漆源 王非函 高洪美 李令鑫

摘 要：公共安全是大數(shù)據(jù)重要的應(yīng)用場景之一，建立有效的數(shù)據(jù)質(zhì)量評估方法體系是提高數(shù)據(jù)化建設(shè)成效、規(guī)范數(shù)據(jù)質(zhì)量的必然要求。在數(shù)據(jù)質(zhì)量評估的過程中，不僅要關(guān)注原始質(zhì)量，還需要注重表達(dá)質(zhì)量和使用質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量定量評價(jià)，本文提出一種基于層次分析法的公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)方法，通過建立數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系，利用層次分析法計(jì)算各評價(jià)指標(biāo)的相對權(quán)重值，經(jīng)綜合評價(jià)函數(shù)得出數(shù)據(jù)質(zhì)量綜合得分。實(shí)例分析表明，該方法能夠準(zhǔn)確地定量評估公共安全大數(shù)據(jù)的質(zhì)量水平。

關(guān)鍵詞：公共安全大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)質(zhì)量；評價(jià)指標(biāo)體系；層次分析法

中圖分類號：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）03-0139-04

Research on Data Quality Assessment for Big Data in Public Safety Based on

Analytic Hierarchy Process

QI Yuan1，WANG Feihan1，GAO Hongmei2，LI Lingxin2

（1.Science and Technology Management Section of Science and Technology Division，Shanghai Public Security Bureau，Shanghai 200040，China；2. Shanghai Computer Software Technology Development Center，Shanghai 201112，China）

Abstract：Public safety is one of the important application scenarios of big data. It is necessary to establish effective data quality assessment methods for improving data construction effectiveness and standardizing data quality. In the process of data quality assessment，attention should be paid not only to the original quality，but also the expression quality and using quality. For quantitatively evaluating data quality，proposes a method of evaluating data quality for big data in public safety based on analytic hierarchy process （AHP）. Establishing evaluation index system of data quality，calculating the relative weight of each evaluation index by analytic hierarchy process （AHP），and the comprehensive score of data quality is calculated by comprehensive evaluation function. The example shows that this method can quantitatively and accurately evaluate the quality of big data in public safety.

Keywords：big data on public safety；data quality；evaluation index system；AHP

0 引 言

自2015年起，我國陸續(xù)出臺《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》《關(guān)于加快推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)”工作的指導(dǎo)意見》等政策文件，逐步引領(lǐng)我國走向數(shù)字化強(qiáng)國。公共安全是大數(shù)據(jù)重要的應(yīng)用場景之一，其數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型的不斷推進(jìn)及業(yè)務(wù)的快速發(fā)展積累了海量的信息和數(shù)據(jù)（如案件筆錄、痕跡物證、社會(huì)采集等）[1-4]。公共安全領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)的管理與應(yīng)用已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的備份需求，面臨缺乏共享性、處理能力差、需求不斷增強(qiáng)等問題的挑戰(zhàn)，提高數(shù)據(jù)化建設(shè)成效，規(guī)范數(shù)據(jù)質(zhì)量迫在眉睫，建立有效的數(shù)據(jù)質(zhì)量評估方法體系成為必然趨勢。

數(shù)據(jù)質(zhì)量評估是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，涉及諸多方面。目前大數(shù)據(jù)質(zhì)量評估工作多依托于具體行業(yè)及崗位，缺乏統(tǒng)一的評估體系[5-7]。本文采用層次分析法對公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，通過建立一套完善的數(shù)據(jù)評價(jià)指標(biāo)體系，確定指標(biāo)相對權(quán)重值，經(jīng)過綜合評價(jià)函數(shù)得出數(shù)據(jù)質(zhì)量綜合得分，最后通過實(shí)例分析說明該方法用于公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)的可行性。

1 公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系

1.1 評價(jià)維度

大數(shù)據(jù)生命周期涵蓋范圍定義、采集、存儲(chǔ)、整合、呈現(xiàn)、分析、歸檔與銷毀的完整過程，數(shù)據(jù)質(zhì)量受多方面、多層次因素影響，數(shù)據(jù)質(zhì)量評估既需考慮其準(zhǔn)確性、完整性和時(shí)效性等基本要素，也需要綜合考量使用效果和表達(dá)質(zhì)量。影響因素并非越多越好，為了能夠簡潔高效地評估數(shù)據(jù)質(zhì)量，需篩選出具有代表性的核心要素作為主要維度，同時(shí)盡可能減少不同要素之間的相關(guān)性。本文從數(shù)據(jù)生命周期出發(fā)，綜合考慮多方面因素，將原始質(zhì)量、使用質(zhì)量和表達(dá)質(zhì)量作為數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要維度[5，6，8]。

（1）原始質(zhì)量。原始質(zhì)量是指數(shù)據(jù)本身應(yīng)當(dāng)具有的屬性，包含準(zhǔn)確性、完整性和時(shí)效性等基本要素。準(zhǔn)確性是指數(shù)據(jù)正確，符合標(biāo)準(zhǔn)，真實(shí)反映原始世界，這是數(shù)據(jù)的根本使命；完整性指的是數(shù)據(jù)信息不存在缺失的狀況，數(shù)據(jù)缺失的情況可能是結(jié)構(gòu)缺失、記錄缺失，也可能是數(shù)據(jù)中某個(gè)字段信息的缺失，不完整數(shù)據(jù)的借鑒意義就會(huì)大大降低；時(shí)效性是指數(shù)據(jù)從產(chǎn)生到能夠查看的時(shí)間間隔以及涵蓋的時(shí)間跨度。如果數(shù)據(jù)更新較慢，建立時(shí)間過久，其分析結(jié)論的價(jià)值將大打折扣。

（2）使用質(zhì)量。大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用遠(yuǎn)不止備份，高質(zhì)量數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)能夠便捷共享且安全存儲(chǔ)[9，10]。共享性是指數(shù)據(jù)獲取、編輯、查看的難易程度，高度共享的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)具有明確的權(quán)限、數(shù)據(jù)本身相對穩(wěn)定，且能夠兼容各類設(shè)備；安全性是指數(shù)據(jù)被分類存儲(chǔ)、不受外界擾動(dòng)的能力，包含軟件安全和硬件安全兩個(gè)層面。

（3）表達(dá)質(zhì)量。公共安全領(lǐng)域的數(shù)據(jù)具有鮮明的文本特色，表達(dá)質(zhì)量顯著影響其價(jià)值和應(yīng)用程度。表達(dá)質(zhì)量包含易懂性和一致性兩個(gè)層面。易懂性是指數(shù)據(jù)所包含的信息邏輯清晰、簡明扼要。數(shù)據(jù)質(zhì)量的一致性首先體現(xiàn)在數(shù)據(jù)記載的規(guī)范性和數(shù)據(jù)的邏輯性。規(guī)范性是指數(shù)據(jù)存在于特定格局中。邏輯性指的是數(shù)據(jù)間存在著固定的邏輯關(guān)系。此外，數(shù)據(jù)變更應(yīng)具有同步性。

1.2 評價(jià)指標(biāo)體系

以三個(gè)主要評價(jià)維度為框架，本文基于完整性、準(zhǔn)確性、時(shí)效性、共享性、安全性、易懂性、一致性等原則，將原始質(zhì)量、使用質(zhì)量和表達(dá)質(zhì)量三個(gè)維度進(jìn)行了進(jìn)一步細(xì)分，得到公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

該指標(biāo)體系適用范圍廣，各行業(yè)或組織機(jī)構(gòu)可根據(jù)自身需求及特點(diǎn)，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展或調(diào)整。

2 層次分析法

層次分析法[11，12]（Analytic Hierarchy Process，AHP）是一種將定量分析與定性分析有機(jī)結(jié)合的多維分析決策法，也稱層級分析法，由美國匹茨堡大學(xué)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty教授于20世紀(jì)70年代初提出。該法將復(fù)雜問題分解成若干個(gè)小系統(tǒng)，并按隸屬關(guān)系分組，形成包含準(zhǔn)則層、中間要素層及備選方案的階梯型架構(gòu)，根據(jù)決策者的經(jīng)驗(yàn)來判斷各因素之間的相對重要性，最終確定方案的排序。

層次分析法已廣泛應(yīng)用于決策、預(yù)測、評估等方面，成為系統(tǒng)工程中的常用方法之一。高起蛟等[13]應(yīng)用層次分析法對原始數(shù)據(jù)報(bào)表進(jìn)行篩選，并將其按數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行排序。徐清等[14]將層次分析法運(yùn)用于地方性銀行業(yè)金融機(jī)構(gòu)企業(yè)征信系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量的分析和評價(jià)，以期為人民銀行分支機(jī)構(gòu)征信管理部門數(shù)據(jù)質(zhì)量核查、管控提供參考。孫宏艷等[15]利用層次分析法的基本原理構(gòu)建齊齊哈爾市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量評估體系和模型，以某數(shù)控裝備公司近三年上報(bào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，驗(yàn)證其正確性。張彥等[16]使用層次分析法確定空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)元素，有效提高了空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)的量化程度。胡意新等[17]基于層次分析法建立了水電工程重大件設(shè)備運(yùn)輸方案的數(shù)學(xué)模型，以敦化抽水蓄能電站重大件運(yùn)輸線路的選擇為例進(jìn)行分析，得到運(yùn)輸路線的最佳方案。

由此可見，層次分析法操作性強(qiáng)、適用范圍廣，能夠作為評估公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量的有效方法。層次分析法的基本步驟如下：

（1）建立評價(jià)指標(biāo)體系：影響因素分層，構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型；

（2）構(gòu)建判斷矩陣：對層次結(jié)構(gòu)模型中每一層指標(biāo)之間的相對重要性進(jìn)行判斷和比較，1-9標(biāo)度方法如表1所示，按照規(guī)則進(jìn)行量化，形成判斷矩陣。

假設(shè)A層的指標(biāo)Am與下層指標(biāo)構(gòu)成元素B1，B2，…，Bn有關(guān)聯(lián)，各元素的重要性判斷矩陣：

其中bij*bji=1。

（3）計(jì)算特征向量和最大特征值：采用方根法求解判斷矩陣B的特征向量近似解和最大特征值，具體求解過程如下：

1）計(jì)算每一行元素的乘積，再對乘積求n次方根，其中n為矩陣階數(shù)：

2）計(jì)算每行乘積n次方根與方根和的商，構(gòu)成特征向量Wi=（w1，w2，…，wn）T：

3）計(jì)算判斷矩陣B的最大特征值λmax。

（4）一致性檢驗(yàn)：求出特征向量后，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：

其中，RI為同階平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。若CR<0.1，則B通過一致性檢驗(yàn)；否則，需對B進(jìn)行調(diào)整，直至通過，此時(shí)特征向量近似解即為各個(gè)元素的權(quán)重系數(shù)。

3 基于層次分析法的公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)

3.1 評價(jià)模型

基于層次分析法和公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)模型，如圖2所示。

3.2 確定指標(biāo)權(quán)重

基于層次分析法計(jì)算公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)的相對權(quán)重分兩個(gè)步驟：第一，構(gòu)建一個(gè)四層的層次結(jié)構(gòu)模型，其中，第一層是目標(biāo)層，是數(shù)據(jù)質(zhì)量評估的總體目標(biāo)；第二層和第三層是中間層，代表數(shù)據(jù)質(zhì)量評估的準(zhǔn)則，是對總目標(biāo)的分解；第四層是每個(gè)準(zhǔn)則的具體指標(biāo)層，代表影響目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的具體因素；第二，采用上述公式計(jì)算得出各層指標(biāo)的權(quán)重值。

3.3 綜合評價(jià)函數(shù)

如圖1所示的層次結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上建立一個(gè)三級四層評價(jià)模型，設(shè)第四層對第三層為一級評價(jià)，第三層對第二層為二級評價(jià)，第二層對第一層為三級評價(jià)，且三級評價(jià)得分為：

其中，L表示三級評價(jià)得分，即最終得分，ri表示第二層各指標(biāo)得分，wi表示第二層各指標(biāo)的權(quán)重值，且，。

由于上級評價(jià)得分均由下級計(jì)算得出，故只需確定第四層各指標(biāo)得分，自下而上逐層計(jì)算便可得到公共安全大數(shù)據(jù)質(zhì)量的綜合評價(jià)得分。實(shí)際應(yīng)用中多采用專家打分法獲取第四層指標(biāo)得分。

4 實(shí)例分析

本文以某公安局的公共安全數(shù)據(jù)系統(tǒng)為例，基于上述方法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重和綜合評價(jià)得分，分析該系統(tǒng)質(zhì)量現(xiàn)狀。

4.1 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

由專家對第二層中各指標(biāo)的重要性進(jìn)行比較，形成判斷矩陣B，如表2所示。

采用方根法計(jì)算判斷矩陣B的特征向量近似解W=（0.630，0.218，0.151）T，最大特征值λmax=3.11。計(jì)算得到CR=0.095<0.1，滿足一致性檢驗(yàn)。因此，第二層的原始質(zhì)量、使用質(zhì)量、表達(dá)質(zhì)量的權(quán)重值分別為0.63、0.22、0.15。

同理可得第三層和第四層指標(biāo)的權(quán)重值，如表3和表4所示，這里不再贅述。

4.2 綜合評價(jià)得分

采用百分制對各類指標(biāo)進(jìn)行評分，評分結(jié)果分五等，分別是不及格[0～60]、一般[60～70]、中等[70～80]、良好[80～90]、優(yōu)秀[90～100]。由專家打分法確定最底層指標(biāo)得分，然后根據(jù)上述公式逐層計(jì)算，得到數(shù)據(jù)質(zhì)量綜合評價(jià)得分：

L=81.55×0.63+84.52×0.22+85.84×0.15=82.85

結(jié)果表明，該公安局的系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量良好，其數(shù)據(jù)化建設(shè)取得了一定成果，但仍有較大提升空間。由于權(quán)重大小反映了該指標(biāo)在數(shù)據(jù)質(zhì)量評估中的重要程度，可以權(quán)重較大的指標(biāo)為切入點(diǎn)，通過完善該項(xiàng)指標(biāo)來提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，如注重提升數(shù)據(jù)更新頻率、優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問權(quán)限管理流程等。

5 結(jié) 論

數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)是提高數(shù)據(jù)化建設(shè)成效、規(guī)范數(shù)據(jù)質(zhì)量的基礎(chǔ)性工作。本文提出了一種基于層次分析法的數(shù)據(jù)質(zhì)量評估方法，通過構(gòu)建數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系、計(jì)算權(quán)重和綜合評價(jià)得分，將受復(fù)雜因素影響的數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行量化，最后通過實(shí)例說明該方法的可行性和有效性。該方法仍存在一些難點(diǎn)，如判斷矩陣及底層指標(biāo)得分的客觀程度?？傊疚臑楣舶踩袠I(yè)提供了一種可行的數(shù)據(jù)質(zhì)量評估方法，有助于定量評估數(shù)據(jù)化建設(shè)的現(xiàn)狀和不足，尋找改進(jìn)方向。

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作者簡介：漆源（1983-），女，漢族，江西南昌人，碩士研究生，副主任科員，研究方向：科技管理及大數(shù)據(jù)治理。