海洋科学数据

海洋科学数据（精选八篇）

海洋科学数据 篇1

1 国外海洋科学数据共享平台建设进展

发达国家很早就认识到海洋科学数据共享的重要作用。近30年来, 从国际组织到沿海发达国家 (如美国、英国、澳大利亚、法国、加拿大、日本、新加坡等) 先后通过国家的政策引导和投入, 加强对海洋科学数据的收集、管理和服务工作。1960年成立的国际海洋资料和情报交换委员会 (I0DE) 开展国际间海洋资料交换工作, 为多个国家海洋中心 (NODC、BODC、SISMER、BSH、AODC、JODC、KODC等) 资料共享起到了重要作用。1993年国际海委会 (IOC) 、世界气象组织 (WMO) 联合国环境计划署 (UNEP) 和国际科联理事会 (ICSU) 等组织联合建立全球海洋观测系统 (COOS) 。20世纪80年代美国政府对公益性科学数据实施国有科学数据完全与开放共享国策, 2002年欧盟提出公共科学数据、公共当局持有的信息开放共享的公益性共享原则和指导思想。美国海洋大气局 (NOAA) 、美国国家航空航天局 (NAS A) 、美国地球物理数据中心 (NGDC) 、欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 等无偿共享实时性、完备性、可靠性的数据集。

在国际数据共享良好氛围影响下, 发展中国家纷纷建立海洋信息共享系统。印度国家海洋所网站提供印度周边及印度洋的化学、水文、地质与地球物理的数据查询服务。2010年肯尼亚海洋与渔业研究协会开通肯尼亚沿海与海洋信息交换共享系统, 提供西印度洋地区海洋环境数据和信息。毛里求斯、科摩罗、南非、坦桑尼亚、莫桑比克以及塞舌尔等其他西印度洋海域国家也将相继开通类似网站, 实现区域内海洋环保信息的全面共享。

国外发达与发展中国家都在积极地开展海洋科学数据共享工作, 目前国外正常运行的代表性的海洋科学数据共享平台见表1。

2 我国海洋科学数据共享平台建设进展

我国的海洋信息共享工作在数据内容、数据共享标准规范、技术路线上不断扩展、改进、完善, 取得了显著成绩。

1982年中国科学院启动科学数据库及其信息系统项目、1996年国家海洋信息中心建成海洋信息共享网络服务系统、1999年中国极地研究中心启动中国极地科学数据库建设项目, 3者近年都做了改版。“九五”和“十五”期间, 由国家863计划海洋监测技术主题支持研建区域性海洋环境立体监测和信息服务示范系统——上海示范区等6个数据共享平台, 积累和丰富了系统设计、集成、开发、安装、调试、运行等全套技术。2003年国家海洋局第一海洋研究所筹建了国家基金委青岛海洋科学数据共享服务中心, 至今本站访问人数达24056位, 汇交数据量达19.2 GB。2003年国家科技部和财政部启动海洋科学数据共享中心建设项目, 建立北海区、东海区、南海区、青岛及极地等海洋科学数据共享分中心, 总数据量达到300多GB, 累计访问量达995450人次。2006年国家海洋信息中心完成海岸带海岛基础数据库系统, 对20世纪实施的全国海岸带与海涂资源综合调查、全国海岛资源综合调查形成的档案进行数字化和集成统一管理。2007年国家海洋信息中心负责的908专项“数字海洋”信息基础框架构建项目, 是迄今我国涉及学科最全、国家投入最多、采用开发技术手段最为先进的国家级海洋数据共享工程。“数字海洋”信息基础平台在体系结构上由国家级和省市级系统构成, 各级系统统一设计, 标准统一、接口规范和功能的基本一致, 并与现有业务系统有机结合;在展示方式上采用基于地球球体模型, 通过多媒体、动态可视化和虚拟仿真等多种手段, 生动展示海洋资源、海洋环境、海洋文化等多方面的信息。

我国海洋数据共享逐步形成多维空间化、多样产品化、动态可视化、便捷网络化服务模式。目前我国代表性的海洋科学数据共享平台见表2。

3 对我国海洋科学数据共享平台建设的建议

我国多年来极力推进海洋科学数据共享, 但当前海洋科学数据共享工作中问题日益突出, 仍需不断改进。

3.1 树立共享理念

一些海洋科学数据持有者过高看重信息的价值, 因担心数据安全问题, 将原本可以公开的信息封闭起来, 形成信息孤岛, 严重制约海洋资料共享良性发展。可组织海洋科研工作者学习信息化建设和信息流动思想, 使大家深刻认识到信息共享的迫切和重要, 破除思想壁垒, 摆脱部门、单位等局部利益束缚, 把主动提供信息、推动信息共享作为一种责任, 促进海洋科学数据共享融合。

3.2 整合现有资源

虽已建立满足局部业务需求的多个海洋数据共享平台, 分散在各地区或不同业务部门, 彼此间服务和功能相关性差, 数据表达存在较大差异, 整合程度低, 难以发挥整体效益, 导致领域内协同业务建设难以推进, 跨领域协同更加困难。另许多海洋科研人员不了解已有数据共享平台的运行情况, 不知从何查询相关历史数据, 存在实地调查、系统开发重复现象。改善此局面需搜集整理现有共享平台、数据库和容量清单 (包括至今还未公开的) , 做质量评估后鼓励建档和共享。利用先进的共享平台建设技术如SSH、SSI等网站后台框架技术, Ext JS、ZK、Flex、j Query等富客户端技术, Web GIS、OSG、Skyline等二维、三维技术与软件, Z39.50协议、SOA架构等数据交换、集成技术, 把分散的海洋科学数据共享平台整合统一平台内, 充分发挥资源的作用与效能, 增强部门协作, 节省建设和运维资金。

3.3 利用现有标准, 规范管理

我国从“九五”开始有组织地开展海洋信息标准化和格式化方面的研究, 目前国内海洋信息的标准规范有45种以上。但是一部分已建共享系统规范性差, 客观上导致共享困难。应充分利用现有的标准规范打破异构信息难沟通局面, 做到真正的信息共享。

4 结语

我国海洋科学数据共享工作中改变了传统数据处理模式, 建立了基于网络数据共享平台, 并已着手进一步的制度完善和平台推广工作。但数据共享工作中仍存在各种问题, 需要科学家积极转变思想、改进管理模式, 为海洋管理、科研人员以及社会公众提供及时、准确、完整、可靠的海洋科学数据, 积极发挥其基础信息支撑作用。

摘要：列举了国内外44个有代表性的运行较成熟的海洋科学数据共享平台, 突出其服务内容。浅析了我国海洋科学数据共享工作在共享理念、共享规范标准等方面的问题, 提出相应建议和措施。

关键词：数据共享平台,海洋,规范标准

参考文献

[1]刘闯, 王正兴.美国全球变化数据共享的经历对我国数据共享决策的启示[J].地球科学进展, 2002, 17 (1) :151-157.

海洋中的科学 篇2

“桥梁（Bridge）”是由美国国家海洋和大气管理局、美国国家海洋教育协会支持的海洋教育资源网，由美国弗吉利亚海洋科学研究所的科研人员进行管理。该网站为教师提供与海洋科学主题相关活动的资料，也是为研究人员提供教育服务的平台。网站资源可以根据海洋科学话题和年级段两种方式进行检索，每一项资源都有简短说明，有助于使用者快速判断是否适用。与海洋有关的数据的观测和分析活动是该网站最值得推荐的部分，真实的科研数据和教育方案完美地结合在一起。作为一名科学教师，你难道不想立即试试吗？

语言：英语

适用年级：幼儿园到研究生

使用人群：科技辅导员、学生

资源使用：免费浏览

美国国家海洋和大气管理局的海洋教育服务项目网站为正规和非正规教育提供海洋主题的教育资源。网站的教育资源强调“动手做”和基于问题的学习，并整合了大量在线的科研数据供用户选择使用。教师可以从网站中了解到海洋和气候变化有关的基本信息和研究进展，也可以查找到设计好的课程和教学案例。学生可以根据自己的年龄参与网站推荐的活动、进行研究性学习、查找资源。当然，你也不妨试试有趣的海洋探索活动。

语言：英语

适用年级：小学3年级到高中

使用人群：科技辅导员、学生

资源使用：免费浏览

教师可以利用网站中的资源帮助学生了解海洋生物，学习与海洋有关的地理知识，了解人类与海洋的相互作用，并获得必要的信息以在与海洋有关的环境问题上提出自己的看法。网站除了按4个年龄段划分的课堂活动以外，还有适合青少年阅读和参与的科研报告数据、海洋故事、游戏和一些探索活动。基于国家地理频道坚实的研究和传媒基础所开发出来的教育材料翔实、丰富并有趣味性。

语言：英语

适用年级：幼儿园到高中

使用人群：科技辅导员、学生、普通公众

资源使用：免费浏览

美国史密森学会与美国国家博物馆、自然历史博物馆等场馆共同开发的海洋门户网。用户可以从网站“每日看点”栏目中了解科学家对海洋的最新研究成果，还可以深入地了解海洋中的生命、海洋系统的运转、人类与海洋的多方面紧密联系等。网站的各板块都划分成小的主题，用户可以通过关键词快捷方便地查找到自己感兴趣的资料。网站有教师专属板块，为教师提供了活动方案、课程计划和教育资源，帮助教师更好地组织课内外的学生活动。

语言：英语

适用年级：幼儿园到高中

使用人群：科技辅导员、学生、普通公众

资源使用：免费浏览

美国海洋科学教育中心在全美设立了一个协调中心和10个区域中心，主要促进海洋科学家、教育工作者和普通公众之间的沟通与协作，为公众收集、整理和推荐相关资源，帮助大家获得更多了解海洋的机会。网站根据用户身份，推荐与海洋相关的研究论文、音像资料、活动信息、会议报告等各种教育资料，并按照资源收集时间排序。当然，用户也可以自行检索飓风、气候变化、海洋酸化、溢油事故等与海洋有关的科学话题中的教育资料。

语言：英语

适用年级：高中以上

使用人群：科技辅导员、学生、普通公众

资源使用：免费浏览

海洋科学数据 篇3

中国自改革开放以来, 国际科技合作交流得到了快速发展, 呈现出全方位、多领域、多形式、多层次的良性态势。中国是世界上最大鱼类食品生产国和出口国, 同时又是世界上最大的发展中国家, 参加渔业领域的国际合作与交流, 既是国内发展的需要, 也是解决重大渔业国际问题的需要。实践证明, “走出去”战略, 是提升我国渔业竞争力, 促进渔业现代化和可持续发展的重要举措[4]。

对国际合作研究的趋向与热点研究成为近年来科学计量学的一个研究热点[5,6,7,8], 研究方法多集中在利用科学计量学原理对已发表论文进行总结分析[2,9]。对我国渔业领域的国际合作研究多集中在产业化的发展上[10,11], 近年来, 我国渔业领域国际科研合作的态势也收到了学者的关注[12], 但研究方法与手段多偏重于对公开发表的科研论文的数量分析上, 对国际组织的认识与研究较少。

本文以北太平洋海洋科学组织 (The North Pacific Marine Science Organization, PICES) 为例, 在对PICES的发展历程进行简单介绍的基础上, 采用科学计量学的方法, 对近年来PICES的研究热点与趋向进行分析, 为国内渔业乃至相关行业与机构的科研、管理人员了解并熟悉该组织, 并为我国海洋科研机构能在PICES组织中发挥更重要的角色提出对策建议。

1数据来源与研究方法

文中所有数据均来自PICES组织官方网站发布的财务报告 (1999—2010年) 、注册人数统计 (2001—2010年) 、年会论文摘要集 (2004—2010年) 等正式文件。数据采集时间为2011年3—6月期间。研究主要对象为2004—2010年7年间PICES年会论文题录1 857篇。

参考前人的研究成果, 本文主要从文献计量学的角度, 定量统计PICES年会论文的记录信息, 分析PICES年会的发文量、研究内容、研究主体及研究合作特征, 在此基础上分析PICES的研究趋向与热点所在。论文采用汤森路透科技集团的文献分析 (Thomson data analyzer, TDA) 软件进行数据整理与分析。对主题词处理的方法是:将PICES 2004—2010年7年间的年会会议论文的题目进行录入, 用TDA软件对题目进行分割, 用TDA自带叙词表作为主题词的分析源。在此, 将标点符号、拼写和专有名词进行了规范化处理。

2PICES发展历程与组织框架

2.1PICES的发展历程

PICES是一个政府间科学组织, 目前, PICES有6个成员国:加拿大、中国、日本、韩国、俄罗斯和美国。尽管PICES在北太平洋北部及相邻海域的海洋、气候、生物等方面的研究中取得了重大进展, 影响广泛, 中国在PICES的参与程度也逐步加强, 但是在国内, 对PICES组织知道并深入了解的人为数不多, 关于该组织的各类文献、研究资料也极为有限。中国自1992年PICES成立之初即成为该组织的成员国, 此后每年派员参加年会, 农业部自PICES创立之初便开始参加PICES的各项活动。

PICES于1992年10月, 在英属哥伦比亚的维多利亚举行了第1届年会。到目前为止, 已经成功举办了20届年会, 中国在1995 年、2002 年和2008 年分别在青岛、青岛、大连举办了第4、11和17 届PICES 年会。

成立伊始, PICES采用了多学科的研究方式, 成立了有关生物海洋学、渔业科学、物理海洋学和气候、海洋环境质量研究的常务委员会。现在又增加了技术委员会, 研究监控和数据管理、有害藻华、碳-气候的相互关系。以上专业之间通过PICES年会上共同组织的学术会议有着越来越多的交叉互动。PICES也注重结合其他国际组织的力量展开研究活动。曾参与《气候变化与容纳量科学项目 (1996—2009) 》中与GLOBEC (全球海洋生态系统动力学研究计划) 的研究工作。如今PICES已成为北太平洋海洋领域研究的领导力量和重要国际合作组织。

2.2PICES的组织框架

理事会是PICES的最高权力机构, 下设科学财务行政委员会、科学委员会、秘书处。为了有效地进行海洋科学研究的各项工作, 科学委员会下设委员会和PICES关注的重大项目。目前有:1个研究组, 即人类活动范围研究部门;6个委员会, 包括生物海洋委员会、海洋环境质量委员会、渔业科学委员会、物理海洋学和气候委员会、监控技术委员会、数据交换技术委员会;1个FUTURE项目。根据特定的研究目的, 委员会下设工作组和研究部门。其主要的工作流程为:建议人提建议到研究部门或工作组, 由研究部门或工作组进行首轮甄别审查后提交委员会, 委员会进行二度甄别审查后提交科学委员会, 科学委员会进行最后甄别审查后向理事会报批, 理事会同意后, 再依次由科学委员会返回给各学科委员会, 再由各学科委员会返回给研究部门或工作组, 再由研究部门或工作组返回给建议人。

3PICES年会的发展趋向

3.1历年年会主题和论文学科分布

PICES组织致力于促进与协调有关北太平洋, 尤其是30°N以北海域, 以及相邻海域的科学研究;发展有关海洋环境、全球天气与气候变化、生物资源与生态系统以及人类活动影响;促进上述相关领域研究文献、科学信息的迅速交流。通过对该组织2001—2010年的10年间年会主题 (表1) 的分析得出, 该组织在近10年研究的主题变化不大, 基本上是围绕北太平洋海域生态系统进行研究。

对年会提交论文题目的分析所得到的主题词, 可以大致反映一个领域的总体发展特征。因此分析2004-2010年以来PICES年会论文所涉及的主题词, 可对PICES年会所关注的热点有整体把握。表2为文献题目中主题词的排名情况。从主题词的分布情况可见, 7年来PICES组织年会所关注的热点基本聚焦于气候变化、气温、海洋生态系统、气候多样性、海洋捕捞、海水养殖和碳循环等问题, 这些问题均是国际的大尺度问题, 需要各国的协调合作进行解决, 由此可见, PICES年会论文紧扣了PICES“促进与协调有关北太平洋北部及相邻海域的科学研究, 发展有关海洋环境、全球天气与气候变化、生物资源与生态系统以及人类活动影响”的工作目标。

3.2与会人数与论文发表量

从整体上看, 2001—2010年间参与PICES年会的人数呈现出较为明显的增长趋势 (图1) , 2009年与会人数达到峰值, 反映出PICES组织年会的影响力在逐年增加。就中国的情况来看, 2001—2010年间, 中国的与会学者数量也呈逐年增加的态势, 尤其是在2002年与2008年, PICES年会在中国青岛与大连举行, 中国参会人员明显增加, 但总体而言, 中国与会人员数量仍然处于较低的水平上, 这可能与语言差异及经费资助等因素有关。从另一方面讲, 在我国举办年会, 明显有助于推动中国科学家更多地参与PICES年会和该组织的相关科研活动, 提升我国的参与度。

根据2004—2010年间的年会论文题录集所提取的数据来看 (图2) , 论文数量与参会人数呈正比关系, 即在参与年会人数较多的年份中, 提交的会议论文也较多。自2009年起的3年里, 首次发表论文的人数基本上和当年在会上提交论文的人员数量相当。这说明了与会人员的实际参会质量保持平稳, 即提交论文人员占所有参会人员的比例比较稳定。

图2还表现了2004—2010年7年间中国参加PICES年会的发文情况。2002年和2008年, PICES年会分别在中国的青岛和大连举行。如本图, 2008年中国提交的论文数量同比有显著提高。而除去在中国举办年会的其他几年里, 中国所提交的会议论文整体呈增长趋势与 “年会论文数量整体状况”所展现的情况基本一致。说明随着PICES组织的不断发展, 中国也逐渐较多地参与PICES所组织的年会活动, 并且明显可见, 在中国举办PICES年会可极大地促进中国对该组织活动的参与度。

从年会论文作者的数量来看 (图3) , 较2004—2006年, 2007—2010年间年会论文作者数量略有增加趋势, 超过了250人, 说明年会的影响力有增加的趋势。从论文作者的构成来看, 首次提交论文作者的数量出现明显的下降趋势, 而随着年会的逐年召开, 往年发表过论文的作者数逐年增加, 2010年已经接近首次发表论文作者的数量, 这说明了PICES年会的参会人员具有较高的“回头率”, 即参加过年会, 并提交过论文的人员, 能保持一定比率继续参与年会并提交论文。体现了PICES对于参会者的吸引力在逐年提高, 参与人员逐年稳定的发展特征。

数据自2004年开始采集, 因此该年提交年会论文者视为首次提交论文人员.

3.3国家发文量分析

虽然, PICES组织的年会活动是开放式的, 但是6个成员国发表论文的数量仍然占据绝对优势地位 (图4) 。2004—2010年间, 在发文量排名前10的国家中, PICES 6个成员国发表的论文总量为1 733篇, 占总论文数量1 857篇的93.32%。从发表论文的数量来看, 美国与日本分别占据了第一、第二位, 分别为532篇与431篇, 占总论文数量的28.65%与23.21%, 排在第三、四、五位的分别为俄罗斯、加拿大与韩国, 中国在7年间仅发表了154篇论文, 占总论文数量的8.29%, 位居在6个成员国的最后一位。

如图5, 从时间上看, 美国发表年会论文的年度变化趋势与PICES年会论文的相关性较高, 高参与度保证了美国对PICES走向的影响力。值得注意的是, 除PICES 6个成员国之外的国家, 如挪威、英国、澳大利亚和德国, 虽不属北太平洋沿岸国家, 仍积极参与了PICES的年会活动并提交会议论文。根据收集到的数据, 分别为挪威18篇, 英国13篇, 澳大利亚12篇, 德国12篇, 可见西方海洋科学较发达的国家对于国际海洋组织仍保持着一定的参与度。

从一定程度上讲, 科研论文的发表主要取决于研究内容的前沿与深度, 我国发表论文较少, 固然有语言、制度方面的问题, 但更关键的可能是, 由于我国科研起步较晚, 经费资助有限, 研究主要集中在国家的内部, 尚未成为国际性的研究强国。就渔业而言, 作为世界上绝对的渔业生产、贸易与消费大国, 渔业科研的低水平与产业的高速发展明显不协调。

3.4发文机构

如表3所示, PICES年会上提交论文排名前10的研究机构是:美国国家海洋与大气局、日本水产综合研究中心、加拿大渔业与海洋部、日本北海道大学、俄罗斯科学院、中国国家海洋局、韩国国立水产科学院、美国俄勒冈州立大学、日本东京大学、韩国釜庆国立大学。

从国家分布上来看, 这10个机构中有3个日本的, 2个美国的, 2个俄罗斯的, 中国、加拿大、俄罗斯各有1个。然而, 加拿大和俄罗斯虽然同样只有一个单位提交论文, 但数量位居前10, 这两个单位排名在中国国家海洋局之前;PICES六成员国里, 虽然韩国发表论文最多的单位-韩国国立水产科学院排名次于中国国家海洋局, 但韩国共有2所单位跻身前10名, 即参加年会提交论文排名前十的机构里, 韩国发表论文的总量大于中国机构所发表的论文数。

为体现PICES年会近年来主要参与机构的研究现状, 文章分析了2008—2010年PICES年会论文量排名前10的机构 (表4) , 以期与表3中的整体特征进行对比。结果发现, 在过去3年里, 美国发文量较多的研究机构已经增加为3所, 而日本则由3所减少为2所, 中国的排名也由第六位上升一位, 由此可见, 美国对PICES年会的影响又增加的特征, 中国国家海洋局对PICES年会的参与度也有所提高。

就中国而言, 2004—2010年间, 中国参与PICES年会共提交会议论文167篇, 最多的前5个机构分别是:国家海洋局, 中国海洋大学, 中国科学院, 香港科技大学, 中国水产科学研究院 (表5) 。根据中国参与PICES年会的情况, 可以看出, 国家海洋局在PICES年会上所发表的论文遥遥领先于其他机构, 占到提交论文总量的56.29%。领先位于第二的中国海洋大学约41个百分点。由此可见, 以海洋等为主要科研内容的研究机构和高校是PICES年会上提交论文较多的单位。

4结论与政策启示

4.1结论与讨论

本文对PICES的发展历程及其组织形式进行了简单介绍, 并利用TDA软件对PICES年会论文数据对近年来PICES的发展趋向进行了归纳分析, 结果表明:

(1) 1992年PICES成立以来, 其影响范围与程度不断增加, 美国与日本成为其主要的影响成员国, 尤其是美国, 中国虽然是六大成员国之一, 但对PICES的参与度还较低, 影响程度有限, 这与世界第一渔业大国的地位不相称。

(2) 中国在PICES中的作用。中国作为PICES组织的成员国, 自该组织1992年成立以来, 一直积极参与PICES组织的各类活动。在我国, 海洋科学作为国家海洋局科研工作的重要组成部分, 受到了各级的高度重视。为拓展科研活动的广度及深度, 提高我国在国际海洋科学组织中的话语权和影响力, 国家海洋局等单位积极派员参加PICES年会, 并参加了PICES的相关工作组的研究工作, 在PICES年会上发表重要论文, 为推动PICES的发展起到了重要的作用。

2002以来, 我国共有371人次参加了年会的各项活动。特别是2006年以来, 我国每年都有30人以上参加了PICES的活动。近年来, 在所有参与PICES年会单位中, 国家海洋局系统单位及高校系统参与的比例逐年较高。为提高我国在国际海洋组织中的话语权, 涉海单位应积极参加PICES组织的各类活动。

(3) 2002年以前, 中国水产科学研究院黄海水产研究所等单位很好地利用了PICES的科学计划, 在海洋生态系统动力学等领域的研究中发挥了关键作用。但是由于2002年以后PICES研究的重点逐步转移到海洋气候变化方面, 关注的热点基本聚焦于气候变化、气温、海洋生态系统、气候变异、海洋捕捞、海水养殖和碳循环等问题, 这与PICES的工作目标紧密相连, 但农业部系统单位参加PICES活动的人数在中方专家中所占的比例不高。由此可见, PICES今后的研究热点仍将为北太平洋海洋地区大尺度的重大国际海洋环境问题。

4.2主要的政策启示与建议

(1) 对参加PICES必要性的认识。

《北太平洋海洋科学组织公约》指出, 各成员国承认有必要促进对北太平洋及其各种过程、生物资源与海洋特征的科学了解;认识到北太平洋海域辽阔, 在互利的基础上通过国际科学合作能更好地科学地了解该区域;希望建立一个适当的政府间组织以促进和便利科学合作, 避免重复努力;承认该组织的活动必须建立在国际海洋法有关海洋科学研究的原则基础之上。从科研角度看, 成立20年来, PICES在海洋生物资源、海洋生态系统、海洋环境等领域以及气候变化对北太平洋的影响等方面进行了大量的研究工作, 取得了丰硕的成果。国家海洋局、中国水产科学研究院黄海水产研究所等单位的专家参与了大量PICES项目的研究工作, 有效地促进国内相关领域研究水平的提高。从外交角度看, PICES也是维护我国海洋主权以及我国在北太平洋地区海洋生物资源权益的一个重要阵地。从政策角度看, 《国家中长期科技发展规划》 (2006-2020) 提出要鼓励我国有关机构加入国际组织、鼓励我国专家在国际组织中发挥更大的作用。因此, 尽管PICES的研究方向已经发生了变化, 但从目前的情况看, 我国继续留在PICES还是有必要的。

(2) 如何利用PICES科学计划。

对于PICES的科学计划的利用问题, 应从以下两个方面考虑:① PICES的科研计划是由各成员国的专家提出的。各成员国的专家提出项目后, 由PICES科技局组织会议对专家提出的问题, 包括问题形成的原因、研究手段、可行性、预期结果等各方面的内容等进行分析。经过多次讨论研究, 进一步明确项目的研究目的和方向, 最终形成研究计划。因此, 我国可以将我们在海洋及渔业领域的问题提交PICES, 利用PICES的资源和平台, 请各国专家进行论证并参与研究, 协助我们解决问题并促进国内研究水平的提高。② 对于其他国家提出的研究问题, PICES也会推动我国在相关领域开展研究, 因此我国的研究资源和研究成果可能被其他成员国共享。因此, 利用好PICES科学计划的关键是必须有能力提出重要问题并引导项目的研究方向。

以FUTURE新科学计划为例。目前, PICES的总体科技计划是FUTURE计划。FUTURE是PICES新一轮科学计划的简称, 其全称为“了解和预测北太平洋海洋生态系统趋势、不确定性和响应项目 (Forecasting and Understanding Trends, Uncertainty and Response of North Pacific Marine Ecosystem) ”。FUTURE计划期望未来在生态系统对自然变化和人类活动的响应机制、预测能力和预测结果的不确定性估计以及有关知识和预测的有效利用3个方面取得进展。FUTURE计划的编写工作于2005年启动, 经过3年的认真准备, 于2008年1月正式发布。日本在该项目上的投入累计多达100万加元, 因此日本在参与该项目的执行过程中, 无论是在研究重点还是在参与人员等方面都有较大的话语权, 甚至能够在一定程度上影响课题研究的方向, 极大提高了该国在FUTURE项目乃至PICES组织中的话语权。而我国在对PICES组织捐款及执行各项目过程中的经费投入均处于6成员国中较低水平, 这严重影响了我国在PICES及类似国际组织中的参与度和话语权。

(3) 抓住在我国举办年会的机会, 提升我国对该组织的参与程度。

2002年和2008年, PICES组织在我国的青岛和大连分别召开了年会。从前文分析的数据可见, 这两年度不论年会的参与人数还是论文提交量均有显著幅度的增加。而由于因公出国名额的限制, 在其他PICES成员国所举办的年会, 我国的参与程度较其他5国则呈较低水平。因此认真筹备、组织在我国举办的PICES年会, 一则可增加相关人员对该组织的认识, 二则加深该组织对我国的了解, 增加中外在相关研究领域的交流与合作。

(4) 我国科学家应积极申请成为固定的PICES成员。

应要求我国各单位推荐正式成员时, 以中层干部以及业务骨干为主, 同时要求保证一定的参会次数 (比如5年至少参加3次或4次会议) 。正式成员要相对固定, 避免开一次会就推荐一批新的正式成员, 以此保证PICES参与人员的稳定性, 且对于参与人员而言, 避免重参加、轻参与。应极大鼓励在年会上提交论文, 并及时发表参会成果。

参考文献

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海洋科学数据 篇4

1集成内容

海洋综合调查获取的数据类型多种多样, 涵盖的学科范围也相当广泛。以广东省近海海洋综合调查与评价专项获取的原始数据为例, 数据类型既包括二维数据表、仪器自记录的原始数据集, 又包括文字班报、图形图像、视频影音等;涵盖的学科包括海洋水文、海洋气象、海洋生物、海洋化学、海洋底质、水深地形、海域使用、海洋经济、海洋统计、海洋综合管理等多个学科。

结合广东省近海海洋综合调查与评价实际, 将广东省近海海洋综合调查与评价数据集集成的具体内容概括为六大类, 在每大类数据集下又包含小类数据集。

(1) 近岸水体环境综合调查数据集, 包括:

水文、气象、生物、化学、底质等内容;

(2) 滨海湿地及其特色生态系统和珍稀濒危海洋动物调查数据集, 包括:

珊瑚礁生态系统、红树林生态系统、海草床生态系统和珍稀濒危海洋动物调查数据;

(3) 海域使用现状调查数据集, 包括:

海籍调查、海域使用基本情况、海域使用金征缴情况和海洋功能区划数据;

(4) 海洋灾害调查数据集, 包括:

海岸侵蚀灾害调查和赤潮灾害调查数据;

(5) 沿海地区社会经济调查数据集, 包括:

海洋经济、人口与城镇、社会经济调查数据;

(6) 近海海洋综合评价数据集, 包括:

环境容量、环境质量、滩涂围垦变迁、咸潮入侵规律、海洋污染灾害、海岸线利用现状、海岸线开发利用功能分区、渔业资源现状、潜在增养殖区、港口资源、海砂矿产资源、滨海潜在旅游区数据。

2集成方法

2.1总体思路

对于调查所获取的原始数据, 必须经过专业的甄别、加工整理后方能方便研究者和管理者所使用。对整个数据集成的总体思路如下。

(1) 按照不同资料来源进行资料收集, 并在资料收集过程中根据实施方案、任务合同书等依据性文件对所收集到的资料进行反复核查、反馈、再补充收集;

(2) 给收集到的资料编制统一的编号, 制作资料清单目录、进行立卷、归档、备份等, 保证原始资料的完整与安全;

(3) 对整理后的原始资料进行预处理, 包括合并或重新划分数据集、代码添加或转换、经纬度和时间记录形式检查与修改、调查项名称和计算单位检查与修改等;

(4) 对预处理后的数据集进行数据分析, 对于目前已经具备比较成熟的标准数据记录格式的数据, 按照标准数据格式进行标准化与质量控制规范进行处理, 形成标准化数据集, 对于暂无标准化数据记录格式的数据, 按照相关的专业规范进行格式编制、数据整编、质量控制, 最终形成标准化数据集、数据库文件及相关说明。

2.2主要步骤

2.2.1 制定统一的数据技术标准

制定统一的数据标准是数据集成、信息共享、与业务协同的前提[1]。有了统一的技术标准作为依据, 数据集成的过程就可以遵循一致的数据标准, 不同学科、类别的数据就可以做到数据含义和格式的一致性。针对不同数据的不同特点, 编制相关技术标准, 包括术语标准、数据元标准、信息分类编码标准和数据交换标准等[2]。在广东省近海海洋综合调查与评价数据集中编制了标准数据集记录格式、基础数据库标准与综合数据库标准、公共代码表 (调查单位、调查船、调查项目、密级代码) 、标准数据集命名方法、元数据标准等, 以便于使用者在使用数据时只用一套标准便可遍历整个集成数据成果。

2.2.2 制定统一的数据制作流程

为实现集成数据的科学、高效管理, 保证集成后的数据信息一致性、兼容性、完整性和准确性, 数据的集成过程需遵守一定的原则和规则[3]。结合实际, 广东省近海海洋综合调查与评价数据集成的流程如下。

(1) 数据预处理。根据汇交的航次报告、实施计划、研究报告等素材, 核对资料的真实性、完整性和可靠性。核实数据集中调查单位、调查船、断面号等内容是否齐全、检查格式是否符合汇交格式要求。对有异议或者不符合要求的数据, 需与数据源单位相关人员沟通, 解除疑惑或令其整改后重新汇交。

(2) 格式转换。按照有关数据标准记录格式进行格式转换, 在格式转换过程中将“调查单位”“调查海区”“调查船”“调查项目”等按照公共代码表转换为代码。

(3) 质量控制。选择适合的质量控制参数, 编制相关质量控制软件, 对转换后的标准格式数据进行质量控制或进行人工、人-机交互的质量控制。发现错误数据进行修正, 对可疑数据加注质量符, 生成质控后标准数据集。

(4) 标准数据集命名。按照数据集标准文件命名方法对质量后数据进行文件的标准重命名。

(5) 统计数据集时空范围, 进行数据集站次数、数据量统计, 编写数据集元数据, 完成元数据文档的编写。

(6) 编写资料处理记录与资料处理报告, 由同专业的人员进行交叉审核, 最后经专业审核通过后方可完成数据集集成制作。

2.2.3 制定合理的质量管理体系

数据的质量是数据的生命, 是保证数据是否可用的重要措施。制定合理的数据管理措施, 通过控制数据集成过程控制数据集成成果是一个有效的措施。质量管理体系的建立包含建立体系文件、执行现行有效的标准、确保量值的溯源性、提高人员素质及提供符合要求的环境和设施等内容[4]。

在广东省近海海洋综合调查与评价数据集成过程中, 通过执行国家海洋信息现有的质量管理体系认证标准, 填写质量认证的相关表格。包括集成过程中的实施方案和评审表、会议记录表、数据资料收集记录表, 数据资料交接记录表, 资料质量控制表, 资料处理记录表、海洋资料处理报告等, 各项记录表都严格经过审核, 通过控制数据集成的过程控制数据集成的成果。

2.2.4 数据处理质量控制

各类数据的质量控制方案是根据具体数据的属性与其变化特征及各要素之间的制约关系而制定, 经过计算机软件反复试验, 并与人工审查结果相比较[5]。在广东省908综合调查与评价数据集集成的数据质量控制中, 对海洋水文、海洋气象、海洋生物、海洋化学、海洋底质等海洋环境基础数据进行了各数据要素的质量控制[6,7,8,9,10]。采用的主要方法包括:合理性检验、范围检验、尖峰检验、代码检验、梯度检验、良好率百分比检验、图形检验等方法, 编制了质量控制程序软件, 进行数据的自动质量控制, 或采用人工审核、人-机交互等多种方式对原始数据进行质量控制, 质控后对质控的要素标注质量控制符, 给后续用户利用该数据时提供参考。

2.2.5 制定元数据标准, 提取元数据

数据集集成的最终目的是供不同用户所使用, 在数据使用过程中, 元数据发挥了重要的作用。元数据最本质、最抽象的定义为“说明数据的数据”, 在不同的领域有广泛的应用[11]。元数据标准可分为核心元数据标准和特定功能的元数据标准[12]。在广东省近海海洋综合调查与评价数据集成过程中采用核心元数据标准。用户通过浏览核心元数据, 可基本了解数据的来源、时空分布、要素、数据量及数据处理、联系方式等基本信息。用户使用集成数据集时, 首先浏览元数据信息, 根据元数据信息, 找出自己最感兴趣的数据, 进而进一步获得成果数据。

根据不同级别的数据集编制相应的元数据。本例中提取的元数据核心内容包括:

(1) 实体集信息, 具体内容为元数据名称、元数据创建日期、负责单位、电话、联系人。

(2) 标志信息, 具体内容为数据集名称、数据集创建日期、表示方式、数据集摘要、关键词、数据集联系单位、联系人、联系方式、数据集维护和更新频率、数据集格式及说明、数据集安全级别、语种、字符集、时间采样间隔、数据集类别名称、时空范围、站次数、数据量。

(3) 内容信息, 具体内容为资源域、要素名称。

(4) 分发信息, 具体内容为分发单位、联系人、联系方式、分发格式。

(5) 数据质量信息, 具体内容为数据志说明、数据处理人、处理人联系方式、数据处理步骤、数据源负责人、数据源联系信息。

(6) 参考系统信息, 具体内容为水深参照系统、投影参数等[13]。

2.3制作光盘数据产品

为方便集成后的成果数据使用, 将所有集成后的成果数据集成到数据光盘中, 编制原始数据清单、标准化数据集清单, 实现清单与数据的联动, 实现元数据与原始数据的联动, 即通过数据清单和元数据可以直接浏览原始数据, 实现元数据导航下的数据查询检索, 方便用户的使用。

通过以上原理和方法对调查数据集进行集成, 集成后的数据集不再仅仅是单一的数据文件, 而是在统一技术标准下、具有统一标准格式、统一标准命名、并配有数据源说明、处理过程说明及经过质量控制后的标准数据集。

3结束语

海洋科学数据 篇5

科技投入水平的提高将促进经济增长已成为学者的共识[2,3,4],国内外很多学者对二者的关系进行了定量研究。Sakurai[5]、Jaffe[6,7]认为R&D投入不仅会促进本产业的技术进步,而且有助于其它产业劳动生产率的提高,从而提升经济体的生产率水平。Dominique分析了16个OECD成员国的企业R&D经费、公共部门R&D经费和国外R&D经费对产出增长的影响[8]。国内的学者采用不同样本区间的数据对我国科技投入与经济增长的关系进行了大量的实证研究,可以分为三类:一类是采用对生产函数模型进行分解,回归科技投入与经济增长之间的关系,代表性的有姚洋[9]、李兵[10]等的研究;第二类是运用协整理论和Granger因果检验研究科技投入增长率与经济增长率之间的长期均衡关系,如王凯[11]、朱春奎[2]等的研究;第三类是采用随机生产前沿函数分析科技投入的有效性,如许冶[13]、吴和勇[14]、张前荣[15]等的研究。无论采用哪一种方法,研究者的结论基本一致,科技投入与经济增长有显著的正相关关系,只是由于采用的模型和样本区间不同,得出的相关程度也不同。除宏观层面研究外,我国学者还对具体行业科技投入与行业发展进行了研究,如制造业[16]、工业企业[17]等;有关海洋科技的研究主要集中在各地区海洋科技竞争力的比较,代表性的有刘娟[18]、曹先珂[19]、伍业锋[20]、殷克东[21]的研究。但是海洋产业科技投入与海洋经济增长的研究比较少见,尚未见到规范的实证研究。

发达的东部沿海地区都把发展海洋经济作为地区经济发展的重要战略举措。本文要回答的问题是,海洋科技投入对海洋经济增长之间的关系如何?海洋科技投入对经济增长的促进作用究竟有多大?本文结构安排如下,第一部分为模型的设定与说明;第二部分报告海洋科技投入与经济增长关系的计量结果与分析;第三部分总结本文的研究结论与进一步研究的问题。

1 模型的设定与数据说明

1.1 模型设定

对柯布-道格拉斯生产函数进行拓展,将科技投入作为除劳动和资本外的另一投入品,生产函数为柯布-道格拉斯函数:

在此模型中,Y表示产出,K表示资本,L表示劳动。资本投入有两种用途:一是用来生产最终产品,二是提供最终产品的中间投入————科技成果。KF和KT分别表示固定资本的生产总额和科技投入额。对(1)式两边分别取对数:

由于对各时间序列取对数后不影响变量之间的关系,而且对经济时间序列取对数后可以避免模型的异方差,因此对指标的原始数据都取其自然对数,建立双对数模型进行计量检验;同时,单纯的时间序列分析和横截面分析没有控制异质性,估计通常是有偏的,而且,我国沿海地区包括11个省份,为了考虑各地区海洋经济发展的异质性,我们采用了面板数据模型。因为面板数据包含的信息量更大,降低了变量间共线性的可能性,增加了自由度和估计的有效性。具体的计量模型如下:

其中,lnyit是地区i在第t年海洋经济总量的自然对数值,是本模型的被解释变量。ln Kit是地区i在第t年固定资产投资的自然对数,代表的是海洋经济资本投入情况。ln Lit是地区i在第t年主要海洋产业从业人员的自然对数。ln Tit是地区i在第t年海洋科技投入的自然对数,反映海洋科技资金投入水平。一般而言,海洋科技政策的直接资金投入水平越高,对海洋经济增长的推动越大,因此,预期的模型回归系数的符号为正。

1.2 海洋科技投入代理变量的说明

在现有的研究文献中,一般把财政投入或财政投入比例作为科技投入的代理变量,但是,海洋产业是多个产业的复合体,依据国标GB/T 20794—2006的解释,海洋经济是开发、利用和保护海洋的各类产业活动以及与之相关联活动的总和,包括海洋产业和海洋相关产业两大类。其中海洋产业分为22大类,海洋相关产业分为7个大类,共涉及《国民经济行业分类》中的20个门类,76个大类,183个中类和330个小类。显然,现有的统计制度不能支持这样的细分统计数据。

政府海洋科技投入分为政府直接财政资金拨付和以科研项目为载体的科技投入。根据现行科研管理体制,海洋科技创新政府投入的资金审批权分散在各涉海行政管理部门。尽管我国科研管理体制改革已进行了多年,涉海科研机构及高校的单位属性是事业单位,其管理权隶属于涉海政府部门,即使目前成为独立核算的法人实体,但是仍与政府部门保持着千丝万缕的联系。随着市场体制改革的深入,涉海的非国有企业日渐增多,由于关系、人情、科技实力等因素,很难受益于来自政府部门直接投入的各类科研资金,他们在科技创新方面收益更多的是公共科技政策领域。基于上述理解,我们可以得知,涉海科研机构获得科研资助的比例最高,企业受惠科技政策的主要来源是非涉海管理部门的金融支持。非国有企业通过与高校、科研机构的合作,在科研项目资金可以分一杯羹,但是,相比涉海科研机构、高校及国有企业,获得资金支持的比例低很多。对于这一点,我们在海洋科技投入的直接产出———海洋科技成果的拥有主体的分析中得到验证。本研究采用国内专利授予数量来衡量科技投入的产出,选择这个指标的原因主要基于两点:随着中国专利保护制度的不断健全和完善,越来越多的科研人员选择以申请专利的形式对其研究成果进行保护,因此专利申请数量有着较强的代表性;其次,在各种研发数据中,专利数据较为全面和比较容易取得。分析专利数据得知,2000年以来海洋科技专利的授予单位70%是涉海科研机构及高校。综上所述,可以把政府科研资金的载体科研项目作为投入品从总投资中分离出来,并用课题数量来衡量科技投入的多寡,将海洋科技投入项目作为科技投入代理变量。

1.3 数据来源

本文选取全国11个沿海省、直辖市和自治区2000—2008年的面板数据。本文数据选自历年《中国统计年鉴》、《中国劳动统计年鉴》、《中国海洋统计年鉴》、《中国海洋经济公报》、《各地区统计年鉴》,数据跨度为2000—2008年。考虑到估计模型的真实性,需要剔除价格因素对时间序列的影响造成数据的不可比性,模型中的产出及固定资本投入均以2000年为基期进行了换算。

2 模型的估计与检验

2.1 面板变量的平稳性检验

板单位根检验特殊的困难是既要考虑横截面的异质性,又要形成一个具有较高“势”(power)的检验统计量。自Levin与Lin[22,23]和Quah[24]等人开创性的研究之后,有关面板单位根检验方法的研究得到了迅速的发展。为使结论具有稳健性,本文面板框架下采用了Breitung检验[25]、LLC检验[26]、Fisher类型检验[27]进行协整检验。检验的结果表明,所有的检验统计量在5%的显著性水平下拒绝“不存在协整关系”的原假设,这就充分地表明非平稳时间序列Y、KF、L、KT之间存在着协整关系。

2.2 数据分析结果

对于静态的面板数据估计方法,主要有固定效应和随机效应模型。本文对模型(3)式分别采用两种不同的估计模型,估计结果见表1所示。

从表1可以看出,两个模型的估计系数均在5%的水平下显著,固定效应模型和随机效应模型的拟合度均超过0.9。进行Hausman检验,以了解固定效应和随机效应两种方法所得的系数是否存在显著性差异。零假设是不存在显著性差异,经验分析结果拒绝零假设,并且在1%的显著水平下接受固定效应模型估计结果。

注:*p<.05;**p<.01;***p<.001

进一步地,我们消除时间趋势因素的影响,采用广义最小二乘法(GLS)进行了固定效应模型,并进行了截面异方差、序列相关的检验,估计结果见表2所示。

从表2可以看出,固定资产投资、科技投入及劳动力的弹性系数均为正数,与最初的预计符号相符,并且均在1%的显著水平下显著,其中:固定资产投资的弹性最大,为0.658,其次是科技投入的弹性系数,为0.171;弹性系数最小的是劳动力,小于0.1。

3 结论及讨论

进入新世纪以来,海洋经济在国民经济中的比重逐渐增加,沿海地区均把发展海洋经济作为地区经济发展的重要举措。本文实证分析了2000—2008年我国沿海地区海洋经济科技投入对海洋经济增长的贡献,结论如下:

固定资产投资对沿海地区海洋经济增长具有显著的正向推动作用,固定资产存量投资每增长1%,可以促进经济增长0.65%;劳动力增长与海洋经济增长之间呈现出弱正相关关系,劳动投入每增长1%,可以促进海洋经济增长0.097%。这说明,我国海洋经济增长主要是依赖于投资驱动。在此研究关注的中心问题是科技投入对海洋经济增长的影响作用,分析结果显示,海洋科技投入每增长1%,可促进海洋经济增长0.17%,是劳动力投入要素贡献率的2倍。

具体分析,海洋科技投入对海洋经济增长产生影响不高的主要原因有以下三个方面:第一,从我国海洋经济所涵盖的产业组成来看,劳动密集型产业产值如海洋渔业、海洋船舶业占的份额比较大,这些产业对就业的吸纳力很强但是增长率较低,对科技投入的敏感度不高,而现有的海洋科技投入主要集中在这些产业,因此海洋科技投入对整个海洋经济增长的贡献率不高。第二,海洋经济的增长主要依赖于固定资产投资拉动,说明我国海洋经济增长方式仍是粗放型增长。粗放型增长模式的主要特点是重复性低水平建设,这意味着产业的技术结构趋同,科技投入难以彻底改造传统产业。而且,我国海洋经济中海洋产业的前后向联系关系较弱,传统产业与新兴产业的关联度不高,占海洋经济份额较少的海洋高新技术产业对相关联动产业的带动力不强。第三,我国海洋科技政策投入对象主要是高校及科研机构,虽然提升了海洋科技成果的层次和海洋科技成果的数量,但是,海洋科技成果转化为生产力的机制并不是很畅通,持有海洋科技成果的是科研机构,需求方是海洋企业,由于成果交易的市场机制不完善,因此,海洋科技成果的转化率不高。也就是说,海洋科技成果只是潜在的生产力,成为现实的生产力会有时滞效应。

促进海洋经济可持续增长、海洋社会发展是海洋科技投入的根本目标。政府应加大海洋科技投入力度,考虑海洋科技政策的重点领域和海洋经济发展的实际,将政府海洋科技投入与海洋产业结构升级优化结合起来,引导多渠道、多元化投资增加海洋科技成果产出,促进海洋科技成果转化,使海洋科技投入对海洋经济增长发挥更多的正面效应,为海洋经济可持续发展提供智力支持。

摘要：海洋经济的快速增长与海洋科技投入的大幅度增加密不可分。采用C-D生产函数拓展模型,对2000—2008年沿海地区的面板数据进行实证分析,结果表明,政府海洋科技投入对海洋经济增长具有显著的正向效应,其弹性系数约为劳动力的增长弹性系数的2倍,二者均小于固定资产投资的弹性系数。

欧洲海洋数据管理网络及服务 篇6

因此, 在集成现有局地和区域海洋观测系统的基础上, 欧洲制订了整个欧洲的海洋发展战略计划, 发展了欧洲海洋观测和数据管理共享信息网络sea data net等综合的海洋数据和信息系统, 对欧洲立体海洋环境观测系统获取的数据进行有效存储、管理、分析、处理和共享, 以满足社会发展、经济建设、环境预报、资源可持续利用、国家安全、公共健康等方面对长期、连续、实时海洋环境数据和信息的需求。

1欧洲海洋观测系统

欧洲的海洋观测系统是分散的。在欧洲各沿海国家内, 分布着政府机构和私人工业的600多个科学数据收集实验室。他们通过船载传感器、潜水设备、固定或漂流平台、飞机、卫星等手段收集数据, 用以观测物理海洋、地球物理、地质、生物、化学等参数。欧洲的海洋观测系统又是集中的。它是全球海洋观测体系的重要组成部分。欧洲的主要海洋区域, 如北极、大西洋、波罗的海、地中海和黑海以及北美和亚得里亚海都具有各自鲜明的特征, 也都有各自的区域海洋观测系统, 如西北大陆架业务化海洋学系统 (NOOS) 、波罗的海业务化海洋学系统 (BOOS) 等[2]。另外, 欧洲的海岸线蜿蜒曲折, 破碎复杂, 各国还建立了许多局地海岸带监测系统, 以便为海岸线资源的监测和管理提供支持。

2欧洲的数据管理网络

海洋数据的获取对于众多的海洋研究领域具有重要的意义, 海洋防灾减灾、海洋工程开发、海洋环境保护、气候变化预测、海洋国防安全等都离不开海洋数据。

欧洲在先进观测系统的基础上, 建立了较为全面的数据信息管理和服务网络, 并将它们在互联网上公开发布。通过使用人性化简单快捷的可视化用户界面, 让来自不同背景的、无论是否具有处理复杂元数据库经验的用户来提取所需要的信息, 这些措施有效保证了对海洋学相关数据和信息的轻松访问。这种便利的访问和获取方式将确保网络的使用并不仅仅局限于业务海洋学中心和机构。学者及来自各界的科学家和企业家将能够找到各种欧洲海洋观测系统和数据相关的信息, 例如观测站点/设备, 观测数据要素、测量精度、时空分布及观测数据所有者等特征信息。

2.1欧洲海洋数据和信息管理网络

欧盟发起的海洋搜索 (sea-search) 计划聚集了来自30个欧洲沿海国家的33个研究所/中心, 在不同的海洋数据和信息的管理和附加服务方面具有丰富的专业经验[3]。数据的学科范围包括物理海洋学、海洋生物、海洋化学、水动力学。另外, 这些中心在各自的国家局扮演海洋数据和信息的国家资料中心或联络点的角色。它们是国家的中心节点, 与其他的组织相连接, 积极参与海洋研究和海洋环境管理活动;因此, 负责监测和检查国家海洋研究活动和海洋数据流。大部分的合作伙伴也加入了IOC-IODE系统的国家海洋学数据中心。

这些成员机构也参与了很多国家级和国际级别的海洋研究计划, 包括一大批的欧盟委员会[4]。

sea data net已联合开放数字资源库, 对来自海洋船队, 新型自动观测系统和空间传感器的数据、信息、产品和知识, 进行管理、访问和共享[5]。通过使用通信和信息技术的新发展和标准, 现场和卫星海洋数据平台正在作为一个独特的虚拟数据中心提供元数据、数据和产品。sea data net的各国合作伙伴将确保数据的归档和保存, 以便它们被用于新的研究, 保护不可能被重复创建的独特观测数据, 提高供研究项目及海洋环境管理和教育、历史以及其他用途的数据的可用性。sea data net还涵盖了以数据为基础的研究所强调的重要信任问题:安全性、保密性、所有权、保证来源、真实性, 以及数据质量和元数据。标准的制定及其在通信和数据、元数据和产品质量保证问题方面的应用, 为综合数据集提供了可通过评估的质量。

sea data net采用分布式网络方法对其数据资源实现综合协调的概述和访问, 即通过制定和实施通用数据索引 (CDI) 服务来为用户提供了跨越整个欧洲的不同数据中心的海洋数据的可用性和地域分布等详尽信息。CDI为单个的数据集 (如样本、时间序列、剖面图、轨迹等) 提供了基于ISO19115的指数 (元数据库) , 并提供了一个独特的在线数据访问接口。

sea data net同时还提供数据产品服务, 其产品设计的目的是验证和综合有关海洋状态和健康监测的多学科数据集。区域涉及北极地区、北大西洋地区、波罗的海、地中海、北海等区域;主要变量包括热量和盐度、海平面、海流, 还包括海洋生物资源及生态系统的相关变量, 如营养盐和溶解氧等。

区域sea data net产品已通过这个项目的框架开发了专用的网络界面——Ocean Browser并向公众访问开放。通过这个网络界面可查看水平断面和任意垂直剖面。图形可以导出为各种格式, 包括PNG, EPS SVG和KML, 还可下载NetCDF格式的整个数据产品或使用OPeNDAP下载一个子集。

sea data net开发的基本型产品主要是环境参数的网格场, 用于估算其平均值、季节变化及年际趋势。分析场使得sea data net数据中心能够进行质量比对检查和其余离群值的检测。这些产品被科研团队广泛使用, 如模型初始化和新的观测地点的优化选取等。同时, 一批面向非专业人士的高层次产品也将被发布, 以实现贡献于国际气候变化与可预测性研究计划 (CLIVAR) 和海洋生物地球化学和海洋生态系统综合研究计划 (IMBER) 等重大国际项目、为Argo/Coriolis、My-Ocean、MFS/MOON等实时/业务项目提供补充产品等目标。

用于分析的算法在优先级参数、时间和空间尺度和现有的程序方面, 充分考虑了在不同海洋区域的特殊环境条件和需要。不同区域产品之间的一致性问题, 由逆变模型分析进行的交叉检查来确保, 并且通过参考DIVA图形软件专家和国际专家来实现。目前的工作主要为进一步提高产品的可视化服务:用户将能够从产品目录中搜索到数据产品, 然后在地图中查看以及下载产品。目录和地图查看服务正在与My-Ocean合作, 根据INSPIRE和OGC标准进行开发[6]。

在元数据服务方面, 欧洲海洋机构目录 (EDMO) 、欧洲海洋环境数据集目录 (EDMED) 、欧洲海洋环境研究项目目录 (EDMERP) 、航次总结报告 (CSR) 、欧洲海洋观测系统目录 (EDIOS) 等5个欧元数据服务, 给出了欧洲的海洋组织和他们在海洋研究项目、大型数据集管理, 以及调查船和监测计划获取的欧洲海洋和全球海洋数据方面的概要。这些目录由各国协同编制, 由sea data net合作伙伴整理。每个目录都有各自的来源, 然而sea data net已将所有目录在使用语法、语义和工具上进行了统一。下面分别介绍sea data net的5个元数据目录[7]。

2.2.1 欧洲海洋环境研究计划目录

欧洲海洋环境研究计划目录 (european directory of marine environmental research projects, EDMERP) 涵盖了海洋气象、物理海洋、化学和生物海洋学、沉积学、海洋生物学和渔业、环境质量、沿海和河口研究, 以及海洋地质与地球物理等学科范围广泛的研究项目。在EDMERP编目中的研究计划是根据其题名或最关键内容的摘要而排列的[8]。其主要目标是支持用户在整个欧洲范围内寻找其感兴趣的研究活动, 使他们能够与计划的科研管理人员联系, 并访问项目成果, 如数据、模型、出版物等。数据库具有许多实用功能, 例如确定沿海和河口的研究项目, 包括它们的数据收集活动, 确定灰色文献 (grey literature) 等。

EDMERP由欧盟海洋搜索 (EU sea-search) 项目发起。欧盟sea data net是其后续计划, 参加sea data net的成员国覆盖了所有35个欧洲国家。此外, EDMERP最近完成了一次重大升级:EDMERP用户界面和在线内容管理系统已经升级到第二版 (V2) , 这将更好地衔接其他sea data net目录, 并使用已被引入sea data net的通用词汇。

用户可以查询和浏览EDMERP目录, 还可以指定搜索条件的组合。由此生成的与查询匹配的结果将出现在一个浏览列表中, 清晰显示所选的个数, 并允许在列出的结果之间跳跃浏览。此浏览列表可按一些关键要素排序, 也可查看每个条目更多的细节, 用户可以从一个项目跳到另一个。所涉及的组织和国家机构名称均设置了超链接, 以链接到欧洲海洋组织目录 (EDMO) 所提供的具体组织的完整地址和描述介绍。

EDMERP条目的汇编和维护由sea data net网络的参与伙伴进行协调, 它们与各自国家的机构联系和沟通, 确保收集到重要的海洋研究计划的最新信息以及有关合作伙伴机构的地址和相关配置文件。NODC通过位于荷兰的机构来协调EDMERP的维护。这是通过一个专门的网上EDMERP内容管理系统 (CMS) 实现的。NODC可以为该国机构设置子账户, 使其可以拥有自己的登录信息, 因此, 各机构可以添加和编辑自己的计划记录。然而, NODC负责验证由当地机构执行的所有修改和新建条目, 然后再通过EDMERP用户界面提供给用户。

另外, 研究机构可以通过XML文件交换提供新条目和现有的条目的修改。因此, 已经开发了一个新的适合单机使用的录入工具——MIKADO。本着与sea data net和NODC内的其他元数据库标准化和统一化的目的, EDMERP V1 XML架构和XML交换格式已使用ISO19115元数据标准的标签来制定。 EDMERP XML格式使用了通用词汇 (common vocabularies) , 该通用词汇是在sea data net计划内发起建立的, 通过网络服务和用户客户端保持业务运行。通过使用ISO标签和通用词汇, 确保了与其他元数据库之间的互操作性。MIKADO工具可兼容修订后的CSR V1的XML格式, 并使用sea data net通用词汇。

2.2.2 航次总结报告

航次总结报告 (cruise summary reports, CSR, 旧称ROSCOPs) 是记录和汇报航次调查或海上现场实验的常用手段[9]。传统上, 首席科学家有义务在航次结束两星期内向其国家海洋学数据中心 (NODC) 提交一份航次总结报告。通过此报告给出海上测量和所采集的样本的第一级目录清单。

在欧盟Sea-Search项目范围内, 德国海洋局 (Deutsches Ozeanographisches Datenzentrum, DOD) 已经安装了一个创新的基础设施, 以简化录入和更新航次总结报告 (CSRONLINE) 的流程, 并通过互联网搜索和提交航次总结报告 (CSRRETRIEVAL) 。作为其后续项目sea data net的一部分, 覆盖范围扩大到了参加sea data net的所有35个国家。目前正在进行的一个重大的升级是:CSR用户界面和维护系统已经升级到第一版 (V1) , 与其他sea data net目录更加一致, 并使用了为sea data net介绍的通用词汇。

目前, CSR数据库涵盖了从1873年直到今天, 来自欧洲30个沿海国家覆盖欧洲海域和全球海洋的超过37万条航次信息。其中也包括来自欧洲国家历史的CSR, 从国际海洋勘探理事会 (ICES) 数据库加载的1960年之后的航次总结报告。

CSR的汇编和维护由sea data net网络成员负责协调, 他们与各自国家的首席科学家沟通并且提交其CSR报表。NODC是荷兰的责任机构, 协调和指导NODC成员机构整理和维护全国的CSR条目。这可以直接使用在线内容管理系统通过sea data net CSR数据库完成, 或者以CSR的形式提交给NODC, 然后NODC将传输XML格式的CSR更新至sea data net CSR数据库。

为了与sea data net和NODC内的其他元数据库标准化和统一化, 使用ISO19115元数据标准的标签制定了CSR V1 XML架构和XML交换格式。 CSR XML格式使用了sea data net发起的通用词汇, 它通过Web服务和用户客户端保持业务。通过ISO标签和通用词汇的使用, 与其他元数据库互操作性得到了确保。

作为sea data net项目的一部分, 输入工具也已经升级。已经开发了一个新的输入工具:MIKADO, 它适用于单机使用, 与修订后的CSR V1的XML格式兼容, 并使用sea data net常见通用词汇。

2.2.3 欧洲海洋环境数据库目录

欧洲海洋环境数据库目录 (European directory of marine environmental datasets, EDMED) 。由意大利国家海洋学和实验地球物理学研究所 (OGS) 维护的海洋资料库目录介绍了由意大利几个科学实验室收集的500多套意大利海洋数据和普遍关心的国际数据库。该目录清单包括物理海洋学、海洋化学、生物海洋学、海洋气象、水文、海洋生态和水下声学等学科[10]。

自21世纪初开始, 已在全球范围收集多目录记载的数据集。他们的描述信息包括:观测的参数、仪器、数据处理、地理区域和时间周期、可用性和协调中心及联络人。它们以各自的格式 (如数据库或文件、模拟记录、纸图、硬拷贝表格、生物样品等) 被引用。完整数据集目录位于服务器上 (http://nodc.ogs.trieste.it/cocoondataedme-search) 。

2.2.4 欧洲海洋机构指南

作为sea data net检索服务的一部分, 欧洲各国的国家海洋数据中心维护着许多的元数据库。对于每个目录, 重要的是具有海洋数据采集、处理和管理活动和研究项目所涉及组织的最新名称和地址。因此, 建立了欧洲海洋机构指南 (European directory of marine organisations, EDMO) , 以简化和有效一致的方式来管理这些地址和组织概况。

目前, EDMO列出并描述了超过1 000个研究院、数据保存中心、监测机构、政府和民间组织, 它们从事海洋和海洋科研活动和/或数据和信息管理或支持服务。

EDMO条目的汇编和维护, 由sea data net网络的国家海洋学数据中心 (NODCs) 协调, 他们与其所在国家的机构接触和沟通, 以收集信息确保这些机构的最新地址和信息。每个现有的元目录的维护工作被并入这些NODCs的国家收集活动中, 并已经实施新的手段和工作方法, 以支持协调的维护。NODCs可以通过网上内容管理系统 (CMS) 检查和更新国家组织的条目。

2.2.5 欧洲海洋观测系统目录计划

欧洲海洋观测系统目录 (European directory of the initial ocean-observing systems, EDIOS) 是一个基于互联网的欧洲海洋观测、测量和监测系统的检索目录, 是欧洲全球海洋观测系统 (EuroGOOS) 的倡议之一, 由欧洲委员会研究总局共同出资开发。该目录包含元数据, 即位置、测量参数、频率、数据的可用性、仪器的技术信息、负责机构以及数据持有机构的链接等信息[11]。EDIOS目录的定期更新, 确保大多数欧洲进行连续观测的海洋观测系统的最新信息。该目录是EuroGOOS全面实施的先决条件, 它实现了对欧洲业务模式的可用数据进行连续分析, 从而能够优化仪器的布放、采样策略及分类设计;基于EDIOS可访问数据及其包括的海洋观测系统, 将海洋观测设置为欧洲标准, 并帮助定义欧洲海洋观测系统。

EDIOS有如下几个目标:① 收集目前在波罗的海、东北大西洋 (包括西北部的欧洲陆架) 、地中海的所有欧洲海洋观测站点/设备 (站、断面、重复样品、浮标、平台等) 获取的信息, 包括其地理位置、技术特点、观测的频率, 并将这些信息传输到一个可查询的数据库 (目录) 。② 通过对使用中的海洋观测站点/设备进行分类来定义欧洲海洋观测系统。③ 创建一个可视化用户界面 (用户参与) , 以方便各种潜在用户访问本目录。

EDIOS分类系统对EDIOS元数据库中的条目进行了分类, 使全球海洋观测系统 (GOOS) 的工作人员和使用者能开放式的以最小限制访问GOOS并立即识别描述观测站/数据的记录;访问某些组织和GOOS区域联盟的观测站/数据;以及那些仅设计为单一机构或本地接入和使用的观测站/数据。

目前EDIOS包括12 000多个信息条目, 并不断地在更新中。EDIOS收录的信息包括:① 数据收集手段 (仪表、传感器、船舶、网络等) 的技术规格。② 地理坐标。③ 观测的详述以及他们的时空特征 (但不包括观测值) 。可以包括站点采样的生物和生物化学数据的信息, 没有必要为这种实际记录存储做特殊的考虑。将提供包含实际记录的数据库/档案的链接。④ 测量的近似精度。⑤ 采样数据目前的应用, 包括衍生产品的应用。⑥ 每个仪表或传感器的责任机构/研究所。⑦ 数据持有机构和研究所的链接。

EDIOS使得各国的国家海洋观测系统能够快速组合和协调, 提高欧洲周围海域的监测和建模, 并发展和完善观测活动。它还允许对海洋观测和预报系统的性能进行评估, 并通过建立业务海洋观测系统的分类计划, 来为海洋观测技术设置欧洲标准。EDIOS将鼓励对目录中包含海洋观测系统产生的数据在国家间进行广泛科学使用, 以助于预测、评估, 并制订应对全球变化的方案[12]。

EDIOS对欧洲业务海洋学的促进作用将凸显在业务系统中的各个组成部分中, 从仪器制造商、海洋观测系统的设计和实施、建模到附加价值处理和客户的需求。除了IOC/全球海洋观测系统、EuroGOOS、世界气象组织等国际计划的用户外, 该目录还将寻找自己的用户群体。他们将是科学家和海洋科研院所和机构, 环境和资源管理机构, 气象部门等其他人员;此外还包括SMEs海洋行业的中小企业。 EDIOS将有助于一般的海洋资源用户找到他们感兴趣的数据来源。此外, 欧洲海洋观测地点/设备的汇编将有利于业务海洋学产生数据的协作及科学使用, 从而减少冗余或重复的数据采样。由此带来的成本节约可能吸引更多的调查研究海洋, 进而增加我们对海洋过程的整体了解。对EDIOS测量系统的分类, 将建立欧洲的海洋观测系统所需的欧洲标准。这些标准将处理由国家和区域机构存储的海洋观测站点/设备的格式、尺度、单位、地域分布、类型和详细信息。他们将有可能激励海洋观测设备的制造商和业主改善他们的系统。

EDIOS将有可能首次实现对欧洲业务模式的连续性数据进行分析。主题网络将收集分散的海洋观测系统信息, 将其整合归入目前正在使用的欧洲业务化海洋观测站点/设备的目录 (包括黑海) 。EDIOS的建立将尽可能与现有的如SEANET和EDMED等国际元数据库密切结合。如上所述, 这样的一个目录能够协调各个国家海洋观测站, 以改善欧洲海域周围的监测和建模, 它是EuroGOOS全面实施的先决条件。 EDIOS将会包括欧洲目前所有的目录以及数据存储机构和研究所的链接, 从而有利于欧洲的海洋组织、机构和研究机构之间的联网和数据共享。EDIOS将采用未来定期更新的规定。

EDIOS将向海洋科学、机构和企业提供前所未有的服务。这将补充和支持元数据库, 包含项目的档案记录, 或该清单的科学航次, 档案数据中心, 数据中心目录和其持有者。

到目前为止, 海洋观测站/设备的信息包括:海洋站、重复站、锚系浮标、远程成像等, 目前在欧洲这些信息分散且不容易获得。许多区域数据库包含某些类型海洋观测地点/设备的材料, 或专注于测量变量和机构持有的数据。国家机构和研究机构通常持有他们经常使用的海洋观测地点/设备名单, 但这个信息在不同的机构之间是不兼容的, 即格式、尺度、单位等类型和详细信息往往不一致。因此, 欧洲海洋观测地点/设备全面的目录将是业务海洋学和海洋科学领域一个新的非常有用的工具。

在海洋数据管理领域, EU/MODB (地中海海洋资料数据库) 率先提供了一个地中海温度和盐度的全面数据集。这项工作由EU/ MEDATLAS项目进一步发展, 该项目制作了目前地中海地区最完整的数据集, 包括温度和盐度的气候图集。正在进行的EU-MEDAR/MEDATLAS-II项目, 旨在通过收录化学和生物参数和黑海地区的数据推进上述工作。欧洲海域其他地区的数据库和元数据库包括:波罗的海海洋观测系统 (BOOS) 收集由波罗的海沿岸国家运行的观测站观测信息;对于北海, 欧洲北海地区的固定监测网络研讨会 (SeaNet) 提供浮标和平台的全面信息;其他欧洲国家建设海洋数据和元数据的数据库的行动, 与欧盟支持的区域海洋大型研究项目框架内进行的海洋数据和信息管理活动相互联系 (OMEX、MTP、CANIGO等 ) 。

除了BOOS和SeaNet元数据库外, 所有上述数据库和元数据库, 主要或完全以传统海洋航次调查期间收集海洋学数据为基础。然而, 欧洲的海洋预报需要具有实时数据采集能力的观测网络和分析系统、数值模式和资料同化程序。为此, 大多数欧洲沿海国家维护着业务海洋监测计划, 这些计划通常由国家机构和研究机构或科研组开展。然而, 这些计划和项目通常只在每个国家内部运作, 很少互相协调, 即使在一个国家的各机构之间他们往往也是不相容的。一般来讲, 一个国家有10到15个不同的机构在进行业务观测, 如果计算所有那些地方一级的机构, 数字可以达到更高。除了国家方案, 业务海洋数据也来源于国际项目 (如MFSPP—地中海预报系统的示范项目) 。

总之, EDIOS是业务海洋学一个急需的工具, 将填补现有欧洲海洋元数据库存在的差距。 EDIOS将通过提供关于欧洲在连续使用的仪器和传感器信息的一个全面的目录, 帮助EuroGOOS建立欧洲海洋观测系统。此外, 它的可视化用户界面会使用户很容易获得感兴趣的EDIOS资料, 从而确保了EDIOS对所有海洋部门、商业和非商业组织的实用性。

2.3欧洲海洋观测与数据网络

欧洲海洋观测与数据网络 (European marine observation and data network, EMODNET) 是欧洲海洋委员会2008年发起建立的, 其目的是把现有的、分散的欧洲海岸带、大陆架以及周围海盆海洋观测系统获取的原始数据整合起来, 对其进行综合管理, 并制定相应的政策保存数据, 为政府决策者、海洋管理部门以及相关部门和研究人员等用户提供方便快捷的数据访问和获取渠道, 提高海洋观测、预报、海洋资源管理、海运安全以及欧洲海洋研究效率等各项工作。

EMODNET是端对端的系统, 由传感器与平台、调查研究、通信系统、数据管理和信息工具几个模块组成。EMODNET将形成一个公共的数据管理办法, 倡议和组织协调海洋数据的管理, 包括欧盟第六框架计划全欧洲海洋数据网络 (sea data net) 的延时数据、欧洲海底观测网 (ESO-NET) 的海底长期、多学科观测站, 欧洲全球海洋观测系统 (EuroGOOS) 区域的实时和准实时数据, 欧洲气象卫星组织 (EUMETSAT) 的数据、图像和产品, 国际海洋勘测理事会 (ICES) 的大量海洋学数据等。

欧盟委员会已经签署了创建欧洲海洋观测数据网络 (EMODnet) 试点组件的服务合约。总体目标是创建试点门户, 将分散和访问不便的海洋数据整合成完整海盆的可互操作的、持续和公开的数据流。整合的结果将有助于欧洲海洋观测数据网络的最终业务运行, 为其确定流程、最优技术和近似成本。

EMODnet-水文地理门户 (EMODnet-hydrography portal) 是EMODnet正在建设的数据门户之一。水文地理门户发起于2009年6月, 目前正在为广大用户提供越来越多的产品和服务。在编制水深调查 (铅垂线、单波束和多波束调查) 目录方面正在取得突出的进展, 并采用SeaDataNet的通用数据索引 (common data index, CDI) 结构, 提供其数据检索和获取服务。此外, 这些调查数据被整合处理, 生成了欧洲下列海区的高精度的电子水深产品:① 泛北海区域:包括卡特加特海峡 (在瑞典和丹麦之间) 及延伸海域。② 英吉利海峡和凯尔特海。③ 地中海西部、爱奥尼亚海、地中海中部。④ 伊比利亚海岸和比斯开湾 (大西洋) 。⑤ 亚得里亚海 (地中海) 。⑥ 爱琴海-利万特海 (地中海) 。

通过专门的数据产品查询服务, 用户可以公开访问下列地理信息系统图层:① 在0.25′经纬度DTM网格上的格点水深。② 标注有等深线的标量水深。③ 选择查看单个DTM单元的质控参数和源数据。④ 选择显示沿航线的深度剖面。⑤ 海岸线。⑥ 通过OGC WMS协议选择添加CDI 检索服务所包含的图层, 如测深调查的轨迹等。

用户可以下载多种格式的数字地形。此外, 用户可以检索原始调查的元数据, 并可以向分布式数据管理者提交对这些数据集的访问请求。OGC WMS还支持用户使用数字地形与其他门户网站数据产品相结合进行使用, 这些门户包括EMODnet开发的海洋生物、海洋化学、海洋地质学、物理学和海洋生物栖息地门户和其他门户。

许多组织参与了水文地理数据和产品的获取和提供, 它们包括:① 水文局, 负责测量航线、港口航道, 生产用于导航的纸质海图和电子海图 (ENC) 。② 负责管理和维护港口、海防、航道和水路的主管部门。这些机构开展定期水深监测调查, 以确保维持经协商的航海深度或确保国家的海防安全。③ 研究所, 在其科学航次调查中收集多波束调查资料。④ 工业机构, 特别是能源工业, 进行多波束调查线路管道和电缆线 (风电场) , 以及电信行业调查电话和互联网电缆的架设。

EMODnet水文和海底制图组正在积极寻求与这些组织的合作, 以生成更多的数据集 (单/多波束调查、探测轨道、复合产品) , 以支持良好的地理覆盖率和高品质的水文数据产品。接收到的数据集正用于生产区域的数字地形模型 (DTM) , 分辨率为0.25′×0.25′。该数据集本身不发布, 但在CDI的元数据中有所描述, 提供有关制作DTM的背景调查的数据, 数据的访问限制、组织者和发布者等明确信息。这样一来, 门户网站不但为水文资料的提供者设置了一个向潜在用户展示数据集的有力窗口, 还可以对数据集进行有效的管理。

3结束语

海洋环境现场实测资料的采集和管理是监测海洋环境变化、海洋环境保护、海洋资源开发、海洋防灾减灾、海洋工程建设、海洋国防安全等一系列涉海事业的重要基础。海洋观测资料管理涉及海洋环境数据的存储、管理、分析、处理和共享等多个方面。为此迫切需要建立一套以海洋数据为对象, 集海洋环境参数实时监测、海洋数据管理、数据分析处理和数据发布共享为一体的数据管理系统。

在过去的十几二十年间, 全球已经建立了海洋科研数据和元数据的几个国际数据库。例如, 联合国教科文组织/政府间海洋学委员会 (IOC) 已建立了海洋环境数据和信息 (MEDI) 数据集的查询目录。从最初打印的目录开始, MEDI已于最近被重建为基于PC的应用程序。MEDI的数据库结构以全球变化的主目录 (GCMD) 为基础。GCMD是由美国航空航天局开发的一个有关全球变化的数据集目录 (包括海洋数据集) 。近年来, 国际海洋资料和信息交换委员会 (IODE) 又发起了海洋数据门户 (ODP) 计划, 旨在通过IODE网络下的国家海洋资料中心完整地获取海洋数据集和目录, 同时考虑通过网络服务开发, 使用户能迅速便捷地查询、评估并获取数据, 发展一个全球性的分布式数据系统。此外, 澳大利亚也已经开发了自己的“Blue Pages”目录。尤其是海洋国家占大多数的欧洲, 海洋数据和元数据的发展更是走在世界前列, 欧洲海洋学数据和信息管理网络 (EU/EURONODIM) 、欧洲海洋观测与数据网络、欧洲海洋数据信息网络等项目和计划正在不断的扩充和更新。

欧洲的先进海洋数据管理理念和运行模式值得我们借鉴。我们应采取具体行动, 建立我国的综合海洋数据管理网络, 并确保其能够持续地发展。这里仅对我国的海洋数据管理和共享网络持续发展提出几条建议。

(1) 对国内现有的各种观测系统进行行动成本和效益评估, 加强基础设施建设, 建立完善的海洋观测、预报和预警系统。

(2) 通过加大适当的资金投入、鼓励机构间的合作、开展统一的海洋战略研究等手段, 缩短各沿海省市、各涉海部门之间的数据观测和管理方面的差距。

(3) 尽快制定海洋观测数据和信息管理规定, 指导并提高海洋数据收集方式和数据的科学使用, 建立国家海洋观测资料共享机制, 加快海洋数据共享平台的建设, 开发方便快捷的数据检索和下载界面, 以方便用户能够非常轻松地访问并获取现有海洋数据和产品, 并且是高质量的数据和兼容的格式。

(4) 尽可能收集军事与工业数据 (如石油、天然气、渔业和海上运输) , 收集各沿海地方政府决策需要参考的数据, 并列入我国综合海洋管理网络。

(5) 开发新技术 (如深海观测站) 、购置和布放新的传感器 (如Argo浮标的有氧传感器) ;提高海洋科学仪器设备自主研发和产业化能力, 逐步改变我国海洋仪器设备依赖进口的局面。

(6) 积极参与国际交流与合作, 参加全球和区域的观测计划, 促进海洋数据和信息技术的交流与共享, 扩充我国海洋资料储备, 提升我国海洋观测和预报的能力。

摘要：长期、连续、高时效性、可靠的海洋观测数据和相关信息对众多海洋研究领域具有重要意义, 它已经成为社会发展、经济建设、环境预报、资源可持续利用、国家安全、公共健康等各个方面的重要保障。文章介绍了欧洲地区综合海洋观测数据管理网络和服务, 分析了欧洲海洋数据网络的结构、分类、管理的理念和模式, 并指出了其对我国海洋数据管理的启示。

关键词：欧洲,海洋观测,数据管理,元数据

参考文献

[1]中国科学院国家图书馆.欧洲海洋观测数据网络 ( EMODNET) [J].科学研究动态监测快报, 2008 (22) : 1-6.

[2]李慧青, 朱光文, 李燕, 等.欧洲国家的海洋观测系统及其对我国的启示[J].海洋开发与管理, 2010, 27 (1) : 1-5.

[3] EU Sea-Search.Sea-Search projects background [EB / OL].[2011-10-10].http :// www.sea-search.net / background / welcome.html.

[4] Seadatanet.About sea data net [EB / OL].[2011-12-19].http :// www.seadatanet.org / Overview / Context-and-Objectives.

[5] Seadatanet.Project overview.[EB / OL].[2011-10-08].http :// www.seadatanet.org / Overview.

[6] Seadatanet.Sea data net system architecture.[EB / OL].[2012-01-15].http :// www.seadatanet.org / Standards-Software / SeaDataNet-architec-ture.

[7] Seadatanet.Metadata service [EB / OL].[2011-10-08].http :// www.seadatanet.org / Metadata.

[8] Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale-OGS.Marine environmental research projects-EDMERP [EB / OL].[2011-07-11].http :// www.nodc.nl / content / content.asp?lang =0& menu=3&submen u=22.

[9] Seadatanet.Cruise Summary Reports [EB / OL].[2011-10-08].http :// www.seadatanet.org / Metadata / CSR.

[10] Seadatanet.European directory of marine environ-mental data sets [EB / OL].[2011-12-19].ht-tp :// nodc.ogs.trieste.itnodcinfo / edmed

[11] Alessandra Giorgetti.European directory of the Ini-tial Ocean-observing system [EB / OL].[2011-10-19].http :// doga.ogs.trieste.it / edios / objec-tives.htm.

美国海洋科学教育概况分析 篇7

关键词：美国,海洋科学,涉海高校

1 绪论

海洋科学是一门综合性很强的学科。海洋学科的形成和发展, 与海洋开发利用的需求以及人类社会发展的自身需求密切相关。21世纪将是人类全面认识、开发和保护海洋的新世纪。海洋教育的推进对于海洋科学尤为重要。因此, 培养高水平海洋科学人才已成为各国发展和人类进步的根本性战略[1]。詹姆士·沃特金斯在《海洋科学对社会的重要性》提到, 科学应该包含并结合教育, 而教育应该体现最现代的科学[2]。随着各个国家对海洋事业的重视, 海洋科研教育与经济发展紧密地联系在一起, 海洋科学高等教育也成为各国高等教育的重要组成部分, 各国对海洋科学高水平人才的需求不断增大, 海洋科学教育的规模也在不断增大[3]。

我国的海洋科学教育始于20世纪20年代, 为国家培养了许多海洋研究人才, 并在国内外产生了一定影响。据记载, 20世纪50年代中期开始有海洋生物学、海洋化学、海洋物理学和海洋地质学的专业教育, 70年代末开始全面招收研究生, 80年代开始招收博士研究生。截至2007年年底, 致力于海洋科学研究的单位共计27个[4]。此外, 还有一些开展涉海方面教学与研究的高校。

美国是目前世界上公认的海洋科学研究强国。第二次世界大战后, 美国在海洋学方面取得了飞速发展。美国卡内基小组的研究表明, 美国的经济实力有50%是从它的教育制度获得的[5]。约翰·纳斯在其报告中指出, 美国高度发达的海洋事业得益于其强大的海洋科技实力和充足的海洋科技人才, 美国海洋科学教育为其海洋科学发展起到了重大作用, 同时政府和美国国家自然科学基金会的资助, 也对美国大学海洋科学领域重大科学计划设立和管理发挥了重要作用[2]。目前, 美国正在加强海洋知识普及大众化, 为全民整体海洋意识打下牢固的基础。我们根据收集到的美国涉海专业高校数目、毕业人数和教授人数等资料, 对美国海洋科学高等教育进行了概况介绍和统计分析, 为我国海洋科学教育发展提供借鉴和启示。

2 美国海洋科学教育概况

2.1 地理分布

随着海洋科学研究的深入, 海洋学科分化出越来越多的分支学科。我们根据美国教育部教育数字统计中心 (department of US education national center for education statistics) 2008年公布的各专业分布数据, 对美国涉海高等院校进行了空间地理分布特征统计。统计结果表明, 美国涉海高等院校有:海洋生物和生物海洋学 (marine biology and biological oceanography) 、海洋资源管理 (marine resources management) 、海洋科学 (marine science) 、海运 (marine transportation) 、海洋工程 (marine/ocean engineering) 以及海洋学 (oceanography) 等六大类涉海专业学士或更高学位的高等院校共计142所。

涉海院校主要集中分布在美国东、西海岸以及南岸, 以东岸居多, 尤其是东北部地区院校数量密集。这显然和各地的地理位置及美国早期的发展历史有关, 美国东北部是美国资本主义发展最早的地区, 东部、西部和南部毗邻海洋或海湾, 地理条件易于海洋研究。

在本次统计中, 美国东部主要有15个州设有涉海专业的院校 (包括研究所) , 包括:佛罗里达州、马萨诸塞州、缅因州、纽约州、宾夕法尼亚州、新泽西州、北卡罗来纳州、康涅狄格州、弗吉尼亚州、马里兰州、罗得岛州、南卡罗来纳州、佐治亚州、新罕布什尔州及特拉华州。美国西部主要有4个州设有涉海专业的院校 (包括研究所) , 以加利福尼亚州、华盛顿州和俄勒冈州等的涉海院校数目居多。美国南部主要有4个州设有涉海专业的院校 (包括研究所) , 包括阿拉巴马州、德克萨斯州、路易斯安那州以及密西西比州。美国中部零星分布着几个涉海专业的院校。位于北美洲西北角的阿拉斯加州是美国最大的州, 分布高产渔场, 渔业研究条件优越。以上是对美国各州涉海专业院校数目地理分布的统计和分析, 这可以作为评价美国海洋科学教育的指标之一。

2.2 师资力量

学校数目可以从一定程度上体现美国高等教育实力。此外, 美国大多数院校实行教授终身制, 评定教授需要经过苛刻的考核, 因此从事海洋研究的教授数目也可以成为评价美国各涉海高校实力的另一指标。根据各涉海高校的官方网站资料, 收集汇总了主要高校从事海洋研究的教授人数, 这里仅列出前20位 (表1) 。

在美国, 海洋学科较大规模的院校已经加速本学科与地球科学、大气科学、空间、地质、渔业和环境等多学科交叉融合。虽然师资力量可能会随着年度在人员和研究方向上有所变动, 但是不少院校大趋势是集中科研力量, 调配物理、化学、生物、地质和工程等方面师资力量, 设置一个庞大并且包含多学科的海洋学院或研究单位, 这充分反映出海洋科学学科与其他学科的交叉性特点和发展趋势。各学院教授的研究方向则各自呈现出不同的特点, 各有侧重, 在大方向下出现许多较细的分支。部分院校与海洋研究所联合培养学生, 例如, 麻省理工伍兹霍尔海洋研究所、加州大学斯克里普斯海洋研究所等, 这样更加拉近了科研与教育的距离。

2.3 毕业生专业

根据142所涉海高校2008年度毕业生人数, 笔者统计了各专业毕业生分布情况。

(1) 学士学位毕业生分布。学士学位的毕业生在海洋生物和生物海洋方向上占49.7%, 在海洋工程方向上占到9.2%, 在海洋学方向上占3.8%, 其他占37.3%。美国各高校在本科阶段开设的专业虽分散且分支较多, 但以海洋生物和生物海洋学的专业为主, 开设海洋工程和海洋学专业的高校也占一定的数量。这可能与美国本科生毕业后就业形势有关联。

(2) 硕士学位毕业生分布。硕士学位的毕业生在海洋生物和生物海洋方向上占到50.1%, 海洋工程方向上占15.2%, 海洋学方向上占11.9%, 其他占22.8%。这表明美国各涉海院校在硕士阶段开设的专业也以海洋生物和生物海洋为主。与本科阶段的专业相比, 海洋工程和海洋学方向所占比例都有所增加。

(3) 博士学位毕业生分布。博士学位的毕业生在海洋生物和生物海洋方向上也占到50.0%, 而海洋学方向上占32.1%, 海洋工程方向占12.2%, 其他方向总数占到5.8%。由此反映出博士阶段培养专业设置较集中, 海洋学方向较其本科和硕士阶段有明显优势。

(4) 主要专业方向上毕业生分布。海洋生物和生物海洋、海洋学 (物理和化学类) 及海洋工程方向上本科、硕士和博士的毕业生总人数如图1所示。

海洋生物和生物海洋方向在本科、硕士和博士阶段都占很大优势, 突显为热门专业, 这与世界各国重视海洋生物研究是相吻合的。海洋生物资源多层面的开发利用极大地促进了海洋生物技术研究与应用的迅速发展。

在海洋生物和生物海洋及海洋工程方向上, 从本科到硕士再到博士, 毕业生人数由多到少呈现一定的梯度。海洋生物和生物海洋方向上本科、硕士和博士毕业生数量比值大体为23∶5∶2, 海洋工程方向上本科、硕士和博士毕业生数量比值大体为9∶3∶1。而在海洋学 (物理和化学类) 方向上, 本科、硕士和博士毕业生数量比值大体为14∶9∶10, 博士生的数量甚至超过硕士生, 这一现象表明美国在博士阶段加强了对海洋学人才 (物理和化学类) 的培养, 海洋学 (物理和化学类) 逐渐向海洋学科的高精尖方向发展。

综上所述, 海洋生物和生物海洋是本科、硕士和博士阶段的重点学科方向, 海洋学所占比例由本科到硕士再到博士逐渐增加, 说明随着研究层次的深入, 海洋学加大了高层次人才的培养力度。

2.4 美国的全民海洋教育

在高等教育的同时, 美国非常注重全民海洋教育的推广。其目的是为了增强全民海洋意识, 激发更多人热爱海洋、投身于海洋研究中。美国国内有不少致力于推广海洋教育的全国性、州立、私人以及非盈利组织或协会。这些机构为各个层面的人提供各式各样的海洋科学教育计划, 其对象跨度从幼儿园到高中生、大学生、研究生、博士后研究以及一般成人。这些计划包括国家海洋学伙伴计划 (National Oceanographic Partnership Program) 、国家海洋教育者协会 (National Marine Education Association) 和卓越海洋科学教育中心 (Center for Ocean Science Education Excellence) 等[6]。另外, 各州政府主要教育单位和大学也都在推动执行海洋教育活动。例如, 加州政府的加州海岸委员会以及加州大学的海洋理事会都在加州的海洋教育推广上起着重要作用[7]。

3 结论

3.1 美国涉海院校地理分布特点

涉海院校在东部、中部、西部及南部均有分布, 但以东部居多, 尤其是东北部院校分布密集。这与地理位置及美国的早期发展历史有密切关系, 东部、南部以及西部因毗邻海洋或海湾, 适宜海洋研究, 且东北部是美国资本主义发展最早的地区, 各方面 (包括教育) 发展较早也较发达。

3.2 美国大型规模海洋学院师资分布特点

设有较大规模海洋学院的院校中, 多数融合各个学科分支形成一个整体单元, 呈现出集团化特点。还有部分学校与海洋研究所联合培养研究生, 融合科研与教育力量。

3.3 美国涉海院校毕业生专业分布特点

海洋生物和生物海洋是本科、硕士和博士阶段的重点学科方向, 在海洋生物和生物海洋及海洋工程方向上, 从本科到硕士再到博士, 毕业生人数由多到少呈现一定的培养梯度。而海洋学所占比例在博士阶段高于硕士阶段, 说明海洋学成为博士阶段的重要研究方向, 向着高精尖方向发展。

3.4 美国全民海洋教育

美国非常注重全民海洋教育的推广, 研究应用推广的使用对象非常广泛。资助方包括了私人、州政府和国家。这使得美国的海洋教育全民化普及且受教育对象从学童开始, 为未来海洋研究与发展打下扎实的基础。

参考文献

[1]冯士筰, 王修林, 高艳.适应新形势加快海洋科学教育的发展[J].中国大学教学, 2002 (2) :23-25.

[2]美国国家科学研究理事会海洋研究委员会.海洋解密50年:海洋科学基础研究进展[M].王辉, 王东晓, 丘学林, 等, 译.北京:海洋出版社, 2006:310.

[3]高艳, 潘鲁青.经济全球化背景下海洋高等教育的改革与发展[J].高等理科教育, 2002 (5) :7-10.

[4]地球科学教学指导委员会海洋科学与工程分委员会.海洋科学学科专业发展战略研究报告[R].北京:全国高等学校教学研究中心, 2007.

[5]李开复.透视美国高等教育 (一) [N].科技日报, 2004-10-26.

[6]RUSSEL M, SHAUNA O.Marine education in the sea grant program[EB/OL] (2007-10-08) [2011-03-01].http://meep.moe.edu.tw/proj02/Topics.pdf, 69-102.

海洋调查数据集中控制系统框架研究 篇8

近年来, 随着海洋调查设备的进步和计算机技术[1]的发展, 原有的调查设备信息获取手段[2]和数据共享方法已难以满足日益发展的海洋科考需要。与此同时, 一系列数据集成[3]、信息处理[4]和资源共享[5]方法被逐渐引入到船舶管理和海洋科考中来, 极大地促进了海洋调查信息获取手段的扩展和数据共享自动化程度的提高。

本研究在参照海洋科考和船载仪器特点的基础上, 提出了一种海洋调查数据集中控制系统设计框架, 并从海洋调查数据特点、系统功能需求、层次化构建结构等方面对系统框架设计进行了深入研究。

2 海洋调查数据的特点

海洋调查作为海洋科考的一个重要的过程, 需要考虑包括作业海域海况、海洋基本环境参数、船舶状态和作业甲板状态等多方面的因素。这些因素决定了海洋调查数据具有以下特点。

2.1 多样性

海洋调查数据需要涉及包含船舶信息、气象信息、调查设备数据、视频监控数据、绞车状态数据等多种数据类型, 各种数据信息从数据源、功能、通信方式等多方面都各不相同, 这决定了海洋调查数据的多样性特征。

2.2 连续性

海洋调查中环境参数获取、海底海水取样、绞车控制等都是一个持续性过程, 往往需要长达数天甚至数十天的连续观测监测, 因此获取的数据信息具有连续性的特点。

2.3 阶段有效性

由于海洋、天气等环境的持续变化性, 因此海洋调查数据往往只在某一时间点或者时间段内有效, 尤其是涉及与突发性状况监测相关的数据新, 具有较强的阶段有效性。

2.4 数据量大

海洋环境参数获取的连续性和海洋调查取样的要求决定了海洋调查数据具有数据量大的特点。

3 海洋调查数据集中控制系统功能需求

基于海洋科学考察的需要和海洋调查数据的特点, 海洋调查数据集中控制系统需要满足以下功能。

3.1 数据信息获取

针对船舶信息、气象信息、海洋环境参数、甲板状态等多方面需求, 依托于已有船舶硬件网络连接系统, 从多源异构数据获取、数据格式解析等方面开展研究和应用。建立统一的数据获取系统, 对包括全球定位系统 (GPS) 、气象仪、声学多普勒流速剖面仪 (ADCP) 、测深仪、视频监控器等多种仪器设备数据进行获取, 并提交至数据服务器和网络存储。

3.2 数据通信保障

在已有船舶硬件网络的基础上, 对船载设备数据通信所要使用的串口和网络通信协议提供支持, 并依托于相应质量体系标准和安全体系策略, 构建能够满足船舶信息交互的实时、有效、安全的数据通信保障网络。

3.3 数据处理

针对不同类型的海洋调查数据, 参照通用性数据标准和各仪器厂商自主设定的数据格式, 对获取数据进行解析处理, 提取关键数据字段并保存, 从而构建核心参数数据库, 为用户应用提供基本的应用数据源。

3.4 系统应用管理

基于海洋调查数据集中控制系统持续性运行的需求, 集合用户访问的需要, 完成对系统显示界面和相应基础软件的设计和实现。同时针对船载仪器设备、通信网络、软硬件平台的运行状态, 构建后台管理系统, 对整个系统的可用性和健壮性进行实时监控, 保障系统的持续应用性。另外, 采用模块化对象接口设计方法, 为集控系统后续应用、维护、升级提供保障。

4 海洋调查数据集中控制系统框架设计

根据海洋调查数据集中控制系统的功能需求, 参照当前海洋调查船舶基础通信网络布设方法, 提出一种采用层次结构模型的海洋调查数据集中控制系统框架, 系统整体构建框架如图1所示。

该框架依托于船舶已有硬件网络连接, 采用层次化结构模型, 自下而上分为数据平台、系统平台、功能模块层和应用层。

4.1 数据平台

数据平台是系统中数据信息的来源, 依照功能划分包含船舶信息设备、船载调查设备和基础监控设备3类。船舶信息设备主要包括GPS、罗经、气象仪等通用性船舶设备, 为整套系统提供包含位置、船首向、航速等船舶信息以及风速、风向、气温等环境参数信息。船载调查设备主要涵盖海洋科学考察所需的常用设备, 如ADCP、测深仪、温盐深仪 (CTD) 等, 在整套系统中负责提供流速、流向、水深等海洋环境参数数据和调查数据的获取, 是系统的核心数据源。基础监控设备包括船载视频监视器、数据采集器等监视监控设备, 提供船舶监控影像数据、绞车张力数据等状态参考数据。

4.2 系统平台

系统平台是整套系统的软硬件平台, 为整个系统的实现和布设提供软件支持和硬件保障。其中, 硬件平台主要包括数据处理工作站、数据网络存储以及网络服务器;软件平台包括操作系统、数据库软件以及应用层实现需要的其他基础软件。

4.3 功能模块层

功能模块层包含在基础平台基础上的以应用模式划分的功能模块组件。在该层次设计过程中, 以模块复用性和易维护性作为设计的核心思想, 采取面向对象的功能模块设计方法。同时, 以实际应用模式作为模块划分准则, 以对象作为模块间交互的方式, 构建统一的功能模块层。该层次中各功能模块在运行时各司其职, 仅通过对象实体进行必要的协作和交互运行。如数据转发模块, 负责完成数据信息通过网络转发这一功能实现, 在模块功能实现过程中, 需要通过串口数据传送对象从数据收集模块获取串口数据, 然后通过将获取的串口数据和原有网络接口数据一起通过网络接口向用户终端 (个人PC或工作站) 进行转发或分发。

4.4 应用层

应用层主要起到连接用户和集控系统的作用, 为用户提供显示和操作界面。采用浏览器/服务器模式 (B/S) 架构的集控系统应用层工具为浏览器 (IE核心) , 而负责向浏览器提供用户体验和实际应用的应用模式服务系统包括:船舶信息系统、船舶调查数据查询系统和监控系统。船舶信息系统采用“访问-显示”方法, 在用户提交申请访问命令后, 通过浏览器以船舶信息系统的Web页面, 向用户提供直观的GPS信息、船首向、船速、温度、湿度等信息显示。船舶调查数据查询系统采取典型的B/S模式数据访问流程, 即用户通过浏览器提出船舶调查数据查询申请、之后应用服务器通过网络向数据服务器提出数据请求命令、数据服务器相应命令并返回相应数据、应用服务器将相应数据以显示信息的形式反馈至浏览器完成信息回馈过程。监视系统采用插件式视频播放模块, 将监控信息尤其是视频监控状态直观地呈现在浏览器页面中。

5 总结及展望

随着我国海洋调查技术的发展和综合国力的增强, 海洋数据信息的需求量和重要性逐年增加。本研究参照当前阶段海洋调查的实际需求和调查船舶的实际情况, 提出了一种海洋调查数据集中控制系统构建方法。采用该方法构建的船舶调查数据信息集中控制系统, 可以很好地完成从数据集成、数据处理到实际应用等一系列工作, 提高海洋科考的工作效率。同时, 系统采用模块化分层设计方法, 具有较好的复用性和扩展性, 有助于在未来进一步提升系统的功能和效率, 以满足日益增长的海洋调查数据需求。

参考文献

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