合格”的程度為0.05，屬于“不合格”為0。同樣利用類(lèi)似的方法可以得到如表1中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值，并反映評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)軟件質(zhì)量影響程度。即復(fù)合下面的隸屬函數(shù)。

一定規(guī)定：。

3.2 建立指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣

在數(shù)值模糊化基礎(chǔ)上，每個(gè)專(zhuān)家對(duì)每個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)可以給出一個(gè)評(píng)價(jià)值，用評(píng)價(jià)向量Si=（si1， si2， si3， …， sik）表示，例如，一個(gè)專(zhuān)家評(píng)價(jià)軟件的指標(biāo)“功能擴(kuò)充性”為0.3，根據(jù)表1所建立的權(quán)重庫(kù)，利用模糊理論的最大隸屬度原則，可知該指標(biāo)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)向量可表示為（0，1，0，0，0），如果指標(biāo)“功能擴(kuò)充性”為0.6，則其對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)向量為（1，0，0，0，0）。

對(duì)于每個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ai包括j個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)已經(jīng)計(jì)算出來(lái)的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)向量，并結(jié)合每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重Fi，得到第i個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)向量Ai。

即將所有一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)向量組成如下一級(jí)評(píng)價(jià)矩陣：

3.3 評(píng)價(jià)矩陣模糊計(jì)算

模糊評(píng)價(jià)結(jié)果向量用OUT表示，根據(jù)表1中每個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重V=（v1，v2，v3，…，vk）已經(jīng)計(jì)算出來(lái)的一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣A，則模糊評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣：

最后可以得到模糊評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣OUT=（b1，b2，…bk），然后利用最大隸屬度原則確定軟件最終評(píng)價(jià)結(jié)果，即OUT*=max（b1，b2，…bk）。

運(yùn)用建立的水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)模糊評(píng)價(jià)模型對(duì)開(kāi)發(fā)的南通市水利地理信息系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。經(jīng)過(guò)南通市水利局、一般用戶(hù)、開(kāi)發(fā)者以及專(zhuān)家對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，整理后計(jì)算得到一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣A為：

經(jīng)過(guò)計(jì)算得到OUT=，利用最大隸屬度原則確定南通市水利地理信息系統(tǒng)軟件質(zhì)量最終評(píng)價(jià)結(jié)果為“優(yōu)秀”。

4.結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)特點(diǎn)，以提高水利信息資源利用效率為目標(biāo)，從系統(tǒng)功能、網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)可靠性方面，利用模糊理論建立評(píng)價(jià)模型[9]，并對(duì)南通市水利地理信息系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，取得良好的效果，本文水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法重點(diǎn)考慮減少人為因素的誤差，對(duì)影響水利領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵因素進(jìn)行量化處理，建立科學(xué)評(píng)價(jià)模型，為水利信息化建設(shè)提供科學(xué)決策和指導(dǎo)。但本文中評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重設(shè)定有待進(jìn)一步優(yōu)化，以便提高評(píng)價(jià)結(jié)果科學(xué)性和精準(zhǔn)度。

參考文獻(xiàn)

[1]柏屏.江蘇省水利地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).水利信息化，2011，（4）：61-65.

[2]張成才，孟令奎，孫喜梅.水利地理信息系統(tǒng)[M].武漢大學(xué)出版社（武漢）.2005.

[3]郭濤，喻懷義.基于WebGIS的水資源管理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究.環(huán)境科學(xué)與管理，2010，35（9）：173-178.

[4]王燦.湖南華中山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng).中國(guó)水利，2009，（11）：

64-65.

[5]劉普寅，吳孟達(dá).模糊理論及其應(yīng)用[M].長(zhǎng)沙.國(guó)防科技大學(xué)出版社.2000.

[6]吉鴻榮.企業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)移效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J].現(xiàn)代情報(bào)， 2011，31（6）：16-20.

[7]王熠，阿不來(lái)提.吉力力，王鎖柱.基于云模型的電子政務(wù)網(wǎng)站評(píng)價(jià)系統(tǒng)模型研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2009，30（4）：

900-902.

[8]吳洪麗，蔣永輝.軟件可靠性影響因素權(quán)重分析[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2010，46 （33）：58-62.

[9]周津慧，王宗.基于模糊評(píng)價(jià)方法的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2004，26（7）：988-991.

作者簡(jiǎn)介：

孫峰（1979—），男，江蘇常州人，常州市河道湖泊管理處工程師，從事河道湖泊管理工作。

孫楠（1982—），女，工程師，研究方向：海上測(cè)控。