徐超，李　　莎，陳榮裕，何云開(kāi)，陳紹勇

（1.中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所 廣州市 510301；2.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所 廣州市 510640）

?

南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理與共享

徐超1，李莎1，陳榮裕1，何云開(kāi)1，陳紹勇2

（1.中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所 廣州市 510301；2.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所 廣州市 510640）

摘要：南海海洋斷面科學(xué)考察具有顯著的重要性和緊迫性，在2009-2012年不同季節(jié)共執(zhí)行4個(gè)多學(xué)科和交叉學(xué)科綜合考察航次，取得大量寶貴的南海水文、氣象、生態(tài)、化學(xué)、地質(zhì)等大范圍、大尺度、多要素的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，樣品分析數(shù)據(jù)及其信息產(chǎn)品。按照“共建共享”的數(shù)據(jù)工作方針系統(tǒng)地、規(guī)范化地整編了全部數(shù)據(jù)資源，整合利用可視化數(shù)據(jù)管理（VDB）、云端協(xié)同工作套件（Duckling）、專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境（SKE）等3個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)及技術(shù)方法，建成南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理與共享系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了典型斷面考察數(shù)據(jù)的在線共享應(yīng)用。文章介紹了南海海洋斷面科學(xué)考察航次工作，重點(diǎn)描述了數(shù)據(jù)工作機(jī)制及整編成果，共享系統(tǒng)架構(gòu)及其功能等以期通過(guò)南海海洋斷面科學(xué)考察的多樣化數(shù)據(jù)資源整編工作實(shí)踐、管理模式探索和共享服務(wù)，推動(dòng)海洋科學(xué)數(shù)據(jù)資源開(kāi)發(fā)、整合與利用能力。

關(guān)鍵詞：南海海洋斷面科學(xué)考察；數(shù)據(jù)整編；數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)共享

南海位于中國(guó)的最南端，是世界第三、我國(guó)最大的陸緣性邊緣海，也是我國(guó)唯一的赤道帶海區(qū)，其資源和環(huán)境具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義，是我國(guó)神圣不可侵犯的國(guó)土，是中華民族可持續(xù)發(fā)展的重要疆域，為了有效地維護(hù)國(guó)家權(quán)益，開(kāi)發(fā)利用海洋資源，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，必須擁有海洋國(guó)土和海洋資源環(huán)境狀況的精確資料以及海上長(zhǎng)期立足的能力。鑒于南海海洋權(quán)益維護(hù)和科學(xué)研究對(duì)海洋科學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、資料的迫切需求，開(kāi)展南海典型斷面科學(xué)考察具有顯著的重要性和緊迫性。

南海海洋斷面科學(xué)考察總體目標(biāo)是在18°N、10°N、6°N斷面和113°E子午向斷面設(shè)置共約75個(gè)站位，在2009-2012年完成不同季節(jié)的4個(gè)航次的綜合科學(xué)考察，獲取南海水文、氣象、生態(tài)、化學(xué)和地質(zhì)數(shù)據(jù)和樣品，掌握南海海洋物理環(huán)境、海洋生物與生態(tài)環(huán)境、海底底質(zhì)等要素的時(shí)空分布的本底資料，為深入開(kāi)展季風(fēng)氣候控制下的熱帶海洋環(huán)境演變過(guò)程、熱帶海盆和珊瑚礁生物多樣性與生態(tài)環(huán)境特征、邊緣海地質(zhì)演化過(guò)程等重要海洋科學(xué)問(wèn)題的原創(chuàng)性探索提供可靠的科學(xué)數(shù)據(jù)。

4個(gè)考察航次都由中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所“實(shí)驗(yàn)3”號(hào)科學(xué)考察船執(zhí)行。2009年4月28日至6月20日進(jìn)行春季航次考察，沿113°E縱向斷面由北向南開(kāi)始整個(gè)調(diào)查工作；2010年10月27日至11月28日進(jìn)行秋季航次考察，由于強(qiáng)東北季風(fēng)南下阻撓，直至11月6日考察船從珠江口出發(fā)，而南海北部處于大浪區(qū)，無(wú)法按原計(jì)劃在18°N斷面實(shí)行正常考察工作，只能沿113°E縱向斷面由北向南觀測(cè)作業(yè)；2011年11月28日至2012年1 月2日進(jìn)行冬季航次考察，在東北季風(fēng)影響下，期間能夠有氣象和海況條件開(kāi)展海上考察作業(yè)的時(shí)間為14天，作業(yè)區(qū)域?yàn)槟虾Ｄ喜考澳虾Ｎ鬟吔绾Ｓ?，南海北部始終沒(méi)有適合作業(yè)的天氣。2012年8 月6日至9月12日進(jìn)行夏季航次考察，除了兩個(gè)熱帶氣旋對(duì)考察海域稍有影響外，其他時(shí)間天氣和海況很好，適合考察作業(yè)，考察工作順利。

南海典型斷面科學(xué)考察，既是海洋學(xué)科的前沿科學(xué)探索的基礎(chǔ)，也具有國(guó)家重大的戰(zhàn)略需求，既可促進(jìn)熱帶海洋科學(xué)和區(qū)域海洋科學(xué)的發(fā)展，在國(guó)際上充分體現(xiàn)我國(guó)在南海的存在和在該海區(qū)環(huán)境事務(wù)方面的發(fā)言權(quán)，又為有效地管理與保護(hù)海洋環(huán)境，合理開(kāi)發(fā)利用海域各類資源，實(shí)現(xiàn)海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和維護(hù)我國(guó)海洋權(quán)益提供科學(xué)依據(jù)。

1　　考察航次工作

在2009-2012年南海海洋斷面科學(xué)考察航次中，除中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所外，共有12家單位參加了海上考察，包括廈門(mén)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、國(guó)家海洋局第二海洋研究所、暨南大學(xué)、寧波市文物保護(hù)管理研究所、海南省博物館、海南省博物館、國(guó)家海洋局南海分局、國(guó)家海洋局南海分局環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)所、中國(guó)新聞網(wǎng)，其中中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所、廈門(mén)大學(xué)充分利用航次平臺(tái)進(jìn)行樣品采集和觀測(cè)，其余單位針對(duì)項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容搭載特定的航次。航次信息匯總?cè)绫?，航次站位分布如圖1。

表1　　南海海洋斷面科學(xué)考察航次信息表

南海海洋斷面科學(xué)考察航次現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)與研究分析數(shù)據(jù)主要包括以下3個(gè)方面：

（1）南海水團(tuán)和環(huán)流長(zhǎng)期變化觀測(cè)與分析

水文、海流及海面氣象要素基礎(chǔ)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)：在典型斷面進(jìn)行水溫、鹽度、海流等要素的重復(fù)觀測(cè)，獲得水文、海流及海面氣象要素基礎(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)。

物理海洋參數(shù)數(shù)據(jù)集和數(shù)值同化再分析產(chǎn)品研制：綜合運(yùn)用觀測(cè)得到的海流、海溫、鹽度等海洋物理環(huán)境要素資料，推算海水密度、聲速、躍層、動(dòng)力高度等物理參數(shù)，建立3級(jí)（原始級(jí)、質(zhì)量控制級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品級(jí)）數(shù)據(jù)集。

（2）南海營(yíng)養(yǎng)鹽與痕量元素鐵（Fe）、碘（I）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與分析

南海生態(tài)系統(tǒng)的浮游植物種群結(jié)構(gòu)調(diào)查：通過(guò)典型斷面和典型站位水樣的監(jiān)測(cè)，獲得南海生態(tài)系統(tǒng)浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征與時(shí)空變化、以及該海區(qū)浮游植物的代表優(yōu)勢(shì)種與特有種方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

南海生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)鹽與初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空分布：通過(guò)典型斷面和站位的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)，獲得南海海區(qū)的N、P營(yíng)養(yǎng)鹽，葉綠素a，15N、18O同位素等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)鹽與初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空分布的本底資料。

南海水體中痕量元素Fe、I水平及主要存在形態(tài)調(diào)查：通過(guò)對(duì)南海溶解態(tài)Fe、顆粒態(tài)Fe、有機(jī)配位態(tài)Fe、溶解態(tài)碘（包括IO3-，I-）、顆粒態(tài)碘、有機(jī)態(tài)碘的含量及其時(shí)空變化的調(diào)查，在原始資料采集積累的基礎(chǔ)上形成痕量元素Fe、I各個(gè)形態(tài)與營(yíng)養(yǎng)鹽N、P在時(shí)間、空間分布上的聯(lián)系和與初級(jí)生產(chǎn)力、浮游植物種群結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系的數(shù)據(jù)分析產(chǎn)品。

（3）南海海洋地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集及其環(huán)境響應(yīng)調(diào)查

海底天然地震觀測(cè)：在重點(diǎn)斷面附近投放海底地震儀，對(duì)南海海區(qū)內(nèi)的中小地震活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并記錄南海周邊地區(qū)和全球范圍的中強(qiáng)地震，在南海深海區(qū)獲得較長(zhǎng)時(shí)間（數(shù)月）的三分量寬頻帶地震波形的連續(xù)記錄，積累海區(qū)天然地震原始記錄數(shù)據(jù)。

圖1　　南海海洋斷面科學(xué)考察2009-2012年航次站位分布圖

海底底質(zhì)類型分布調(diào)查及沉積環(huán)境研究：包括：1）典型斷面表層沉積物樣品的采集及其礦物學(xué)、元素和同位素地球化學(xué)、微體古生物和粒度等分析；2）典型斷面柱狀沉積物樣品的采集及其14C測(cè)年、礦物學(xué)、元素和同位素地球化學(xué)、微體古生物和粒度等分析，為南海的古海洋環(huán)境和氣候變化研究提供基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)；3）通過(guò)南海關(guān)鍵控制點(diǎn)的沉積物捕獲器投放，獲得南海典型區(qū)域沉積通量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，為深化認(rèn)識(shí)南海不同區(qū)域的沉積速率和沉積環(huán)境提供實(shí)際數(shù)據(jù)。

島礁區(qū)珊瑚生長(zhǎng)觀測(cè)、生物地貌調(diào)查及環(huán)境過(guò)程記錄：包括：1）珊瑚生長(zhǎng)的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)：通過(guò)對(duì)南沙群島和三亞珊瑚生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)，并結(jié)合建立的臨海實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，獲得珊瑚在不同環(huán)境狀況下生長(zhǎng)特征的基礎(chǔ)資料，并采集不同環(huán)境狀況下生長(zhǎng)的珊瑚樣品；2）珊瑚礁區(qū)表層沉積和生物地貌調(diào)查：主要是系統(tǒng)地開(kāi)展野外生態(tài)和生物地貌調(diào)查、沉積物采樣；3）珊瑚礁區(qū)鉆探：在珊瑚礁區(qū)開(kāi)展鉆探工作，獲得不同時(shí)期發(fā)育不同深度的珊瑚礁樣品；4）典型珊瑚個(gè)體鉆探取樣：對(duì)大型塊狀珊瑚進(jìn)行鉆探取樣，獲得不同時(shí)段的珊瑚芯樣品；5）測(cè)試分析：對(duì)采集的大量的樣品開(kāi)展年代測(cè)試、元素和同位素地球化學(xué)分析、粒度分析等。

南海海洋斷面科學(xué)考察航次完成觀測(cè)站位數(shù)及采集樣品數(shù)如表2。

表2　　南海海洋斷面科學(xué)考察航次工作內(nèi)容

南海海洋斷面科學(xué)考察航次的實(shí)施，促進(jìn)了我國(guó)海洋科學(xué)研究機(jī)構(gòu)、學(xué)科的交叉與融合，使科學(xué)家之間的合作與交流更加密切和頻繁，通過(guò)南海海洋斷面的長(zhǎng)期科學(xué)考察，完成了各類樣品和觀測(cè)數(shù)據(jù)的采集及其測(cè)試和分析。形成海洋物理、生物、生態(tài)環(huán)境、珊瑚礁地質(zhì)和海底天然地震方面的觀測(cè)與分析成果和相關(guān)的數(shù)據(jù)集、圖集與圖件、標(biāo)本等考察資料成果。

然而，由于海洋資料存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)查儀器設(shè)備（觀測(cè)精度、訂正、校正值）、采用的計(jì)算公式、基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)面及坐標(biāo)系統(tǒng)等的不統(tǒng)一，造成海洋資料難以融合使用，海洋資料的整體應(yīng)用價(jià)值得不到充分的發(fā)揮［1］。為此有必要開(kāi)展統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)整合技術(shù)，引入國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，主要參考《海洋調(diào)查規(guī)范（第1部分）：總則（GB/T 12763.1-2007）》、《海洋調(diào)查規(guī)范（第7部分）：海洋調(diào)查資料交換（GB/T 12763.7-2007）》、《海洋信息分類與代碼（HY/T 075-2005）》、《海洋信息化常用術(shù)語(yǔ)（HY/T 131-2010）》等國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，初步建立《南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)整編規(guī)范（草稿件）》，實(shí)現(xiàn)南海典型斷面系統(tǒng)的、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的數(shù)據(jù)資料的整編與集成。

2　　數(shù)據(jù)管理與整編

2.1“共建共享”的數(shù)據(jù)工作機(jī)制

海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)作為國(guó)家基礎(chǔ)性公益科學(xué)數(shù)據(jù)資源的重要組成部分，是國(guó)家海洋維權(quán)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、海洋生態(tài)保護(hù)和防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域的科研、規(guī)劃的基礎(chǔ)依據(jù)。

南海海洋斷面科學(xué)考察的數(shù)據(jù)管理工作采用主題（項(xiàng)目）合作“共建共享”模式［2-3］，以資源整合為基礎(chǔ)、組織管理為保障、開(kāi)放服務(wù)為目標(biāo)，由中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集整編、整合集成、共享發(fā)布等工作。根據(jù)科技部相關(guān)共享政策、共享范圍以及數(shù)據(jù)共享方式，依照“完全與開(kāi)放”的數(shù)據(jù)共享方針，實(shí)行自由、無(wú)限制的數(shù)據(jù)共享政策，數(shù)據(jù)在項(xiàng)目驗(yàn)收1年后無(wú)條件共享。

南海海洋斷面科學(xué)考察綜合性強(qiáng)，航次包括海洋水文、海洋表面氣象、海洋生物、海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)、海洋地球物理、海洋環(huán)境質(zhì)量等調(diào)查工作。數(shù)據(jù)資料管理和匯總則按照項(xiàng)目課題設(shè)置和航次考察分工確定了水文氣象、海洋地質(zhì)和生態(tài)化學(xué)共3個(gè)主題。單個(gè)航次執(zhí)行完畢，由各考察分隊(duì)提交原始級(jí)和質(zhì)量控制級(jí)數(shù)據(jù)給航次首席科學(xué)家，航次首席科學(xué)家匯總3個(gè)主題的數(shù)據(jù)并移交數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行資料整編與數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，同期數(shù)據(jù)按照項(xiàng)目?jī)?nèi)部共享的具體規(guī)定和實(shí)施政策對(duì)各課題科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)放共享；全部航次執(zhí)行完畢，由各課題負(fù)責(zé)人匯總該科研團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)處理及分析成果，提交質(zhì)量控制級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品級(jí)數(shù)據(jù)集、圖集給項(xiàng)目首席科學(xué)家，項(xiàng)目首席科學(xué)家匯總3個(gè)主題的數(shù)據(jù)并移交數(shù)據(jù)中心進(jìn)行資料整編與建庫(kù)工作，匯總形成經(jīng)質(zhì)量控制和評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集及其元數(shù)據(jù)。

科學(xué)數(shù)據(jù)的價(jià)值與可用性很大程度上依賴于數(shù)據(jù)本身的質(zhì)量［4］。海洋各學(xué)科對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求嚴(yán)格，制定一個(gè)各學(xué)科適用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)顯然是不實(shí)際的，而且各專題的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法也不盡相同。所以，為確保數(shù)據(jù)質(zhì)量，南海海洋斷面科學(xué)考察的數(shù)據(jù)工作采取“生產(chǎn)者負(fù)責(zé)”的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制政策。數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)專業(yè)質(zhì)量控制過(guò)程，標(biāo)明數(shù)據(jù)來(lái)源、采集、加工、處理方式及質(zhì)量控制措施等，整編數(shù)據(jù)均有明確的數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)識(shí)，以推動(dòng)海洋科學(xué)領(lǐng)域數(shù)據(jù)質(zhì)量的提高。

元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)（data about data），是對(duì)數(shù)據(jù)資源的規(guī)范化描述，是按照一定標(biāo)準(zhǔn)，從數(shù)據(jù)資源中抽取出相應(yīng)的特征，組成的一個(gè)特征元素集合。這種規(guī)范化描述可以準(zhǔn)確和完備地說(shuō)明數(shù)據(jù)資源的各項(xiàng)特征。數(shù)據(jù)源元數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確、完整的描述，是數(shù)據(jù)集成的重要基礎(chǔ)［5］。南海海洋斷面科學(xué)考察的數(shù)據(jù)工作亦采取“生產(chǎn)者負(fù)責(zé)”的元數(shù)據(jù)著錄政策，按照相關(guān)規(guī)范，元數(shù)據(jù)描述了相應(yīng)數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、覆蓋范圍、質(zhì)量、管理方式、數(shù)據(jù)的所有者、數(shù)據(jù)的提供方式等有關(guān)的信息。南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)不僅為數(shù)據(jù)資源提供規(guī)范、普遍的描述方法，同時(shí)為南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理與共享系統(tǒng)提供了多學(xué)科、多種類數(shù)據(jù)整合的工具和紐帶，以及簡(jiǎn)單高效的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)檢索工具。

2.2數(shù)據(jù)資料整編

南海海洋斷面科學(xué)考察觀測(cè)要素種類繁多，觀測(cè)、獲取的手段不同，數(shù)據(jù)在精度、格式、表述形式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面存在差異，并涉及不同的時(shí)間尺度、空間參照系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)等特殊性，呈現(xiàn)多源性、多態(tài)性和多樣性等特點(diǎn)。

南海海洋斷面科學(xué)考察航次數(shù)據(jù)資料按照真實(shí)性、完整性、規(guī)范性、不可重復(fù)性以及可靠性等要求進(jìn)行整編。整編流程包括數(shù)據(jù)資料收集與整理、數(shù)字化處理、標(biāo)準(zhǔn)化處理、質(zhì)量控制和元數(shù)據(jù)提取等步驟。

整編資料分為原始級(jí)、質(zhì)量控制級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品級(jí)共三個(gè)級(jí)別。目前，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品級(jí)數(shù)據(jù)資料已經(jīng)通過(guò)南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理與共享系統(tǒng)整合在線，面向數(shù)據(jù)用戶提供網(wǎng)絡(luò)共享服務(wù)，數(shù)據(jù)總量超過(guò)1 880 MB，其中包括海洋物理環(huán)境數(shù)據(jù)集和圖集6個(gè)，初級(jí)生產(chǎn)力和浮游植物種群結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)集和圖集4個(gè)，營(yíng)養(yǎng)鹽、Fe、I、15N、18O的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集和圖集2個(gè)，天然地震記錄數(shù)據(jù)集和圖集2個(gè)，珊瑚礁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集和圖集2個(gè)，沉積物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集和圖集6個(gè)，以及綜合數(shù)據(jù)報(bào)告1份，整編資料信息如表3。

表3　　南海海洋斷面科學(xué)考察航次數(shù)據(jù)資料

3　數(shù)據(jù)集成與共享

根據(jù)南海海洋斷面科學(xué)考察與研究對(duì)數(shù)據(jù)管理、整合集成以及共享應(yīng)用的需求，數(shù)據(jù)中心按照面向應(yīng)用服務(wù)的數(shù)據(jù)組織模式，重點(diǎn)把握數(shù)據(jù)信息整合應(yīng)用、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作、科學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)傳播等三方面功能，設(shè)計(jì)并構(gòu)建南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理與共享系統(tǒng)。

南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理與共享系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)管理、項(xiàng)目協(xié)同、信息發(fā)布三個(gè)平臺(tái)：①數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期科學(xué)考察所得各類數(shù)據(jù)和信息產(chǎn)品的有序整合與網(wǎng)絡(luò)共享；②項(xiàng)目協(xié)同共享平臺(tái)，為項(xiàng)目組精心打造云端工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目成員間的高效的溝通與合作；③信息發(fā)布平臺(tái)，主要實(shí)現(xiàn)航次考察和科研信息的動(dòng)態(tài)發(fā)布，同時(shí)通過(guò)“海洋知識(shí)”專欄加強(qiáng)斷面考察海洋科學(xué)知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)傳播，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2示。

3.1數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

基于開(kāi)源的Linux操作系統(tǒng)，利用Opendap協(xié)議及其軟件框架、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)、NetCDF軟件技術(shù)、整合VDB平臺(tái)開(kāi)發(fā)了南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)（http：//www.ocdb.csdb.cn/page/ siscs.vpage），系統(tǒng)主要關(guān)注數(shù)據(jù)資源目錄整編、元數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)申請(qǐng)審核等三方面工作，實(shí)現(xiàn)南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)的有效組織和安全管理。

以“學(xué)科”和“航次”兩條主線整編數(shù)據(jù)目錄，實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)導(dǎo)航方式，使數(shù)據(jù)可以通過(guò)航次名稱、數(shù)據(jù)集名稱、服務(wù)類型、要素等多種方式進(jìn)行分類查詢，方便用戶獲取數(shù)據(jù)。

利用元數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)資源間的關(guān)系，為用戶提供多層次、多途徑的檢索體系。由數(shù)據(jù)生產(chǎn)者完成核心元數(shù)據(jù)著錄，由專家組對(duì)元數(shù)據(jù)信息進(jìn)行審核把關(guān)。詳盡而準(zhǔn)確的元數(shù)據(jù)能方便用戶快速、直接地理解數(shù)據(jù)，減少盲目下載，節(jié)約精力。

通過(guò)數(shù)據(jù)申請(qǐng)審核功能保證數(shù)據(jù)共享應(yīng)用安全。首先，規(guī)范數(shù)據(jù)申請(qǐng)流程：用戶在線提交數(shù)據(jù)使用申請(qǐng)，須注明詳細(xì)準(zhǔn)確的用途信息，閱讀并同意數(shù)據(jù)使用協(xié)議，經(jīng)過(guò)項(xiàng)目首席審批即可獲得所申請(qǐng)數(shù)據(jù)的共享權(quán)限。其次，加強(qiáng)數(shù)據(jù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)：數(shù)據(jù)使用協(xié)議中包含數(shù)據(jù)共享聲明、以及統(tǒng)一規(guī)范的項(xiàng)目支持信息和數(shù)據(jù)引用信息等，使用共享數(shù)據(jù)支撐科技成果產(chǎn)出時(shí)須注明。有助于更好的掌握數(shù)據(jù)共享使用情況，以及了解數(shù)據(jù)共享成效，從而激勵(lì)科學(xué)家參與科學(xué)數(shù)據(jù)共享。

海洋觀測(cè)特別是船基定點(diǎn)觀測(cè)的瞬時(shí)性特點(diǎn)顯著，獲取的數(shù)據(jù)只能代表一個(gè)季節(jié)或是一個(gè)區(qū)域，沒(méi)有連續(xù)性。南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理與共享系統(tǒng)在南海海洋科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)已有系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上［16，17］，針對(duì)斷面考察數(shù)據(jù)特點(diǎn)，加強(qiáng)與完善數(shù)據(jù)交互式動(dòng)態(tài)可視化功能，示范性地實(shí)現(xiàn)了一個(gè)點(diǎn)、一條斷面的長(zhǎng)時(shí)期、周期性的變化趨勢(shì)可視化展示，提升了海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)的共享應(yīng)用效果。

圖2　　南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理與共享系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

3.2協(xié)同工作環(huán)境

利用Duckling軟件套件及DDL工具為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了云端工作環(huán)境：南海海洋斷面科學(xué)考察項(xiàng)目協(xié)同共享平臺(tái)（http：//ddl.escience.cn/sidmis），方便項(xiàng)目成員多客戶端隨時(shí)隨地移動(dòng)工作，加強(qiáng)項(xiàng)目各課題間的協(xié)商和溝通，進(jìn)行階段性成果數(shù)據(jù)的上傳與必要數(shù)據(jù)的共享，及時(shí)處理數(shù)據(jù)提交過(guò)程中存在的問(wèn)題，最終形成較完整的數(shù)據(jù)結(jié)果。

南海海洋斷面科學(xué)考察項(xiàng)目協(xié)同共享平臺(tái)：1）支持文檔及數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)，采用文件夾、標(biāo)簽等多種文檔歸類整理方式，實(shí)現(xiàn)多種導(dǎo)航方式，特別是實(shí)現(xiàn)基于關(guān)鍵詞的數(shù)據(jù)導(dǎo)航，系統(tǒng)可以通過(guò)航次關(guān)鍵詞、斷面關(guān)鍵詞、學(xué)科關(guān)鍵詞、類型關(guān)鍵詞和要素關(guān)鍵詞對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多級(jí)分類和導(dǎo)航，提供方便快捷搜索，迅速定位所需文檔與數(shù)據(jù)。2）擁有專屬團(tuán)隊(duì)空間，可添加項(xiàng)目?jī)?nèi)成員和普通用戶，并給每個(gè)成員設(shè)置不同數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限。3）支持協(xié)作編輯，提供完整的文檔版本記錄，方便項(xiàng)目首席及各課題負(fù)責(zé)人實(shí)時(shí)協(xié)作，也不用擔(dān)心文檔丟失。4）支持移動(dòng)工作，提供Android和iPhone客戶端，可隨時(shí)隨地進(jìn)行移動(dòng)工作。5）實(shí)現(xiàn)高效交流，支持?jǐn)?shù)據(jù)圖形產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)瀏覽，成員可以對(duì)圖形產(chǎn)品開(kāi)展評(píng)論或@成員，及時(shí)地通知、分享，提高了應(yīng)用的交互性，使溝通暢通無(wú)阻。

3.3信息發(fā)布平臺(tái)

利用SKE系統(tǒng)構(gòu)建南海海洋斷面科學(xué)考察信息發(fā)布平臺(tái)（http：//210.77.90.89/themes/plant/jsp/ index.html）支持對(duì)考察航次及其科研過(guò)程中知識(shí)資源全生命周期的管理，推動(dòng)項(xiàng)目進(jìn)展及相關(guān)科技信息的動(dòng)態(tài)發(fā)布，更通過(guò)“海洋科學(xué)知識(shí)傳播”專欄進(jìn)行海洋科學(xué)知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)傳播。

SKE作為一種工具，支持面向研究項(xiàng)目的信息發(fā)布平臺(tái)建設(shè)，支持嵌入科研工作流程的知識(shí)環(huán)境和學(xué)術(shù)社區(qū)的建設(shè)［18］。SKE工具基于科研本體和主題本體的知識(shí)組織模型，應(yīng)用語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合推理規(guī)則的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)特定學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)綜合科技信息的管理、組織和只是發(fā)現(xiàn)，同時(shí)在主體、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)內(nèi)容上實(shí)現(xiàn)用戶個(gè)性化定制［19］。

南海海洋斷面科學(xué)考察信息發(fā)布平臺(tái)由集成層、存儲(chǔ)層和服務(wù)層等3層技術(shù)體系支撐。1）集成層進(jìn)行多來(lái)源異構(gòu)信息的采集集成，經(jīng)過(guò)對(duì)象識(shí)別、元數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、語(yǔ)義映射等處理，將重要的考察信息資源，包括航次信息、航次報(bào)告、考察船及儀器設(shè)備、觀測(cè)技術(shù)、成果產(chǎn)出及相關(guān)海洋科學(xué)知識(shí)等，按本體結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)到統(tǒng)一的知識(shí)庫(kù)中。2）存儲(chǔ)層的核心組件是知識(shí)庫(kù)和本體引擎，知識(shí)庫(kù)負(fù)責(zé)集中存儲(chǔ)科研本體和科技信息等資源內(nèi)容，本體引擎負(fù)責(zé)本體和知識(shí)庫(kù)的存儲(chǔ)管理，負(fù)責(zé)對(duì)知識(shí)庫(kù)的檢索推理和各種基于本體的計(jì)算，通過(guò)開(kāi)放的API接口，提供第三方應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)知識(shí)庫(kù)內(nèi)容的檢索、存取操作。3）服務(wù)層通過(guò)本體引擎實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)庫(kù)的操作，直接面向用戶提供服務(wù)。用戶可以基于本體邏輯實(shí)現(xiàn)知識(shí)的瀏覽、導(dǎo)航、關(guān)聯(lián)檢索，以及知識(shí)的推理和知識(shí)發(fā)現(xiàn)。

圖3 數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)服務(wù)截圖

圖4　　項(xiàng)目協(xié)同共享平臺(tái)服務(wù)截圖

圖5　　信息發(fā)布平臺(tái)首頁(yè)截圖

4結(jié)語(yǔ)

南海海洋斷面科學(xué)考察的航次調(diào)查研究進(jìn)一步豐富了南海的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，對(duì)深化了解南海典型區(qū)域的物理、地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境現(xiàn)象具有重要的科學(xué)意義。通過(guò)南海海洋斷面科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理與共享系統(tǒng)的研究，搭建起數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、協(xié)同工作環(huán)境和信息發(fā)布平臺(tái)等3個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，探索了數(shù)據(jù)收集處理、質(zhì)量控制、整合集成以及共享應(yīng)用等各關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，系統(tǒng)地整合了南海斷面考察2009-2012年不同季節(jié)的4個(gè)航次的觀測(cè)和研究數(shù)據(jù)及其產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的有效管理和及時(shí)共享，是對(duì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理與共享生命周期的有益探索，希望對(duì)其他海洋考察項(xiàng)目的數(shù)據(jù)管理與共享有一定借鑒作用。

海洋科學(xué)考察觀測(cè)和研究數(shù)據(jù)及其產(chǎn)品等信息種類繁多，數(shù)量巨大，需要通過(guò)推進(jìn)信息化建設(shè)，做好系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、數(shù)據(jù)管理、信息發(fā)布、信息安全等技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)管理與共享的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，以提升海洋數(shù)據(jù)的使用效率和應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

［1］耿姍姍，劉振民，梁建峰，等.基于數(shù)字海洋框架的海洋資料整合與共享服務(wù)管理模式淺析——以海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目為例［J］.海洋開(kāi)發(fā)與管理，2015，2：33-36.

［2］曾小紅，王強(qiáng)，方佳.科學(xué)數(shù)據(jù)共建共享模式探討［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（29）：14 496-14 498，14 501.

［3］李安.國(guó)外幾種信息資源共建共享模式及其對(duì)我國(guó)的啟示［J］.情報(bào)理論與實(shí)踐，2004，27（1）：100-102.

［4］劉細(xì)文，熊瑞.國(guó)外科學(xué)數(shù)據(jù)開(kāi)放獲取政策特點(diǎn)分析［J］.情報(bào)理論與實(shí)踐，2009，32（9）：5-9.

［5］李學(xué)榮，李莎.基于元數(shù)據(jù)的異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005，25：209-210.

［6］數(shù)據(jù)管理和共享平臺(tái)VisualDB.http：//vdb.csdb.cn/［EB/OL］.

［7］團(tuán)隊(duì)文檔庫(kù).http：//ddl.escience.cn/

［8］中科院專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境.http：//ske.las.ac.cn

［9］SKE用戶使用手冊(cè)2.0.中國(guó)科學(xué)院國(guó)家科學(xué)圖書(shū)館SKE項(xiàng)目組.http：//ske.las.ac.cn/readme.pdf

［10］Network Common Data Form（NetCDF）.http：//www.unidata.ucar. edu/software/netcdf/

［11］Keyhole Markup Language.https：//developers.google.com/kml/

［12］KML.http：//www.opengeospatial.org/standards/kml

［13］Chao Xu，Sha Li，Qiang Xie.Application of Google Earth on the Visualization of Satellite Remote Sensing Products of the South China Sea.2011 International Conference on Future Computer Science and Application，2011，2，156-159

［14］OPeNDAP.http：//opendap.org/［EB/OL］.

［15］徐超，李莎，米浦春.南海物理海洋數(shù)據(jù)的OPeNDAP服務(wù)實(shí)現(xiàn)［J］.熱帶海洋學(xué)報(bào)，2010（7）：174-180.

［16］徐超，李莎，王東曉，等.南海海洋科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)共享與服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.科研信息化技術(shù)與應(yīng)用，2011，2（1）：9-17.

［17］Chao Xu，Sha Li.Using DChart to visualize physical oceanographic data of the South China Sea.2010 Second International Conference on Future Computer and Communication，2010，1，387-390.

［18］黃金霞，宋文，劉毅，等.中國(guó)科學(xué)院專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境的建設(shè)與應(yīng)用［J］.圖書(shū)情報(bào)工作，2010（2）：337-341，352.

［19］宋文，張士男.專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境建設(shè)的理念與實(shí)踐［J］.圖書(shū)館理論與實(shí)踐，2012（1）：30-33.

資助項(xiàng)目：科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)項(xiàng)目 （2008FY110100）；中國(guó)科學(xué)院信息化專項(xiàng)科技數(shù)據(jù)資源整合與共享工程重點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目（XXH12504-2-03）；國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái) （國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái) （2005DKA32300）-南海及其鄰近海區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)）。

收稿日期：2015-09-22