关于“我国地球系统科学数据管理系统的建设及其理论、方法研究”的立项建立*

1 项目名称

我国地球系统科学数据管理系统的建设及其理论、方法研究

2 目的意义

科学数据是经济建设、社会发展和科技进步过程中的重要基础信息,是社会的宝贵资源。地球系统科学数据是研究地球形成、演化及其内动力、太阳驱动和人类活动对地球系统的影响,探讨人类生存环境改善、灾害预测、资源合理开发利用和国民经济持续发展的重要的科学依据。基于地球系统科学数据的获得又是一个长期的、精确的连续积累过程,需要采取有效的手段坚持不懈地积累和广泛应用,才能发挥其应有的效益;基于地球系统科学数据的观测客观性、连续性、综合性、全球性、许多数据的不可重复性 和时空跨度大、信息量大、以及投入高的特点,决定了它在环境与发展中的特殊地位。 因此,建议国家对地球系统科学数据管理系统的建设及其理论与方法的研究予以重点支持。

然而,由于多方面的原因,对地球系统科学数据的长期积累、管理、共享等重大问题的认识还没有提高到应有的高度,造成多年来科学数据的积累、管理处于十分落后的状态,特别是还有许多的数据资料长期分散在小集体或个人手中,不但难以充分发挥作用,而且还有散失的危险;许多珍贵的历史资料保存年久,没有复制备份,处于损毁边缘;同时还缺乏较完善的数据资料共享与服务的政策法规体系,使盲目的资料壁垒现象得以继续,造成许多科学数据不能充分利用,使国家投入的效益难以提高,以至于低水平的重复工作屡见不鲜。

现代科学技术的发展已经为地球系统科学数据的管理与应用提供了技术上的有力支持。本项目的实施,旨在改变我国科学数据积累、管理和应用的落后状况,完善 WDC - D系统的建设及其运行机制,为我国的地球系统科学发展和国民经济建设提供及时可靠的服务;研究科学数据管理的理论与方法,为国家制定科学数据管理政策法规提供科学依据。因此,本项目具有基础性、系统性、公益性、实用性特点,对我国资派的合理开发利用。对民族生存环境的保护与改善,对全球环境与发展问题的解决,都将做出重要的贡献。

3 目标

通过本项目的研究,要初步解决地球系统科学各类数据管理中的数据采集更新、管理规范、质量监控、共享与服务等重大基础性理论与方法,促使我国地球系统科学数据的管理迅速走上健康发展轨道,为国家科学数据政策法规体系建设提供科学依据;并通过WDC-D系统的建设,使其真正形成我国地球系统(日地及环境)科学数据管理的新体系,使科学数据在民族生存环境的保护与改善、全球性环境问题的解决和地球科学发展中发挥更大的作用;积极参与我国地球科学研究计划和全球变化国呩合作研究计划的数据管理,为进一步实现WDC-D系统及其与WDC系统及有关国际数据机构联网,将WDC-D建成世界数据中心亚洲中心创造条件。

4 国内、外发展概况

国内在科学数据管理和应用中存在的主要问题是缺乏统一的规范标准,无共享原则和政策法规体系,管理手段落后,系统性差,分散,重复采集或无人采集;许多重大项目在立项时,没有明确科学数据管理的考核目标,因此也很难形成集中、统一的数据系统。这些状态都造成大量有用数据资料的分散或散失。

随着计算机技术的发展和应用,国内在各个领域都迅速发展并建立了一批数据库,试图在各自的领域中系统积累数据资料。在这个基础上,我国加入了世界数据中心,1989年正式成立中国中心(WDC-D),下设:海洋、气象、地震、地质、地球物理、空间、天文、冰川(雪、冰)冻土、再生资源与环境等9个学科分中心。

几年来,WDC-D的建设,在国家有关部门的支持下,在各学科中心依托单位和全体人员的共同努力下,工作是出色的,取得了一些成绩。包括:系统的初步建立;大量数据 的采集、积累、处理并为国内外数以千计的用户提供了良好的服务;对数据管理的理论、方法的涉足;与国际WDC系统各中心以及国际有关数据机构(如CODATA)建立了全面或局部的交换关系,丰富了数据资料等,都为我国科学数据管理的组织机构及其运行的正常秩序的建立奠定了良好的基础。这也正是本领域提出立项的基本条件。只有提高全社会对科学数据管理及其共享与服务的认识,和由国家驱动,完善科学数据管理系统的建设及其基本理论与方法的提高,才能使科学数据(包括国际交换获取的数据)充分发挥其应有的作用。

地球系统是一个复杂的巨系统,它所产生的问题和研究领域早已超越国界,成为世界公众所共同关注的大事。从50年代起,发达国家和许多国际组织都有计划、有目的地研究建立了地球系统科学数据的管理分析与应用系统,以促进学科发展和环境等重大问题的解决或缓解。1957年国际科联成立了世界数据中心(WDC),许多国家加入,使地球系统(日地及环境)科学的数据采集、存储、交换和使用国际化。60年代以来,随着地理信息系统技术的发展和应用,又把地球系统科学数据的来集和管理空间化。在国科联发动IGBP计划后,许多国家和国际组织都提出了实现该计划的资源环境数据采集、管理、交换的计划,这是因为各研究项目和科学团体之间的信息流通对IGBP的成功至关重要。也正因为国际数据组织机构,拥有先进的设备和大量的数据,才可能使 IGBP及其相应的研究计划应运而生。换句话说,无论环境与发展问题的研究,还是外交谈判,谁掌握丰富的、可靠的科学数据,谁就主动。从国外发达国家的情况看,他们在地球系统(日地及环境)科学数据积累、存储和应用中的特点是: 科学数据积累和管理成为国家的最基础的任务,由政府投资,数据共享;数据积累与研究计划同步开展; 抓规范标准。抓基础理论与方法,引入高新技术促进数据应用,使数据在科学研究和国家社会经济发展中充分发挥作用。

必须指出,国科联WDC专门委员会曾在印度设立中心,由于状态不佳被取消。近年泰国和我国的台湾省相继提出建立分中心,而WDC官员则主张他们纳入WDC-D的管理系统,这一事实既反映了WDC-D这几年的工作成效,更说明它在亚洲地区将要起的作月和国际地位。因此,WDC-D的建设与发展应朝着亚洲中心的方向努力。

5 主要研究内容

本项目主要研究内容包含三个主要方面:

5.1 基础性问题研究

(1)各学科数据分类、规范、标准、编码、收集范围、交换格式等研究和制定;

(2)地球系统科学数据结构(含WDC-D系统组成学科中心的完善)研究;

(3)地球系统科学数据质量保证和控制理论与方法的研究;

(4)地球系统科学数据管理的基本理论和方法(含管理规范、共享原则)研究;

(5)地球系统科学数据采集和更新方法的研究。

5.2 数据管理系统的建设研究

(1)地球系统科学数据管理系统支撑技术研究,包括采集、加工、存取、查询、通 讯、联网(第一步是建成网络式分布型数据信息系统,并具备传输与分发功能;第二步实现亚洲区域和国际联网);

(2)实用数据管理系统的研究和建立(已有的九个学科中心选择条件最成熟的领域,建设实用数据管理系统,逐步扩大);

(3)数据库、方法库、模型库三库一体的研究;

(4)地球系统科学数据管理的政策法规体系的研究;

(5)IGBP的全球规模数据能力的协调与实施。

5.3 历史地球系统科学数据的拯救和整编技术方法研究

(包括对1957—1958年国际地球物理年期间我国观测数据的收集及整理)。

5.4 数据开发应用和信息产业形成镆式的研究

(1)地球系统科学数据库在减灾等重大问题中的应用研究;

(2)地震及灾害性气候分布式数据库技术研究;

(3)卫星和其他航天器探测数据积累、管理、交换的规范和特性;

(4)高亚洲冰冻圈数据库及其应用研究;

(5)图文一体的地质信息库;

(6)地球物理图形数据库的开发和应用;

(7)中国资源环境动态变化研究;

(8)天文数据服务与应用研究;

(9)全球环境变化研究。

6 预期成果

1.地球系统科学数据积累、处理、交换的规范和标准;

2.地球系统科学数据国家法规参考依据;

3.建立地球系统科学数据管理系统的理论与方法及主要学科数据管理系统实体(包括硬件和软件);

4.对若干应用领域的研究做出相应的成果。

7 实施计划

1.本项目从1993—2000年为实施期,分两个阶段进行:

第一阶段1993—1995年,重点开展基础性问题研究;第二阶段1996—2000年,系统建设、历史数据整编及应用课题研究。

2.本项目由世界数据中心中国国家协调委员会协调办公室负责组织实施,承担单位为WDC-D的9个学科分中心。

*本项建议经1992年12月及1993年3月二次WDC-D工作会议讨论,并为1993年4月16月WDC-D国家协调委员会第三次会议通过。建议书由黄鼎成、孙九林统稿。