地球环境数据综合管理浅析
邓振飞
(WDC -D气象学科中心）
本文试图从系统论的角度研究一下地球环境数据管理的历史、综合管理的优势、可行性、综合管理的未来模式和当前的对策。
贝塔朗菲对系统的定义是:“系统是处于一定相互联系中与环境发生关系的各组成成分的总体”[6]，因此，系统应该是由具有相互联系、相互制约的若干组成部分在一起，并且有特定功能的有机整体。
环境数据是对环境进行科学观察和测试所获得的结果，是描述研究环境对象性质的各种表征项目。地球环境数据包括地球物理、空间和太阳活动的数据。
1 地球环境数据管理的历史
根据系统论的渐进分异原理，即“系统从整体状态演变为各个元素的独立状态，系统的原始统一状态分裂为彼此独立的因果链”[6]。我们认为，系统是随时间不断变化着的，是发展的，即是“发育”的，随着时间的推移，系统结构发生分化，调解作用相应加强，系统由原来的无序性逐渐向有序性发展，最终形成一定功能的自组织结构，表现出高级的有序状态。由地球环境数据所组成的系统也有其形成、演变、发展的过程，这些演变、发展是由各要素之间、各系统之间以及系统与外部环境之间的矛盾运动决定的。各种矛盾运动的结果使得系统由初始的无序和整体状态进入各系统相对独立和初步的有序状态，各子系统发展完善的结果使得系统最终成为一个有序的、特别是具有调节功能的成熟整体。试以气象学科数据的采集和管理为例，它所经历的三个阶段恰恰证明了这一原理的普遍正确性：
1.1 地球环境数据管理系统原始同意状态（混合状态）时期的特点
(1)系统内部各要素之间的关系尚不十分清楚，更未形成子系统，相互之间的矛盾 也不明显，系统呈现出原始的整体性状态。
(2) 系统与周围环境的能量交换很少，影响着系统的发育。尽管如此，由于需求尚未系统化，因而供求矛盾尚未激化。
(3) 初级综合的方法是当时人们认识事物的主要方法，这种综合的方法带有很大的直观性和模糊性，人们还缺乏对整体各个细节的认识能力，还不可能对认识对象作全面、系统的分析和解释。
1.2地球环境数据管理系统渐进分化时期的特点
这个时期是系统发生重大发展变化的时期，系统内部各要素逐渐成熟完善。并逐渐演变发展成若干个子系统，各子系统又分为若干分子系统，这个时期是一个相当长的历史过程。这一时期的特点是：
(1) 系统内部各子系统之间纵向发展较多，横的联系不多，因此使得系统的整体功能不易发挥。在我国，这个特点表现的非常突出，目前仍处于这一时期。
(2) 社会对地球环境数据的需求尚没有出现高度综合的趋势。
(3) 分析方法是当时人们认识事物的主要方法，对于一个研究对象，人们只要还能分解就一定把它分解为几个不同部分，并予以精确的考察和描述它们，但同时却抛开了认识对象之间的有机联系，硬把它从广泛联系着的众多认识对象中分割出来，抛开总体的联系来考察事物的过程，因而这实质上是一种形而上学的方法。
图1气候系统示意图
1.3 地球环境数据管理系统有机融合期的特点
对象，一个对象同事被许多学科研究，一门学科又同时研究许多不同的对象(见图1)[5],学科之间相互交叉，相互渗透的现象比比皆是，这标志着科学技术发展到了一个更高级的综合阶段。1957—1959年国际地球物理年及其随后的全球大气研究计划 (GARP）得全球多学科数据的综合管理即是一系列伟大的实践。
系统论、信息论、控制论的崛起是这一时期最显著的特点。上述所谓“三论”使人们摆脱了传统方法的束缚，抛弃了那种静止地、孤立地、片面地看待事物，用简单系统来解释复杂系统的习惯。根据耗散结构理论，一个远离平衡的开放系统将不断地从环境中获取物质和能量，给系统带来负熵，结果使整个系统有序性的增加大于无序性的增加，而有序性增加的结果是新的结构和新的组织自发形成。地球环境数据管理系统在内外各种矛盾作用下，从无序到有序，从不成熟到成熟，结构从简单到复杂，功能从弱到强是符合系统运动和发展规律的。
2 地球环境数据综合管理
2.1 地球环境数据综合管理的优越性
系统的首要特征就是它的整体性，即整体(系统)的属性和功能大于各孤立部分(子系统)的总合，复杂现象大于因果链的孤立属性，这是系统的整体优势。地球环境数据管理系统是由气象学数据管理子系统、海洋学数据管理子系统、水文学数据管理子系统、固体地球物理数据管理子系统等诸多子系统所组成。实行综合管理具有三方面的优越性：
(1) 提高系统的协调功能，使各子系统达到优化。地球环境数据的综合管理可以促进从全局着眼，制定统一的管理标准，使各子系统在工作中协调发展；可集中人力、物力提高各子系统的工作水平，充分发挥各子系统的功能，使其进一步优化，这种优化主要表现在诸如无交叉、无遗漏的数据收集、建立统一的信息网络等方面。
(2) 发挥系统的整体优势，并使系统的成长运动保持平衡，使系统正常地发展。现代科学技术以高度分化和高度综合的方向发展，整个信息以不同形式记录在各种载体上，既分散又综合，而社会对信息的需求又是快、全、准，这就是矛盾的所在，一方面人们希望在最短时间内获得最全面的信息，另一方面分散管理的状态又无法解决这一问题。解决这一问题的途径应是建立数据信息中心[或数据目录/书目中心(Data Referral Center)，下同]，对地球环境数据实行综合管理和开发利用，达到资源共享。
(3) 促进地球环境科学理论的发展。数据是科学研究的基础，数据的科学管理必然给科研本身带来极大的推动。同时，也给数据管理科学带来一系列亟待解决的课题。比如，①从信息开发和系统的角度研究地球环境数据历史的、现实的联系，明确其共性、个性及亲缘关系，探讨整个系统的功能、结构及各子系统之间交叉、渗透和有机结合的可能性、必然性;②研究综合管理的未来模式;③研究协调各子系统之间的关系;④制定标准，更新研究方法;⑤建立通讯网络。
2.2 实现地球环境数据综合管理的可行性
在讨论了地球环境数据综合管理的必然性、优越性之后，让我们再来分析一下实现
这一设想的现实可行性，即综合管理已经具备了哪些基础，其中主要是两点。
(1) 各学科中心都有了自己的资料中心，并已经或正在实施局部网络计划和光盘计划，从而为地球环境数据的综合管理提供了组织和物质基础。
(2) 国外信息综合管理的有效实践和国内对信息综合管理的优越性的初步认识为地球环境数据综合管理提供了思想基础。以美国为例，它的环境情报资料局对气象、海洋、日地和地球物理数据施行一体化管理。国内各学科中心希望加强联系合作是一个明显的例证。
2.3 地球环境数据综合管理的三种模式
对地球环境数据综合管理可提出以下三种模式。
(1) 将各学科资料中心实体集中起来，由一个机构统管，由该机构对地球环境数据进行综合加工并提供服务。这种模式目前在世界上仅限于局部统管，如日本气象厅 (JMA)，其数据业务范围涉及到气象(包括航空气象)、海洋和地震三学科。
(2) 以某一学科中心为基础，设立地球环境数据信息中心，该学科中心负责收集其它学科中心的数据信息并进行综合加工，建立通讯网络，并负责协调各学科中心的关系，在数据信息管理方面对其它学科中心给予指导和监督。这种模式目前在世界上尚无例证，但从分析来看应是可行的。这种模式有如下一些特点：
① 基本上不改变我国现有的数据部门的组织体系，只是其中一个学科中心的职能有所变化，该部门除具有原来的工作职能外，还兼有信息中心的职能，这个职能可以在单位内设一个专门的机构来承担。
② 适合各数据中心不同的特点和发展不平衡的状况，可选择基础条件比较好的一个学科中心作这项工作。
③ 管理体制变化不大，信息中心起协调的作用，对其它学科中心有业务指导和监督的责任，原领导关系不变。
(3) 在各学科中心外专门设置数据信息管理中心，其任务是：
① 对各学科中心的数据和数据信息管理业务进行业务指导和协调，制定有关的标准和规定。
② 对各学科数据信息进行综合加工和信息服务，即按统一的标准对各学科的数据信息进行再加工，并有针对性和系统地提供信息服务。
⑧ 建立地球环境数据和数据信息网络。网络数据可分为共享型和协议型两种。
④ 该中心受具有协调性质的委员会领导。
第三种模式比较健全、合理，是一种较为理想的模式。美国的国家环境资料情报局(EDIS)可以被认为是这种模式的一种雏型，它所属的ENDEX(数据)/OASIS(情报)网 络涉及的学科包括大气科学、地理学、水文学、地质学、海洋学、空间和太阳科学等。
3 实现地球环境数据综合管理的前准备工作
上面我们较为系统地讨论了地球环境数据综合管理的功能和模式，但要实现它，还有一定的距离，还需要对以下几个方面作出努力。
(1) 提高整个科技界对地球环境数据综合管理的认识，高瞻远瞩，为实现综合管理创造条件，铺平道路。
(2) 培养一批地球环境数据综合管理所需人材，为综合管理提供保证。特别要培养一批在宏观上能驾驭整个地球环境科学、在微观上精通某一学科业务工作、通晓信息技术、能推动综合管理的通用型人材。
(3) 用信息论、系统论的观点，从综合管理的角度出发，全面规划各学科的业务工作，各学科中心在制定计划和作出决策时要有整体观念，既要考虑各学科的因素，加强子系统的功能，又要考虑到各学科之间的横向联系、整个系统功能的实现。
(4) 加紧地球环境数据的标准化工作。没有统一的标准，综合加工、信息检索、信息综合管理网络的建立就无从谈起。
标准化工作应符合下述六原则，即简单化原则、统一原则、协调原则、稳定继承原则、最佳质量原则和全面经济原则。其中，简单化原则是对整体而言的；统一原则对地球环境数据的标准化是非常重要的，但统一化并不简单地等于标准化；协调原则是实现标准化的一项非常重要的组织原则；稳定继承原则是指在制定标准时注意标准的相对稳 定和前后连续，包括对传统的最大连续；最佳质量原则是指制定的标准必须具有最大的生命力；全面经济原则与上面五条成因果关系。
(5) 有计划、按步骤地实现地球环境数据综合管理系统的功能和模式。
① 建立跨学科性的地球物理环境数据信息综合管理协调机构，对综合管理作统一规划、统筹安排。
② 设立地球环境数据信息中心性质的试点机构，进行综合管理的试验。
③ 建立地球物理环境数据信息网络。
参考文献
[1] 吴兰，档案、图书、情报信息综合管理初探，当代中国档案学论，档案出版社，1988。
[2] 邓振飞，气象资料业务现代化的几个方面，现代气象业务的调研与分析(一)，中央气象局，1980。
[3] 刘昭东，情报工作现代化和现代化情报技术，科技情报工作基本知识，北京科技情报学会，1987。
[0王雨田，控制论、信息论、系统科学与哲学，中国人民大学出版社，1984。
[5] WMO： Infoclima Catalogue of Climate System Datasets Wcdp-5 WM O/Td -No. 293, 1989.
[6] 贝塔朗菲，一般系统论，自然科学哲学问题丛刊，1979.