張彭輝 杜建平 吳帥 程文華 侯建 孔祥峰 張麗

摘要：海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)是諸多學(xué)科研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)，也是實(shí)施海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)奮斗目標(biāo)的先決條件。文章從全球海洋環(huán)境觀測(cè)計(jì)劃及系統(tǒng)出發(fā)，探討現(xiàn)階段全球海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)觀測(cè)、國(guó)家數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、數(shù)據(jù)質(zhì)控方法以及數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀，闡明了海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)在國(guó)家發(fā)展中的重要性，客觀地分析了目前海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)發(fā)展在基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)質(zhì)控能力建設(shè)等方面面臨的關(guān)鍵問(wèn)題與挑戰(zhàn)，以期為將來(lái)海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)在多尺度、多學(xué)科、多行業(yè)的深入發(fā)展與深度融合提供可靠的資料與建議。

關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境監(jiān)測(cè);大數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)質(zhì)控;數(shù)據(jù)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：P76;TP31文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1005-9857（2021）11-0104-09

Research Progress on the Construction of Marine Environment Big Data System

ZHANG Penghuil， DU Jianpingl， WU Shuai？， CHENG Wenhual， HOU Jianl， KONG Xiangfeng?，ZHANG Li?

（1. State key laboratory for marine corrosion and protetion， Luoyang ship material research institute， Qingdao 266101，China;2.Southwest Technology and Enginering Research Institute， Chongging 400039， China; 3. Institute of Oceanographic Instrumentation，Qilu University of Technology（Shandong Academy of Sciences）， Qingdao 266061， China）

Abstract：Big data on the marine environment isthe foundation of many disciplines and research fields， and it is also a prerequisite for implementing the strategy of a maritime power and the goal of building a maritime power. Starting from theglobal marine environment observation plan and system， this paper discussed the current global marine environment big data observation， national database construction，data quality control methods and data application status， clarified the importance of marine environment big data in national development， and objectively analyzed the key issues and challenges on capacity building of infrastructure， data processing and quality control faced by the current development of marine environmental big data， to provide reliable in-formation and suggestions for the in-depth development and in-depth integration of marine envi-ronmental big data in multi-scale，multi-disciplinary，and multi-industry in the future. Keywords：Marine environment monitoring，Big data，Data quality control，Data application

0引言

“大數(shù)據(jù)”這一概念起源于20世紀(jì)80年代，最早被提出用來(lái)描述容量非常大的數(shù)據(jù)集，美國(guó)科學(xué)家JohnR.Mashey在“BigDataandtheNextWaveofIn-fraStres”的演講中即提到這一概念[1]。隨著摩爾定律的應(yīng)用與技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)不僅是指簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)集，而是通過(guò)一系列特征準(zhǔn)確定位的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，即“4V”特征：大數(shù)量（Volume）、多樣性（Variety）、高速度（Velocity）和高價(jià)值（Value）[2]。海洋環(huán)境觀測(cè)在海洋探測(cè)中起著至關(guān)重要的作用。隨著信息技術(shù)的指數(shù)增長(zhǎng)及海洋觀測(cè)手段的日益發(fā)展，海洋科學(xué)已正式進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代。海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)的獲取通常建立在多時(shí)空尺度、多平臺(tái)的采集與分析上，具有數(shù)據(jù)量大、維度廣、類(lèi)型多樣、測(cè)量持續(xù)、利用潛力大的特點(diǎn)，是一種典型的大數(shù)據(jù)，即海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)。

作為海洋大國(guó)，我國(guó)大陸海岸線長(zhǎng)達(dá)1.8萬(wàn)km余，島嶼岸線長(zhǎng)達(dá)1.4萬(wàn)km余，海岸線總長(zhǎng)度超過(guò)3.2萬(wàn)km，有300萬(wàn)km2余的管轄海域，海洋空間范圍廣闊，海洋環(huán)境復(fù)雜。隨著我國(guó)海洋監(jiān)測(cè)立體網(wǎng)絡(luò)的建立與發(fā)展，“908近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)”等專(zhuān)項(xiàng)的順利實(shí)施，全球海洋Argo系統(tǒng)的布放與觀測(cè)，多種監(jiān)測(cè)平臺(tái)與高端傳感器的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，海洋環(huán)境數(shù)據(jù)呈現(xiàn)了暴發(fā)式增長(zhǎng)。海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)是生物科學(xué)、地球科學(xué)、海洋和大氣科學(xué)等諸多研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)，也是維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益、保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境、開(kāi)發(fā)海洋資源、發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、實(shí)施海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)奮斗目標(biāo)的先決條件。與常規(guī)大數(shù)據(jù)不同，海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)因其獨(dú)特的地理特性，呈現(xiàn)了與環(huán)境屬性、時(shí)空差異等因素的高度耦合性[3]，在大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景下，如何有效利用海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)挖掘更深層的科學(xué)信息，解決大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、算法突破、組織分析方法、支持決策應(yīng)用系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，為未來(lái)海洋領(lǐng)域發(fā)展、海洋管理決策、全球海洋預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)警、海洋生產(chǎn)開(kāi)發(fā)等奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，仍是海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)發(fā)展過(guò)程中需要攻克的重點(diǎn)以及難點(diǎn)。

本研究從全球海洋環(huán)境觀測(cè)計(jì)劃及系統(tǒng)出發(fā)，探討了現(xiàn)階段全球海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)觀測(cè)、國(guó)家數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、數(shù)據(jù)質(zhì)控方法以及數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀，闡明了海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)在國(guó)家發(fā)展中的重要性，客觀分析了目前海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)發(fā)展面臨的關(guān)鍵問(wèn)題與挑戰(zhàn)，以期為將來(lái)海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)在多尺度、多學(xué)科、多行業(yè)的深入發(fā)展與深度融合提供可靠的資料與建議。

1海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)的獲取

海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)包括海洋氣象、水文、化學(xué)以及海底地形地貌等多個(gè)方面，其獲取需要長(zhǎng)期計(jì)劃和持續(xù)發(fā)展的觀測(cè)技術(shù)的穩(wěn)定支持。在全球一體化的大背景下，成立于1991年的全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)（GlobalOceanObservingSystem，GOOS）通過(guò)政府間合作，開(kāi)展地轉(zhuǎn)海洋學(xué)實(shí)時(shí)觀測(cè)陣（ArayforReal-timeGeostrophicOceanography，Argo）計(jì)劃、數(shù)據(jù)浮標(biāo)合作組（DataBuoyCooperationPanel，DBCP）項(xiàng)目、系泊與船基時(shí)間序列（OceanSITES）項(xiàng)目、全球海洋船基水動(dòng)力學(xué)調(diào)查項(xiàng)目（theGlobalOceanShip-basedHydrogrphicInvestigationPro-gram，GO-SHIP）、全球海平面觀測(cè)系統(tǒng)（theGlobalSeaLevelObservingSystem，GLOSS）以及船觀測(cè)隊(duì)（ShipObservationTeam，SOT）等項(xiàng)目，對(duì)全球海洋水文、氣象、化學(xué)和生物等多類(lèi)關(guān)鍵海洋變量（EsentialOceanVariables，EOVs）進(jìn)行觀測(cè)[4]。南極科學(xué)委員會(huì)（ScientificCommiteonAntarcticResearch，SCAR）組織實(shí)施的南大洋觀測(cè)系統(tǒng)計(jì)劃（SouthernOceanObservingSystem，SOOS）、北極理事會(huì)（ArcticCommite，AC）和國(guó)際北極科學(xué)委員會(huì)（InternationalArcticScientificCommite，IASC）聯(lián)合開(kāi)展北極持續(xù)觀測(cè)網(wǎng)計(jì)劃（SustainingArcticObservationNet，SAON）開(kāi)始對(duì)南北兩極海洋環(huán)境要素進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)[5]。美國(guó)和加拿大于1998年和1999年啟動(dòng)海王星（NEPTUNE）計(jì)劃，即東太平洋時(shí)間系列海底網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)（North-EastPacificTime-seriesUnderseaNetworkedExperi-ments），旨在建立區(qū)域性、長(zhǎng)期實(shí)時(shí)的交互式海洋觀測(cè)平臺(tái)[6]。此外，多種深海觀測(cè)計(jì)劃，如熱帶海洋與全球大氣實(shí)驗(yàn)計(jì)劃（TOGA）、綜合大洋鉆探計(jì)劃（IODP）以及國(guó)際大洋中脊計(jì)劃（InterRidge）也正在開(kāi)展當(dāng)中[7]。上述計(jì)劃的實(shí)施，將為海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)的獲取提供便利條件。

海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)的獲取技術(shù)包括調(diào)查船調(diào)查、浮標(biāo)潛標(biāo)臺(tái)站等海洋實(shí)地觀測(cè)技術(shù)，以遙感為主的衛(wèi)星觀測(cè)技術(shù)以及多學(xué)科融合為基礎(chǔ)的海洋觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。調(diào)查船調(diào)查是最早使用的獲取原位海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的方式之一，包括全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)的GO-SHIP等在內(nèi)的多個(gè)項(xiàng)目，對(duì)全球海洋近岸與大洋區(qū)域水體環(huán)境開(kāi)展數(shù)百次海洋調(diào)查。目前，相關(guān)航次公開(kāi)發(fā)布CTD數(shù)據(jù)包括北極相關(guān)航次94個(gè)，調(diào)查時(shí)間從1972年7月至2015年9月;大西洋相關(guān)航次116個(gè)，調(diào)查時(shí)間從1972年7月至2020年3月;太平洋相關(guān)航次與時(shí)間觀測(cè)連續(xù)觀測(cè)結(jié)果657個(gè)，調(diào)查時(shí)間從1973年8月至2020年3月;印度洋相關(guān)航次96個(gè)，調(diào)查時(shí)間從197年12月至2019年5月;南大洋相關(guān)航次193個(gè)，調(diào)查時(shí)間從1972年7月至2019年5月（htps：//chdo.ucsd.edu/）。1958—1960年以及2004—2009年，我國(guó)先后兩次開(kāi)展了全國(guó)海洋綜合調(diào)查，編繪海洋物理、海洋化學(xué)、海洋生物以及海洋地質(zhì)地貌圖集和圖志等，摸清我國(guó)近海海洋資源儲(chǔ)備情況，為我國(guó)近岸海域海洋大數(shù)據(jù)提供寶貴資料[8-9]。

浮標(biāo)、潛標(biāo)和觀測(cè)站觀測(cè)也是獲取原位海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的重要手段。作為全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)的一部分的Argo計(jì)劃，利用剖面浮標(biāo)為全球海洋剖面水溫和鹽度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲得提供了重要的支撐[10]。截至2020年11月5日，布放在全球海洋中仍處于工作狀態(tài)的Argo剖面浮標(biāo)已達(dá)3717個(gè)。同時(shí)，隨著海洋技術(shù)的發(fā)展以及深海觀測(cè)需求的增大，Argo剖面浮標(biāo)的探測(cè)深度已經(jīng)由之前的0～2000m拓展到0～6000m[11]。通過(guò)集成生物化學(xué)傳感器，在獲得剖面溫度和鹽度數(shù)據(jù)的同時(shí)，浮標(biāo)還可實(shí)時(shí)觀測(cè)懸浮顆粒、光強(qiáng)、pH、硝酸鹽濃度、葉綠素a濃度以及溶解氧濃度等多種環(huán)境數(shù)據(jù)，為多參數(shù)環(huán)境大數(shù)據(jù)的獲得提供了極為便利的條件[4，11]。此外，同樣屬于全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)的OceanSITES、DBCP和GLOSS等項(xiàng)目提供的由臺(tái)站、系泊浮標(biāo)、潛標(biāo)和衛(wèi)星追蹤漂流浮標(biāo)觀測(cè)獲得的氣象、物理海洋和生物化學(xué)等多種參數(shù)數(shù)據(jù)，也是海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)的重要來(lái)源[4]。

自美國(guó)1997年發(fā)射第一顆專(zhuān)用海洋水色衛(wèi)星Seastar以來(lái)，遙感技術(shù)在海洋研究中的應(yīng)用蓬勃發(fā)展。通過(guò)衛(wèi)星遙感，可以估算全球初級(jí)生產(chǎn)力、觀測(cè)海水化學(xué)參數(shù)（如鹽度等）和上層水體動(dòng)力學(xué)過(guò)程（如海平面高度變化等），為海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)提供了豐富資料[12]。

海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)綜合運(yùn)用水下機(jī)器人、海床光纖電纜等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)全天候、原位、長(zhǎng)期、連續(xù)、實(shí)時(shí)、高效的新型海洋觀測(cè)平臺(tái)。2016年6月6日，美國(guó)大型海洋觀測(cè)計(jì)劃（OceanObservatoriesInitiative，OOI）正式投入使用，83個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將投放到大西洋和太平洋的7個(gè)觀測(cè)陣列中，用來(lái)觀測(cè)海表至海底的物理、化學(xué)、地質(zhì)和生物過(guò)程[13]。此外，加拿大海底觀測(cè)網(wǎng)（OceanNetworksCanada，ONC）、歐洲多學(xué)科海底及水體觀測(cè)系統(tǒng)（EuropeanMultidisci-plinarySeafloorandWater-ColumnObservatory，EM-SO），日本地震和海嘯海底觀測(cè)密集網(wǎng)絡(luò)（DONET，DONET2）和日本海溝海底地震海嘯觀測(cè)網(wǎng)（S-net）以及我國(guó)的南海海底觀測(cè)網(wǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)，均已投入建設(shè)或開(kāi)始使用[7]。美國(guó)OOI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)向公眾免費(fèi)開(kāi)放，有效推動(dòng)了海洋大數(shù)據(jù)研究的進(jìn)步。

2海洋數(shù)據(jù)類(lèi)型

目前，對(duì)于浩瀚龐大的海洋來(lái)說(shuō)，已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，并且形成了范圍較廣的海洋監(jiān)測(cè)體系，收集了大量的海洋自然科學(xué)數(shù)據(jù)，在傳感器技術(shù)、海洋觀測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)的快速發(fā)展下，海洋環(huán)境觀測(cè)數(shù)據(jù)的采集頻率不斷增加，產(chǎn)生了相應(yīng)的應(yīng)用和產(chǎn)品。根據(jù)海洋數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)方法不同和表達(dá)方式的不同，數(shù)據(jù)分為現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、海洋遙感數(shù)據(jù)、海洋再分析產(chǎn)品數(shù)據(jù)、海洋模擬數(shù)據(jù)等[14]。

海洋實(shí)測(cè)調(diào)查包括船基觀測(cè)、定點(diǎn)觀測(cè)和移動(dòng)觀測(cè)等觀測(cè)方式，不同觀測(cè)方式采集的數(shù)據(jù)不同，例如船基觀測(cè)的數(shù)據(jù)采集主要包括海洋氣象、物理海洋、海洋物理、海洋化學(xué)、海洋生物等;定點(diǎn)觀測(cè)根據(jù)平臺(tái)的不同，又分為岸基雷達(dá)站、河口水文站、海洋氣象站、驗(yàn)潮站、浮標(biāo)、潛標(biāo)等[15]。海洋移動(dòng)觀測(cè)能夠覆蓋更大的區(qū)域，包括水上、水下移動(dòng)觀測(cè)平臺(tái)，能夠提供水下幾千米的溫度、鹽度、深度等[16]。

海洋遙感數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和航空遙感數(shù)據(jù)，其中航空遙感又可分為有人機(jī)航空遙感和無(wú)人機(jī)航空遙感[17]。航空遙感由于監(jiān)測(cè)范圍廣、監(jiān)測(cè)頻次高、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)，適用于重點(diǎn)區(qū)域的高精度監(jiān)測(cè)，如近海海洋調(diào)查、海岸帶制圖、資源勘測(cè)、海洋動(dòng)態(tài)監(jiān)管、海洋突發(fā)情況應(yīng)急響應(yīng)、海洋資源環(huán)境監(jiān)測(cè)等。此外，海洋遙感數(shù)據(jù)定量化應(yīng)用的不斷深入和個(gè)性化服務(wù)的不斷完善，也是未來(lái)海洋數(shù)據(jù)發(fā)展的重要方向[18]。

海洋數(shù)值模擬是以現(xiàn)實(shí)海洋為基本物理背景，以計(jì)算機(jī)為載體，按照物理規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型，從而對(duì)海洋狀態(tài)（包括海溫、鹽度、海流、海浪、潮汐等要素）進(jìn)行模擬，參數(shù)化、定量化地描述海洋的具體狀況。國(guó)內(nèi)外比較常用的數(shù)值模擬產(chǎn)品網(wǎng)站有：中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋大數(shù)據(jù)中心、國(guó)家海洋信息中心、國(guó)家極地科學(xué)數(shù)據(jù)中心、普林斯頓海洋模型（PrincetonOceanModel，POM）、非結(jié)構(gòu)有限元近海海洋模型（AnUnstructuredGrid，F(xiàn)inite-VolumeCoastalOceanModel，F(xiàn)VCOM）、漢堡陸架海洋模型（HamburgShelfOceanModel，HAM-SOM）等[19]。數(shù)據(jù)分析是大數(shù)據(jù)價(jià)值鏈中最后也是最重要的一個(gè)階段，其目的是提取潛在的有用價(jià)值，提供建議或決策，有效地處理和利用現(xiàn)有觀測(cè)資料，重建高質(zhì)量、長(zhǎng)時(shí)間序列和高分辨率的海洋資料集，最終形成海洋再分析產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)先后公開(kāi)發(fā)布了數(shù)十個(gè)時(shí)間序列長(zhǎng)、要素較為完整、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的全球海洋再分析數(shù)據(jù)產(chǎn)品。包括美國(guó)的全球海洋再分析產(chǎn)品，歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心的全球海洋再分析產(chǎn)品，法國(guó)全球海洋再分析產(chǎn)品，日本的全球海洋再分析產(chǎn)品，中國(guó)的全球海洋再分析產(chǎn)品[20]。這些海洋再分析產(chǎn)品時(shí)間跨度不同，時(shí)間分辨率也不同，變量一般包括鹽度、溫度、經(jīng)緯向海流速度和海表面高度等，其中日本的MOVE-G2海洋再分析產(chǎn)品還提供了一些生物變量等。海洋再分析產(chǎn)品已經(jīng)在諸多研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如海洋對(duì)氣候變化的響應(yīng)、大洋環(huán)流與溫鹽結(jié)構(gòu)、海洋動(dòng)力學(xué)過(guò)程、監(jiān)測(cè)方案的設(shè)計(jì)、數(shù)值預(yù)報(bào)和模式評(píng)估等。

3海洋數(shù)據(jù)質(zhì)控方法

隨著海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)種類(lèi)和量級(jí)的不斷增加，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的重要性日益突出[21]。海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，將直接影響對(duì)海洋環(huán)境的綜合評(píng)估、生態(tài)保護(hù)、災(zāi)害預(yù)警、管理決策和資源開(kāi)發(fā)等。海洋數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制，決定了海洋數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，具有重要的科學(xué)意義和社會(huì)價(jià)值[22-24]。目前采用的質(zhì)量控制方法主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是根據(jù)數(shù)據(jù)的基本信息進(jìn)行合理性辨別，如合理性檢驗(yàn)和一致性檢驗(yàn)等;另一類(lèi)是基于數(shù)據(jù)處理算法進(jìn)行質(zhì)量管理，包括相關(guān)性檢驗(yàn)、異常值檢驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)檢驗(yàn)等方法（圖1）。

3.1合理性檢驗(yàn)方法

合理性校驗(yàn)主要是對(duì)數(shù)據(jù)基本信息進(jìn)行初步檢驗(yàn)，判斷其數(shù)值是否合理，如數(shù)據(jù)的日期時(shí)間、位置坐標(biāo)、記錄格式、觀測(cè)要素等[25]。在海洋數(shù)據(jù)的質(zhì)量管理中，數(shù)據(jù)日期不能超前于當(dāng)前日期，年、月、日、時(shí)、分、秒均應(yīng)在其規(guī)定進(jìn)制內(nèi);數(shù)據(jù)位置的經(jīng)度在-180°～180°，緯度在-90°～90°;數(shù)據(jù)記錄的起始位置、長(zhǎng)度、類(lèi)型等要素，均滿足規(guī)定要求;觀測(cè)要素應(yīng)為已知觀測(cè)范圍內(nèi)的要素等[26]。

3.2一致性檢驗(yàn)方法

海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的一致性檢驗(yàn)主要包括值域一致性檢驗(yàn)和邏輯一致性檢驗(yàn)。值域一致性檢驗(yàn)是根據(jù)每個(gè)數(shù)據(jù)參數(shù)在該環(huán)境中的經(jīng)驗(yàn)值域范圍對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷其是否在經(jīng)驗(yàn)值域范圍內(nèi)[27]。經(jīng)驗(yàn)值域范圍可以根據(jù)被監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)的理化性質(zhì)、最低檢出限、最大污染等級(jí)、時(shí)間空間分布規(guī)律、歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和相關(guān)文獻(xiàn)資料等進(jìn)行劃定。邏輯一致性檢驗(yàn)是根據(jù)某些檢測(cè)參數(shù)間存在的邏輯關(guān)系進(jìn)行質(zhì)量控制，包括同一參數(shù)在不同形態(tài)下的關(guān)系（如總氮和無(wú)機(jī)氮、有機(jī)氮之間的關(guān)系）、同一物質(zhì)的不同參數(shù)之間的關(guān)系（如有機(jī)物在COD的錳法檢測(cè)中氧化程度低于在鉻法檢測(cè)中的氧化程度）、不同參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系（如pH值和總堿度的一致性關(guān)系）等[28]。

3.3相關(guān)性檢驗(yàn)方法

相關(guān)性檢驗(yàn)是根據(jù)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)各元素之間的自相關(guān)或互相關(guān)關(guān)系來(lái)判斷數(shù)據(jù)的質(zhì)量。如針對(duì)某一參數(shù)，一天內(nèi)數(shù)據(jù)的最大值應(yīng)高于其平均值;兩個(gè)相鄰時(shí)間或位置間的觀測(cè)值，其差值應(yīng)在一定范圍內(nèi);海水的溫度、鹽度數(shù)據(jù)與其密度數(shù)據(jù)之間的關(guān)系等[29]。如：羅冬蓮[30]研究得出深滬灣溶解氧與浮游植物數(shù)量呈二次拋物線關(guān)系，與懸浮物呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系;戴文娟等[31]利用Aprior算法對(duì)濱海觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)性檢驗(yàn)，檢測(cè)出東海大橋海洋站的一批溫度、鹽度和波浪數(shù)據(jù)不符合相關(guān)性檢驗(yàn)，系機(jī)器故障導(dǎo)致，應(yīng)作缺測(cè)處理。

3.4異常值檢驗(yàn)方法

在海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，由于人為、儀器、通信等方面問(wèn)題造成的錯(cuò)誤、誤差或噪聲，會(huì)體現(xiàn)異于正常數(shù)據(jù)分布規(guī)律的顯著性差別，該類(lèi)數(shù)據(jù)視為異常值，應(yīng)通過(guò)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制予以標(biāo)記或處理。海洋數(shù)據(jù)質(zhì)控過(guò)程中用到的異常值檢驗(yàn)方法有Grubbs檢驗(yàn)、Dixon檢驗(yàn)、萊特準(zhǔn)則檢驗(yàn)、局地檢驗(yàn)、K-means檢驗(yàn)等。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特征選擇合適的檢驗(yàn)方法，或進(jìn)行方法的結(jié)合、改進(jìn)，以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更好的質(zhì)量控制[32]。如：鄭琳等[33]分析數(shù)值分布較大的營(yíng)養(yǎng)鹽要素適合選用Grubbs檢驗(yàn)，而針對(duì)數(shù)值差異較小的溫度、pH和COD等參數(shù)的數(shù)據(jù)，選用Dixon檢驗(yàn)?zāi)艿玫礁玫男Ч?劉首華等[34]通過(guò)結(jié)合Grubbs檢驗(yàn)和局地異常值檢驗(yàn)，建立了一種針對(duì)海洋浮標(biāo)波高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常值的質(zhì)控方法;蔣華等[35-36]對(duì)K-means檢驗(yàn)算法進(jìn)行了改進(jìn)，以提高海洋數(shù)據(jù)異常值的檢測(cè)率。

3.5統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)檢驗(yàn)方法

在傳統(tǒng)海洋數(shù)據(jù)質(zhì)量控制中，有些數(shù)據(jù)需利用專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工檢驗(yàn)。隨著智能學(xué)習(xí)算法的發(fā)展，學(xué)者們開(kāi)始采用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)或智能學(xué)習(xí)等相對(duì)復(fù)雜的算法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制[37]。如：李飛等[38]探索引入統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)算法（SupportVectorDomainDescription，SVDD），利用歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，建立可用于海洋站多要素?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量控制的模型;王振華等[39]引入梯度模糊數(shù)抽樣檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?，解決具有不確定質(zhì)量參數(shù)的海洋數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)問(wèn)題;陳括等[40]將粗集理論引入海洋數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)中，用于對(duì)不同質(zhì)量檢驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化選擇。

在實(shí)際應(yīng)用中，海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制往往根據(jù)參數(shù)的自身特點(diǎn)和應(yīng)用需求，選用多個(gè)質(zhì)量控制方法相結(jié)合，并根據(jù)質(zhì)量控制方法的復(fù)雜性和時(shí)效性，分批進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)[41-42]。以國(guó)際Argo計(jì)劃的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，其質(zhì)量控制通常分為實(shí)時(shí)質(zhì)量控制和延時(shí)質(zhì)量控制，實(shí)時(shí)質(zhì)量控制在浮標(biāo)觀測(cè)后的24h內(nèi)完成，進(jìn)行基本的合理性、一致性等質(zhì)量檢驗(yàn)，突出實(shí)時(shí)性;延時(shí)質(zhì)量控制在6個(gè)月內(nèi)完成，可根據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)分析等方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，突出其準(zhǔn)確性[43-45]。

4海洋大數(shù)據(jù)應(yīng)用

4.1海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)

海洋是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展重要的戰(zhàn)略資源基地，蘊(yùn)含著豐富的海洋資源。良好的海洋生態(tài)環(huán)境是海洋資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用的基本條件。近年來(lái)，海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，已經(jīng)從單一特征性參數(shù)監(jiān)測(cè)，發(fā)展為多任務(wù)、多區(qū)域、多站位、多參數(shù)的綜合調(diào)查監(jiān)測(cè)[46]，為海洋資源的開(kāi)發(fā)利用、海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)、海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供了重要支撐。

海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)內(nèi)容豐富，包括海洋氣象觀測(cè)、水質(zhì)分析、沉積物分析、生物監(jiān)測(cè)和海洋放射性監(jiān)測(cè)等[47]。隨著海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不斷獲取和更新，已積累形成海量的數(shù)據(jù)資源，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析與信息挖掘等技術(shù)已經(jīng)難以滿足海量數(shù)據(jù)的分析需求，而基于大數(shù)據(jù)的海洋信息技術(shù)，能快速有效地對(duì)海洋生態(tài)監(jiān)控區(qū)的指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行整合與優(yōu)化[48]。例如，利用遙感與聲學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)海洋底棲生物的生物群落和物種分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為海洋生態(tài)保護(hù)提供科學(xué)參考[49]。利用海洋水色遙感探測(cè)如葉綠素、懸浮物、黃色物質(zhì)、污染物等信息，對(duì)海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)和近岸水體污染預(yù)警具有重要意義[50]?；诤Ｑ筮b感大數(shù)據(jù)和生物多樣性監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)典型海洋生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)功能區(qū)、敏感區(qū)和脆弱區(qū)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，及對(duì)重要海洋經(jīng)濟(jì)物種專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)[51-52]。通過(guò)海洋大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用，進(jìn)一步提升海洋生態(tài)調(diào)查精度，推動(dòng)海洋水質(zhì)環(huán)境改善，保護(hù)海洋生物多樣性，提高海洋生態(tài)環(huán)境綜合治理水平。

4.2海洋防災(zāi)減災(zāi)

中國(guó)是世界上受海洋災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，災(zāi)害種類(lèi)多、分布廣、頻率高，影響正常的海洋生產(chǎn)活動(dòng)并危害國(guó)民生命財(cái)產(chǎn)安全。201—2017年，中國(guó)海洋災(zāi)害（風(fēng)暴潮、海浪、海冰、赤潮及其他海洋災(zāi)害）造成的直接經(jīng)濟(jì)損失累計(jì)超過(guò)2075億元[53]。改革開(kāi)放以來(lái)，人口、城市在中國(guó)沿海地區(qū)高度聚集，沿海地區(qū)城鎮(zhèn)化與工業(yè)化快速發(fā)展，海洋災(zāi)害對(duì)中國(guó)沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

近年來(lái)，我國(guó)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用已經(jīng)取得巨大的進(jìn)步，逐步建立起由海洋監(jiān)測(cè)平臺(tái)、多參數(shù)浮標(biāo)、調(diào)查船、衛(wèi)星遙感等組成的海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)[47]。隨著海洋自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，基于海洋大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和挖掘，為海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警提供支持。2000年基本建成的“海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)和信息服務(wù)系統(tǒng)”上海示范區(qū)是我國(guó)第一套自行研發(fā)的海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為上海地區(qū)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、海洋環(huán)境保護(hù)、減輕海洋災(zāi)害損失提供海洋環(huán)境信息服務(wù)[47]。2002年我國(guó)發(fā)射了第一顆海洋衛(wèi)星—“海洋一號(hào)A”衛(wèi)星，主要開(kāi)展海洋水色要素（包括葉綠素、懸浮泥沙、可溶性有機(jī)物）、水溫、污染物及淺海水深和水下地形的探測(cè)工作，并對(duì)全球海洋環(huán)境進(jìn)行遙感觀測(cè)，對(duì)我國(guó)近海的海洋災(zāi)害如赤潮、綠潮等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警[54]。“九五”以來(lái)，我國(guó)加大了海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)高新技術(shù)的研發(fā)投入，攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)。集成自主研發(fā)儀器設(shè)備構(gòu)建的區(qū)域性海洋立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)于2008年投入業(yè)務(wù)化運(yùn)行，產(chǎn)生的近海監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高海洋防災(zāi)減災(zāi)水平[47]。近年來(lái)，我國(guó)陸續(xù)建成多個(gè)海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與近海海洋觀察研究網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)東海、黃海和南海北部海域的長(zhǎng)期綜合監(jiān)測(cè)，提高了所在區(qū)域?qū)Τ喑薄⒕G潮、溢油、核輻射、環(huán)境突發(fā)事件的監(jiān)控能力和預(yù)警水平，并為我國(guó)近海變化規(guī)律預(yù)測(cè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了大量的海洋綜合性基礎(chǔ)資料[55]。

4.3全球氣候變化研究

全球氣候變化影響人類(lèi)活動(dòng)與全球生態(tài)系統(tǒng)，并產(chǎn)生諸多嚴(yán)重后果，如冰川消融、海平面上升、厄爾尼諾現(xiàn)象、旱澇災(zāi)害增加、嚴(yán)寒熱浪等極端天氣增多。海洋水文氣象監(jiān)測(cè)為全球氣候變化研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容。隨著海洋觀測(cè)和信息技術(shù)的發(fā)展，海洋水文氣象監(jiān)測(cè)已經(jīng)形成了以遙感、遙測(cè)自動(dòng)化為重點(diǎn)的海洋水文氣象自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[56]?；诤Ｑ筮b感大數(shù)據(jù)，海洋水文氣象監(jiān)測(cè)涵蓋諸多海洋環(huán)境要素，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，根據(jù)美國(guó)NASA衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果，北極海冰自20世紀(jì)80年代以來(lái)每10年以13.1%的速度下降，南極洲和格陵蘭島海冰分別以每10年148億t和279億t的速度減少，全球海平面每年平均升高3.3mm[57]。利用Argo數(shù)據(jù)對(duì)不同深度處的海水溫度年周期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲取全球變暖理想觀測(cè)點(diǎn)，為海面浮標(biāo)布局提供科研參考[58]。通過(guò)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)到的海洋風(fēng)場(chǎng)、海洋高度數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用于海平面變化觀測(cè)、海洋極端降雨預(yù)報(bào);海表鹽度、海表溫度數(shù)據(jù)可服務(wù)于大洋環(huán)流、臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)、全球氣候變化與預(yù)測(cè)等[59]。

未來(lái)，全球化的海洋觀測(cè)系統(tǒng)是人類(lèi)認(rèn)識(shí)海洋、掌握海洋環(huán)境變化規(guī)律、開(kāi)展全球氣候變化研究的發(fā)展方向?；诖?，全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)（GOOS）在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)和資源共享方面發(fā)揮重要作用，促進(jìn)國(guó)際間開(kāi)展海洋數(shù)據(jù)搜集、海洋數(shù)據(jù)應(yīng)用與合作，為全球氣候變化背景下的海洋多要素變化與關(guān)聯(lián)分析提供平臺(tái)[47]。而從海洋大數(shù)據(jù)中挖掘的大氣-海洋互作信息、生態(tài)系統(tǒng)-海洋理化參數(shù)耦合變異過(guò)程、氣候變化對(duì)極端氣候事件發(fā)生頻次、強(qiáng)度及空間分布特點(diǎn)的影響，將成為未來(lái)利用海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展全球氣

候變化分析的研究熱點(diǎn)[16]。

4.4海洋經(jīng)濟(jì)（航運(yùn)、養(yǎng)殖、捕撈等）

我國(guó)不斷加大海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)力度，基于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的大數(shù)據(jù)分析服務(wù)國(guó)家海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。隨著多功能海洋監(jiān)測(cè)平臺(tái)的建設(shè)，基于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析在環(huán)境科學(xué)研究、航運(yùn)、漁業(yè)、能源探測(cè)等諸多海洋活動(dòng)中得到運(yùn)用并提高效率和生產(chǎn)力。受益于衛(wèi)星技術(shù)（如通信、遙感、導(dǎo)航等）的發(fā)展，海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)平臺(tái)為船舶航運(yùn)業(yè)提供了全面的風(fēng)速、水流、浪潮、水深、水溫變化等數(shù)據(jù)資料，為船型開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、航線航速優(yōu)化提供支持[60]。如2014年1月通過(guò)對(duì)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)與海洋氣象數(shù)據(jù)的快速綜合分析，中國(guó)“雪龍”號(hào)極地考察船在南極冰海成功救援被困的俄羅斯“紹卡利斯基院士”號(hào)考察船，成為海洋大數(shù)據(jù)指導(dǎo)極地航行船只脫困的典型案例[61]。

此外，傳統(tǒng)漁業(yè)和海水養(yǎng)殖業(yè)通過(guò)依靠海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)、生物技術(shù)、先進(jìn)材料技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。如利用海洋生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)養(yǎng)殖區(qū)域重金屬、有機(jī)污染物、赤潮毒素、生化耗氧量、硫化物、氨氮等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[46]，提高魚(yú)蝦貝藻等養(yǎng)殖品種的生長(zhǎng)品質(zhì)與安全品質(zhì)，提高養(yǎng)殖產(chǎn)量，并改善養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)冷水名貴魚(yú)種的增殖增產(chǎn)[62-63]。新型海洋牧場(chǎng)在傳統(tǒng)海洋牧場(chǎng)原有人工魚(yú)礁、網(wǎng)箱養(yǎng)殖、增殖放流的基礎(chǔ)上引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、通信傳感等信息技術(shù)手段，對(duì)漁場(chǎng)海況信息（如葉綠素濃度、海表溫度、海洋表面鹽度、海洋表面高度、海洋水色信息等）進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，對(duì)海洋初級(jí)生產(chǎn)力、海洋生物存量分布及其變化進(jìn)行分析，提高對(duì)漁期、漁場(chǎng)、魚(yú)群數(shù)量和質(zhì)量等漁情預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性[64]。近年來(lái)，海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在我國(guó)新型海洋牧場(chǎng)建設(shè)中發(fā)揮重要作用，如在山東海洋牧場(chǎng)區(qū)域海域布設(shè)海底觀測(cè)站，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋牧場(chǎng)水文生態(tài)及生物資源狀況的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，建立山東省海洋牧場(chǎng)觀測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)中心，提升區(qū)域海洋安全管理和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)預(yù)警能力。

4.5國(guó)防建設(shè)

近年來(lái)，各沿海國(guó)家正積極地應(yīng)用和發(fā)展海洋監(jiān)測(cè)高新技術(shù)，從空間、水面、水下對(duì)海洋進(jìn)行立體監(jiān)測(cè)，加速構(gòu)建海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，維護(hù)國(guó)家安全和海洋權(quán)益[65]。目前，海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心是依托遙感衛(wèi)星組成的天基海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)，同時(shí)，海洋巡航飛機(jī)、無(wú)人航空遙感飛機(jī)組成空基平臺(tái)，固定監(jiān)測(cè)站和高頻地波雷達(dá)站組成岸基平臺(tái)，浮標(biāo)、潛標(biāo)、船舶組成?；O(jiān)測(cè)平臺(tái)，水下固定監(jiān)測(cè)站、水下水聲探測(cè)陣組成海底監(jiān)測(cè)平臺(tái)，上述多平臺(tái)共同構(gòu)成海洋環(huán)境的立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟êＳ驅(qū)嵤┖Ｌ煲惑w化的立體監(jiān)測(cè)[65-66]。例如，美軍航母編隊(duì)在作戰(zhàn)巡航海域以“岸基保障為主，艦基平臺(tái)為輔”為原則，通過(guò)衛(wèi)星、雷達(dá)遙感、遙測(cè)浮標(biāo)、航母編隊(duì)艦船，完成海洋環(huán)境特征參數(shù)的獲取、分析、預(yù)測(cè)和評(píng)估[67]。此外，為滿足海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)和海上國(guó)防建設(shè)需求，一系列軍事技術(shù)指標(biāo)被應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)裝備的研制中。如，高頻地波雷達(dá)能夠超視距探測(cè)海平面視線以下的艦船、飛機(jī)、導(dǎo)彈和冰山等移動(dòng)目標(biāo)，因其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)被各海洋國(guó)家競(jìng)相研制與部署，以抵御戰(zhàn)爭(zhēng)威脅并應(yīng)用于海洋開(kāi)發(fā)與研究[68]。水下航行器因具有適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境、監(jiān)測(cè)范圍廣、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、隱蔽性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為世界各國(guó)高度重視的海洋科技[69]。目前水下航行器正向遠(yuǎn)航程、深海型、多傳感器、混合式、智能化方向發(fā)展，特別利用圖像識(shí)別、人工智能、大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)信息處理、精密導(dǎo)航定位等技術(shù)要求，在民用領(lǐng)域開(kāi)展海底地形勘察、海洋資源調(diào)查、水文參數(shù)測(cè)量和生物監(jiān)測(cè)，在軍用領(lǐng)域用于偵察、掃雷、援潛救生等[70]。

5結(jié)論與展望

人類(lèi)社會(huì)文明、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與海洋一直息息相關(guān)，國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)、軍事等各個(gè)方面也與海洋有著密切聯(lián)系。未來(lái)海洋事業(yè)將會(huì)更加深入地貫穿到人類(lèi)科技、文化、經(jīng)濟(jì)、政治的各個(gè)層面，從多產(chǎn)業(yè)、多環(huán)境、全方位影響國(guó)家核心力量建設(shè)。海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)、海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)的發(fā)展也將為建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)提供更強(qiáng)有力的支撐。因此，仍處在發(fā)展階段的海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)，尚存在一系列問(wèn)題亟待解決。5.1基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施的能力建設(shè)在全球各地觀測(cè)站點(diǎn)不斷更新觀測(cè)數(shù)據(jù)的當(dāng)下，海洋環(huán)境數(shù)據(jù)量已達(dá)到前所未有的規(guī)模，傳統(tǒng)以單一數(shù)據(jù)輸入與查詢?yōu)橹行牡臄?shù)據(jù)管理系統(tǒng)已不能滿足科學(xué)研究的需要。日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量迫切需求更高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理系統(tǒng)的支持，因此對(duì)基礎(chǔ)的軟硬件設(shè)施提出了更高的建設(shè)要求。

5.2數(shù)據(jù)處理能力建設(shè)

海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)發(fā)展的核心在于數(shù)據(jù)的有效處理、提取、分析及反饋。海量數(shù)據(jù)資源的產(chǎn)生既給科研人員帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，也給科學(xué)研究帶來(lái)了更大的機(jī)遇。如何深度挖掘數(shù)據(jù)、優(yōu)化算法，決定了從復(fù)雜數(shù)據(jù)中獲取信息的全面性與有效性，也是實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)價(jià)值的重要手段。

5.3數(shù)據(jù)質(zhì)量控制能力建設(shè)

海洋大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)計(jì)算速度快，數(shù)據(jù)種類(lèi)繁多，由于數(shù)據(jù)讀取的不準(zhǔn)確性和不完整、數(shù)據(jù)傳輸或計(jì)算的意外錯(cuò)誤，可能引起數(shù)據(jù)處理結(jié)果的嚴(yán)重誤差，極大地影響數(shù)據(jù)的有效利用，浪費(fèi)傳輸、存儲(chǔ)和計(jì)算資源。如何在第一時(shí)間使數(shù)據(jù)系統(tǒng)及時(shí)自檢錯(cuò)誤，并準(zhǔn)確修復(fù)，也是海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)研究中一個(gè)挑戰(zhàn)性難題。

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