徐超，李　　莎，陳榮裕，何云開，陳紹勇

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

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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1，陳紹勇2

（1.中國科學(xué)院南海海洋研究所 廣州市 510301；2.中國科學(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)場觀測數(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)域知識環(huán)境（SKE）等3個網(wǎng)絡(luò)平臺及技術(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，重點描述了數(shù)據(jù)工作機制及整編成果，共享系統(tǒng)架構(gòu)及其功能等以期通過南海海洋斷面科學(xué)考察的多樣化數(shù)據(jù)資源整編工作實踐、管理模式探索和共享服務(wù)，推動海洋科學(xué)數(shù)據(jù)資源開發(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

南海位于中國的最南端，是世界第三、我國最大的陸緣性邊緣海，也是我國唯一的赤道帶海區(qū)，其資源和環(huán)境具有重要的經(jīng)濟價值和戰(zhàn)略意義，是我國神圣不可侵犯的國土，是中華民族可持續(xù)發(fā)展的重要疆域，為了有效地維護國家權(quán)益，開發(fā)利用海洋資源，發(fā)展海洋經(jīng)濟，必須擁有海洋國土和海洋資源環(huán)境狀況的精確資料以及海上長期立足的能力。鑒于南海海洋權(quán)益維護和科學(xué)研究對海洋科學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、資料的迫切需求，開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個站位，在2009-2012年完成不同季節(jié)的4個航次的綜合科學(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)等要素的時空分布的本底資料，為深入開展季風(fēng)氣候控制下的熱帶海洋環(huán)境演變過程、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)演化過程等重要海洋科學(xué)問題的原創(chuàng)性探索提供可靠的科學(xué)數(shù)據(jù)。

4個考察航次都由中國科學(xué)院南海海洋研究所“實驗3”號科學(xué)考察船執(zhí)行。2009年4月28日至6月20日進行春季航次考察，沿113°E縱向斷面由北向南開始整個調(diào)查工作；2010年10月27日至11月28日進行秋季航次考察，由于強東北季風(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)，無法按原計劃在18°N斷面實行正?？疾旃ぷ鳎荒苎?13°E縱向斷面由北向南觀測作業(yè)；2011年11月28日至2012年1 月2日進行冬季航次考察，在東北季風(fēng)影響下，期間能夠有氣象和海況條件開展海上考察作業(yè)的時間為14天，作業(yè)區(qū)域為南海南部及南海西邊界海域，南海北部始終沒有適合作業(yè)的天氣。2012年8 月6日至9月12日進行夏季航次考察，除了兩個熱帶氣旋對考察海域稍有影響外，其他時間天氣和海況很好，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)，也具有國家重大的戰(zhàn)略需求，既可促進熱帶海洋科學(xué)和區(qū)域海洋科學(xué)的發(fā)展，在國際上充分體現(xiàn)我國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海洋環(huán)境，合理開發(fā)利用海域各類資源，實現(xiàn)海洋經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和維護我國海洋權(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，包括廈門大學(xué)、同濟大學(xué)、國家海洋局第二海洋研究所、暨南大學(xué)、寧波市文物保護管理研究所、海南省博物館、海南省博物館、國家海洋局南海分局、國家海洋局南海分局環(huán)境監(jiān)測中心、中國科學(xué)院聲學(xué)所、中國新聞網(wǎng)，其中中國科學(xué)院南海海洋研究所、廈門大學(xué)充分利用航次平臺進行樣品采集和觀測，其余單位針對項目研究內(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)場觀測與研究分析數(shù)據(jù)主要包括以下3個方面：

（1）南海水團和環(huán)流長期變化觀測與分析

水文、海流及海面氣象要素基礎(chǔ)數(shù)據(jù)現(xiàn)場觀測：在典型斷面進行水溫、鹽度、海流等要素的重復(fù)觀測，獲得水文、海流及海面氣象要素基礎(chǔ)觀測數(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：綜合運用觀測得到的海流、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、動力高度等物理參數(shù)，建立3級（原始級、質(zhì)量控制級、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品級）數(shù)據(jù)集。

（2）南海營養(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：通過典型斷面和典型站位水樣的監(jiān)測，獲得南海生態(tài)系統(tǒng)浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征與時空變化、以及該海區(qū)浮游植物的代表優(yōu)勢種與特有種方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

南海生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)鹽與初級生產(chǎn)力的時空分布：通過典型斷面和站位的現(xiàn)場監(jiān)測與現(xiàn)場培養(yǎng)，獲得南海海區(qū)的N、P營養(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)營養(yǎng)鹽與初級生產(chǎn)力的時空分布的本底資料。

南海水體中痕量元素Fe、I水平及主要存在形態(tài)調(diào)查：通過對南海溶解態(tài)Fe、顆粒態(tài)Fe、有機配位態(tài)Fe、溶解態(tài)碘（包括IO3-，I-）、顆粒態(tài)碘、有機態(tài)碘的含量及其時空變化的調(diào)查，在原始資料采集積累的基礎(chǔ)上形成痕量元素Fe、I各個形態(tài)與營養(yǎng)鹽N、P在時間、空間分布上的聯(lián)系和與初級生產(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：在重點斷面附近投放海底地震儀，對南海海區(qū)內(nèi)的中小地震活動進行監(jiān)測，并記錄南海周邊地區(qū)和全球范圍的中強地震，在南海深海區(qū)獲得較長時間（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）通過南海關(guān)鍵控制點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)識南海不同區(qū)域的沉積速率和沉積環(huán)境提供實際數(shù)據(jù)。

島礁區(qū)珊瑚生長觀測、生物地貌調(diào)查及環(huán)境過程記錄：包括：1）珊瑚生長的觀測實驗：通過對南沙群島和三亞珊瑚生長過程進行系統(tǒng)觀測，并結(jié)合建立的臨海實驗站進行長期監(jiān)測，獲得珊瑚在不同環(huán)境狀況下生長特征的基礎(chǔ)資料，并采集不同環(huán)境狀況下生長的珊瑚樣品；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)開展鉆探工作，獲得不同時期發(fā)育不同深度的珊瑚礁樣品；4）典型珊瑚個體鉆探取樣：對大型塊狀珊瑚進行鉆探取樣，獲得不同時段的珊瑚芯樣品；5）測試分析：對采集的大量的樣品開展年代測試、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)考察航次的實施，促進了我國海洋科學(xué)研究機構(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，通過南海海洋斷面的長期科學(xué)考察，完成了各類樣品和觀測數(shù)據(jù)的采集及其測試和分析。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，由于海洋資料存儲標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)查儀器設(shè)備（觀測精度、訂正、校正值）、采用的計算公式、基準(zhǔn)點、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)用價值得不到充分的發(fā)揮［1］。為此有必要開展統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)整合技術(shù)，引入國內(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（HY/T 131-2010）》等國家和行業(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)工作機制

海洋觀測數(shù)據(jù)作為國家基礎(chǔ)性公益科學(xué)數(shù)據(jù)資源的重要組成部分，是國家海洋維權(quán)、國民經(jīng)濟建設(shè)、海洋生態(tài)保護和防災(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、開放服務(wù)為目標(biāo)，由中國科學(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“完全與開放”的數(shù)據(jù)共享方針，實行自由、無限制的數(shù)據(jù)共享政策，數(shù)據(jù)在項目驗收1年后無條件共享。

南海海洋斷面科學(xué)考察綜合性強，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個主題。單個航次執(zhí)行完畢，由各考察分隊提交原始級和質(zhì)量控制級數(shù)據(jù)給航次首席科學(xué)家，航次首席科學(xué)家匯總3個主題的數(shù)據(jù)并移交數(shù)據(jù)中心，進行資料整編與數(shù)據(jù)庫建設(shè)，同期數(shù)據(jù)按照項目內(nèi)部共享的具體規(guī)定和實施政策對各課題科研團隊開放共享；全部航次執(zhí)行完畢，由各課題負(fù)責(zé)人匯總該科研團隊的數(shù)據(jù)處理及分析成果，提交質(zhì)量控制級和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品級數(shù)據(jù)集、圖集給項目首席科學(xué)家，項目首席科學(xué)家匯總3個主題的數(shù)據(jù)并移交數(shù)據(jù)中心進行資料整編與建庫工作，匯總形成經(jīng)質(zhì)量控制和評估的標(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)科對數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求嚴(yán)格，制定一個各學(xué)科適用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)顯然是不實際的，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)過專業(yè)質(zhì)量控制過程，標(biāo)明數(shù)據(jù)來源、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，以推動海洋科學(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，組成的一個特征元素集合。這種規(guī)范化描述可以準(zhǔn)確和完備地說明數(shù)據(jù)資源的各項特征。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)考察觀測要素種類繁多，觀測、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。

南海海洋斷面科學(xué)考察航次數(shù)據(jù)資料按照真實性、完整性、規(guī)范性、不可重復(fù)性以及可靠性等要求進行整編。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、質(zhì)量控制級、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品級共三個級別。目前，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品級數(shù)據(jù)資料已經(jīng)通過南海海洋斷面科學(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1 880 MB，其中包括海洋物理環(huán)境數(shù)據(jù)集和圖集6個，初級生產(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，營養(yǎng)鹽、Fe、I、15N、18O的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集和圖集2個，天然地震記錄數(shù)據(jù)集和圖集2個，珊瑚礁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集和圖集2個，沉積物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集和圖集6個，以及綜合數(shù)據(jù)報告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，重點把握數(shù)據(jù)信息整合應(yīng)用、項目團隊溝通協(xié)作、科學(xué)知識網(wǎng)絡(luò)傳播等三方面功能，設(shè)計并構(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、項目協(xié)同、信息發(fā)布三個平臺：①數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)長期科學(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項目協(xié)同共享平臺，為項目組精心打造云端工作環(huán)境，實現(xiàn)了項目成員間的高效的溝通與合作；③信息發(fā)布平臺，主要實現(xiàn)航次考察和科研信息的動態(tài)發(fā)布，同時通過“海洋知識”專欄加強斷面考察海洋科學(xué)知識的網(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、NetCDF軟件技術(shù)、整合VDB平臺開發(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)申請審核等三方面工作，實現(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，實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)導(dǎo)航方式，使數(shù)據(jù)可以通過航次名稱、數(shù)據(jù)集名稱、服務(wù)類型、要素等多種方式進行分類查詢，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，由專家組對元數(shù)據(jù)信息進行審核把關(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。

通過數(shù)據(jù)申請審核功能保證數(shù)據(jù)共享應(yīng)用安全。首先，規(guī)范數(shù)據(jù)申請流程：用戶在線提交數(shù)據(jù)使用申請，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)過項目首席審批即可獲得所申請數(shù)據(jù)的共享權(quán)限。其次，加強數(shù)據(jù)知識產(chǎn)權(quán)保護：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，從而激勵科學(xué)家參與科學(xué)數(shù)據(jù)共享。

海洋觀測特別是船基定點觀測的瞬時性特點顯著，獲取的數(shù)據(jù)只能代表一個季節(jié)或是一個區(qū)域，沒有連續(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)庫已有系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上［16，17］，針對斷面考察數(shù)據(jù)特點，加強與完善數(shù)據(jù)交互式動態(tài)可視化功能，示范性地實現(xiàn)了一個點、一條斷面的長時期、周期性的變化趨勢可視化展示，提升了海洋觀測數(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工具為項目團隊構(gòu)建了云端工作環(huán)境：南海海洋斷面科學(xué)考察項目協(xié)同共享平臺（http：//ddl.escience.cn/sidmis），方便項目成員多客戶端隨時隨地移動工作，加強項目各課題間的協(xié)商和溝通，進行階段性成果數(shù)據(jù)的上傳與必要數(shù)據(jù)的共享，及時處理數(shù)據(jù)提交過程中存在的問題，最終形成較完整的數(shù)據(jù)結(jié)果。

南海海洋斷面科學(xué)考察項目協(xié)同共享平臺：1）支持文檔及數(shù)據(jù)云存儲，采用文件夾、標(biāo)簽等多種文檔歸類整理方式，實現(xiàn)多種導(dǎo)航方式，特別是實現(xiàn)基于關(guān)鍵詞的數(shù)據(jù)導(dǎo)航，系統(tǒng)可以通過航次關(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)鍵詞對數(shù)據(jù)進行多級分類和導(dǎo)航，提供方便快捷搜索，迅速定位所需文檔與數(shù)據(jù)。2）擁有專屬團隊空間，可添加項目內(nèi)成員和普通用戶，并給每個成員設(shè)置不同數(shù)據(jù)訪問權(quán)限。3）支持協(xié)作編輯，提供完整的文檔版本記錄，方便項目首席及各課題負(fù)責(zé)人實時協(xié)作，也不用擔(dān)心文檔丟失。4）支持移動工作，提供Android和iPhone客戶端，可隨時隨地進行移動工作。5）實現(xiàn)高效交流，支持?jǐn)?shù)據(jù)圖形產(chǎn)品的動態(tài)瀏覽，成員可以對圖形產(chǎn)品開展評論或@成員，及時地通知、分享，提高了應(yīng)用的交互性，使溝通暢通無阻。

3.3信息發(fā)布平臺

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（http：//210.77.90.89/themes/plant/jsp/ index.html）支持對考察航次及其科研過程中知識資源全生命周期的管理，推動項目進展及相關(guān)科技信息的動態(tài)發(fā)布，更通過“海洋科學(xué)知識傳播”專欄進行海洋科學(xué)知識的網(wǎng)絡(luò)傳播。

SKE作為一種工具，支持面向研究項目的信息發(fā)布平臺建設(shè)，支持嵌入科研工作流程的知識環(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組織模型，應(yīng)用語義網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合推理規(guī)則的開發(fā)，實現(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)，同時在主體、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)內(nèi)容上實現(xiàn)用戶個性化定制［19］。

南海海洋斷面科學(xué)考察信息發(fā)布平臺由集成層、存儲層和服務(wù)層等3層技術(shù)體系支撐。1）集成層進行多來源異構(gòu)信息的采集集成，經(jīng)過對象識別、元數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、語義映射等處理，將重要的考察信息資源，包括航次信息、航次報告、考察船及儀器設(shè)備、觀測技術(shù)、成果產(chǎn)出及相關(guān)海洋科學(xué)知識等，按本體結(jié)構(gòu)存儲到統(tǒng)一的知識庫中。2）存儲層的核心組件是知識庫和本體引擎，知識庫負(fù)責(zé)集中存儲科研本體和科技信息等資源內(nèi)容，本體引擎負(fù)責(zé)本體和知識庫的存儲管理，負(fù)責(zé)對知識庫的檢索推理和各種基于本體的計算，通過開放的API接口，提供第三方應(yīng)用系統(tǒng)對知識庫內(nèi)容的檢索、存取操作。3）服務(wù)層通過本體引擎實現(xiàn)對知識庫的操作，直接面向用戶提供服務(wù)。用戶可以基于本體邏輯實現(xiàn)知識的瀏覽、導(dǎo)航、關(guān)聯(lián)檢索，以及知識的推理和知識發(fā)現(xiàn)。

圖3 數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)服務(wù)截圖

圖4　　項目協(xié)同共享平臺服務(wù)截圖

圖5　　信息發(fā)布平臺首頁截圖

4結(jié)語

南海海洋斷面科學(xué)考察的航次調(diào)查研究進一步豐富了南海的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，對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)布平臺等3個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺，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個航次的觀測和研究數(shù)據(jù)及其產(chǎn)品，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的有效管理和及時共享，是對項目數(shù)據(jù)管理與共享生命周期的有益探索，希望對其他海洋考察項目的數(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，需要通過推進信息化建設(shè)，做好系統(tǒng)運行維護、數(shù)據(jù)管理、信息發(fā)布、信息安全等技術(shù)支撐，實現(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)用價值。

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資助項目：科技基礎(chǔ)性工作專項項目 （2008FY110100）；中國科學(xué)院信息化專項科技數(shù)據(jù)資源整合與共享工程重點數(shù)據(jù)庫項目（XXH12504-2-03）；國家科技基礎(chǔ)條件平臺 （國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺 （2005DKA32300）-南海及其鄰近海區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺）。

收稿日期：2015-09-22