欧洲海洋数据管理网络及服务*

于 婷,王海波,董明媚

(1.国家海洋信息中心 天津 3 0 0 1 7 1;2.中国海洋大学海洋环境学院 青岛 2 6 6 1 0 0)

欧洲海洋数据管理网络及服务*

于 婷1,2,王海波1,董明媚1

(1.国家海洋信息中心 天津 3 0 0 1 7 1;2.中国海洋大学海洋环境学院 青岛 2 6 6 1 0 0)

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。

欧洲;海洋观测;数据管理;元数据

欧洲三面环海,西临大西洋,北靠北冰洋,南隔地中海和直布罗陀海峡与非洲大陆相望,东与亚洲大陆相连;共4 5个国家和地区,是人口密度最大的一个洲。海洋与欧洲的社会和经济生活密切相关。监测海洋环境变化、合理开发海洋资源,保障海洋国防安全,以及海洋防灾减灾是欧洲各国普遍面临的问题。为此,欧洲各国纷纷开展海洋调查活动,设立海洋观测计划,建立了不同尺度不同范围的海洋观测系统,目的是为了获取海洋环境现场观测数据和相关信息,使之服务于政府机构、科研团体、经济组织及社会公众。欧洲还十分重视发展海洋科技,而海洋科技的发展需要有效合理的利用大量的观测数据,迫切需要建立海洋观测与数据网络,以加强科技界、产业界和决策者之间的沟通与对话。欧洲海洋局(M a r i n eB o a r d)和欧洲科学基金会(E S F)2 0 0 8年1 0月2 4日发布欧洲全球海洋观测系统远景报告 (也称绿皮书),对欧洲海洋观测数据网络(EMO DN E T)的建立以及未来的发展进行了长期规划和描述[1]。

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s e ad a t an e t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6 0 0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(NOO S)、波罗的海业务化海洋学系统(B OO S)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(s e a-s e a r c h)计划聚集了来自3 0个欧洲沿海国家的3 3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I O CI O D E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①欧盟委员会:是欧盟政治体系的执行机构,负责贯彻执行欧盟理事会和欧洲议会的决策。此外,欧盟委员会可以通过行使其主动权就法律规定、政策措施和项目提出建议。计划。在多数情况下,成员机构对这些计划的海洋数据管理给予支持或协调。通过这些过程,成员机构为数据和信息管理的全过程,即数据监测、追踪、质量控制、处理、存档、产品制作、数据分析、元数据库及数据库维护、支持服务、数据分发/发布服务等积累了专业的技巧,训练有素的员工,以及建设基础设施(软件、硬件、网络)。

在s e a-s e a r c h(2 0 0 2—2 0 0 5年)计划期间,所有的成员组织一起建立并推广了来自欧洲3 0个沿海国家的海洋数据和信息资源的泛欧洲目录以及概况。这些服务的维护、升级,以及未来的拓展由s e a-s e a r c h的后续计划——海洋数据网络计划(s e ad a t an e tp r o j e c t,2 0 0 6—2 0 1 0年)来完成。

s e a-s e a r c h计划的目标包括以下内容。

(1)建立、维护及电子发布3个元数据产品/目录以追踪海洋数据和信息的动态,并提高欧洲海洋数据和信息的知名度、总体概况及可获取性。这3个目录分别是:①欧洲海洋环境数据集目录(e u r o p e a nd i r e c t o r yo fm a r i n ee n v i r o n m e n t a ld a t as e t s,E DM E D),一个索引和检索海洋环境相关数据集的欧洲标准,覆盖多个学科,它发起于1 9 9 1年,至今仍在不断更新。目前,E DM E D已经涵盖了来自超过5 7 4个资料中心的28 1 4个数据集。②航次总结报告(c r u i s es u mm a r yr e p o r t s,C S R,旧称R O S C O P),一个通过调查船检索海洋航次信息的全球标准。它给出了这些航次所涉及的数据收集活动以及研究机构。航次报告由首席科学家编写。③欧洲海洋环境研究计划目录 (e u r o p ea nd i r e c t o r yo fm a r i n ee n v i r o n m e n t a lr e s e a r c hp r oj e c t s,E DM E R P),提供正在进行的研究计划、数据收集活动、参与机构和科学家、成果产品等信息。目前,E DM E R P包括了来自超过6 2个研究中心的3 2 0多个研究计划。

(2)针对数据和信息管理实践与方法交流经验,共同促进其发展和实施。

(3)建立并组织形成处理、质控、存档不同格式海洋学数据的总体能力,并充分考虑单个团体能力差异以及新数据种类的出现。

(4)定义、建立、实施公共数据索引(c o mm o nd a t a i n d e x)元数据目录,保证用户可以获得详细的海洋数据可获取性和地理分布信息。可扩展标记语言 (XML)技术将被应用于以分布式网络方式建立并维护新的元数据库,支持跨越多平台的检索。

2.2 海洋数据管理欧洲基础设施

欧盟海洋数据网络(s e ad a t an e t)计划是s e a-s e a r c h计划的后续计划,它的目标是建立一个标准化的系统来管理由海洋调查船和新型自动观测系统所收集的不同种类的海量数据集以及网络,并巩固现有基础设施,即来自3 5个欧洲国家的积极进行数据收集工作的4 0个国家海洋数据中心和卫星数据中心。这些专业数据中心的联合将产生一个独特的数据管理系统来在线提供统一质量标准的综合数据集[4]。

s e ad a t an e t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。s e ad a t an e t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。s e ad a t an e t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。

s e ad a t an e t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 (C D I)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。C D I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I S O 1 9 1 1 5的指数(元数据库),并提供了一个独特的在线数据访问接口。

s e ad a t an e t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s e ad a t an e t产品已通过这个项目的框架开发了专用的网络界面——O c e a nB r o w s e r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P NG,E P SS VG和KML,还可下载 N e t C D F格式的整个数据产品或使用O P e N D A P下载一个子集。

s e ad a t an e t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s e ad a t an e t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(C L I VAR)和海洋生物地球化学和海洋生态系统综合研究计划 (I MB E R)等重大国际项目、为A r g o/C o r i o l i s、M y-O c e a n、MF S/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D I VA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M y-O c e a n合作,根据I N S P I R E和O G C标准进行开发[6]。

在元数据服务方面,欧洲海洋机构目录(E DMO)、欧洲海洋环境数据集目录(E DME D)、欧洲海洋环境研究项目目录(E DME R P)、航次总结报告(C S R)、欧洲海洋观测系统目录(E D I O S)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s e ad a t an e t合作伙伴整理。每个目录都有各自的来源,然而s e ad a t a n e t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s e ad a t an e t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(e u r o p e a nd ir e c t o r yo f m a r i n ee n v i r o n m e n t a lr e s e a r c hp r o-j e c t s,E DME R P)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E DME R P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(g r e y l i t e r a t u r e)等。

E DME R P由欧盟海洋搜索(E U s e as e a r c h)项目发起。欧盟s e ad a t an e t是其后续计划,参加s e ad a t an e t的成员国覆盖了所有3 5个欧洲国家。此外,E DME R P最近完成了一次重大升级:E DME R P用户界面和在线内容管理系统已经升级到第二版 (V 2),这将更好地衔接其他s e ad a t an e t目录,并使用已被引入s e ad at an e t的通用词汇。

用户可以查询和浏览E DME R P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(E DMO)所提供的具体组织的完整地址和描述介绍。

E DME R P条目的汇编和维护由s e ad a t an e t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。NO D C通过位于荷兰的机构来协调E DME R P的维护。这是通过一个专门的网上E DME R P内容管理系统(CMS)实现的。NO D C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,NO D C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E DME R P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——M IKA D O。本着与s e ad a t an e t和NO D C内的其他元数据库标准化和统一化的目的,E DME R PV 1 XML架构和XML交换格式已使用I S O 1 9 1 1 5元数据标准的标签来制定。E DME R PXML格式使用了通用词汇(c o mm o nv o c a b u l a r i e s),该通用词汇是在s e ad a t an e t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I S O标签和通用词汇,确保了与其他元数据库之间的互操作性。M I KA D O工具可兼容修订后的C S RV 1的XML格式,并使用s e ad a t an e t通用词汇。

2.2.2 航次总结报告

航次总结报告(c r u i s es u mm a r yr e p o r t s, C S R,旧称R O S C O P s)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 (NO D C)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S e a-S e a r c h项目范围内,德国海洋局 (D e u t s c h e s O z e a n o g r a p h i s c h e s D a t e n z e nt r u m,D O D)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 (C S R ONL I N E)的流程,并通过互联网搜索和提交航次总结报告(C S R R E T R I E VA L)。作为其后续项目s e ad a t an e t的一部分,覆盖范围扩大到了参加s e ad a t an e t的所有3 5个国家。目前正在进行的一个重大的升级是:C S R用户界面和维护系统已经升级到第一版(V 1),与其他s e ad a t a n e t目录更加一致,并使用了为s e ad a t an e t介绍的通用词汇。

目前,C S R数据库涵盖了从1 8 7 3年直到今天,来自欧洲3 0个沿海国家覆盖欧洲海域和全球海洋的超过3 7万条航次信息。其中也包括来自欧洲国家历史的C S R,从国际海洋勘探理事会(I C E S)数据库加载的1 9 6 0年之后的航次总结报告。

C S R的汇编和维护由s e ad a t an e t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C S R报表。NO D C是荷兰的责任机构,协调和指导NO D C成员机构整理和维护全国的C S R条目。这可以直接使用在线内容管理系统通过s e ad a t an e tC S R数据库完成,或者以C S R的形式提交给NO D C,然后NO D C将传输XML格式的C S R更新至s e ad a t an e tC S R数据库。

为了与s e ad a t an e t和NO D C内的其他元数据库标准化和统一化,使用I S O 1 9 1 1 5元数据标准的标签制定了C S RV 1XML架构和XML交换格式。C S R XML格式使用了s e ad a t an e t发起的通用词汇,它通过W e b服务和用户客户端保持业务。通过I S O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s e ad a t an e t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: M I KA D O,它适用于单机使用,与修订后的C S RV 1的XML格式兼容,并使用s e ad a t an e t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(E u r o p e a nd i r e c t or yo fm a r i n e e n v i r o n m e n t a l d a t a s e t s,E DM E D)。由意大利国家海洋学和实验地球物理学研究所(O G S)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5 0 0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2 1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(h t t p://n o d c.o g s.t r i e s t e.i t/c o c o o n d at a e d m e-s e a r c h)。

2.2.4 欧洲海洋机构指南

作为s e ad a t an e t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(E u r o p e a nd i r e c t o r yo fm a r i n eo r g a n i s a t io n s,E DMO),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,E DMO列出并描述了超过10 0 0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。

E DMO条目的汇编和维护,由s e ad a t an e t网络的国家海洋学数据中心 (NO D C s)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NO D C s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。NO D C s可以通过网上内容管理系统 (CM S)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(E u r o p e a nd i r e c t or yo f t h e i n i t i a lo c e a n-o b s e r v i n gs y s t e m s,E DI O S)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(E u r o G O O S)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]。E D I O S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E u r o GOO S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E D I O S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。

E D I O S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。

E D I O S分类系统对E D I O S元数据库中的条目进行了分类,使全球海洋观测系统(G OO S)的工作人员和使用者能开放式的以最小限制访问G OO S并立即识别描述观测站/数据的记录;访问某些组织和GOO S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E D I O S包括1 20 0 0多个信息条目,并不断地在更新中。E D I O S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。

E D I O S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。E D I O S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]。

E D I O S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I O C/全球海洋观测系统、E u r o G OO S、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S ME s海洋行业的中小企业。E D I O S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E DI O S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。

E D I O S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)。E D I O S的建立将尽可能与现有的如S E AN E T和E DME D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E u r o GO O S全面实施的先决条件。E D I O S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。E D I O S将采用未来定期更新的规定。

E D I O S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,E U/MO D B(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E U/MED AT L A S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E U-ME D AR/ME-D AT L A S-I I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(B OO S)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 (S e a N e t)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(OME X、MT P、C AN I GO等)。

除了B OO S和S e a N e t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1 0到1 5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MFS P P—地中海预报系统的示范项目)。

总之,E D I O S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。E D I O S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E u r o-GO O S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E D I O S资料,从而确保了E D I O S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(E u r o p e a nm ar i n e o b s e r v a t i o n a n d d a t a n e t w o r k,EMO DN E T)是欧洲海洋委员会2 0 0 8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。

EMO D N E T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。EMO D N E T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(s e ad a t an e t)的延时数据、欧洲海底观测网(E S O-N E T)的海底长期、多学科观测站,欧洲全球海洋观测系统(E u r o GO O S)区域的实时和准实时数据,欧洲气象卫星组织(E UME T S AT)的数据、图像和产品,国际海洋勘测理事会 (I C E S)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 (EMO D n e t)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。

EMO D n e t-水文地理门户(EMO D n e t-h yd r o g r a p h yp o r t a l)是EMO D n e t正在建设的数据门户之一。水文地理门户发起于2 0 0 9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S e a D a t a N e t的通用数据索引(c o mm o nd a t a i n d e x,C D I)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0.2 5′经纬度D TM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D TM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O G CWM S协议选择添加C D I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。O G C WM S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EMO D n e t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 (E N C)。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。

EMO D n e t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(D TM),分辨率为0.2 5′×0.2 5′。该数据集本身不发布,但在C D I的元数据中有所描述,提供有关制作D TM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(I O C)已建立了海洋环境数据和信息(ME D I)数据集的查询目录。从最初打印的目录开始, ME D I已于最近被重建为基于P C的应用程序。ME D I的数据库结构以全球变化的主目录(G CMD)为基础。G CMD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(I O D E)又发起了海洋数据门户(O D P)计划,旨在通过I O D E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“B l u eP a g e s”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(E U/E UR ONO D I M)、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A r g o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。

[1] 中国科学院国家图书馆.欧洲海洋观测数据网络(EMO D N E T)[J].科学研究动态监测快报,2 0 0 8 (2 2):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,2 0 1 0, 2 7(1):1-5.

[3]E U S e a-S e a r c h.S e a-S e a r c hp r o j e c t sb a c k g r o u n d [E B/O L].[2 0 1 1-1 0-1 0].h t t p://ww w.s e as e a r c h.n e t/b a c k g r o u n d/w e l c o m e.h t m l.

[4] S e a d a t a n e t.A b o u t s e ad a t an e t[E B/O L].[2 0 1 1-1 2 -1 9].h t t p://www.s e a d a t a n e t.o r g/O v e r v i e w/ C o n t e x t-a n d-O b j e c t i v e s.

[5] S e a d a t a n e t.P r o j e c to v e r v i e w.[E B/O L].[2 0 1 1-1 0-0 8].h t t p://www.s e a d a t a n e t.o r g/O v e r v i e w.

[6] S e a d a t a n e t.S e ad a t an e ts y s t e ma r c h i t e c t u r e.[E B/ O L].[2 0 1 2-0 1-1 5].h t t p://www.s e a d a t a n e t. o r g/S t a n d a r d s-S o f t w a r e/S e a D a t a N e t-a r c h i t e ct u r e.

[7] S e a d a t a n e t.M e t a d a t as e r v i c e[E B/O L].[2 0 1 1-1 0 -0 8].h t t p://www.s e a d a t a n e t.o r g/M e t a d a t a.

[8] I s t i t u t o N a z i o n a l ed iO c e a n o g r a f i aed iG e o f i s i c a S p e r i m e n t a l e-O G S.M a r i n ee n v i r o n m e n t a lr e s e a r c h p r o j e c t s-E DME R P[E B/O L].[2 0 1 1-0 7-1 1]. h t t p://www.n o d c.n l/c o n t e n t/c o n t e n t.a s p?l a n g =0&m e n u=3&s u b m e n u=2 2.

[9]S e a d a t a n e t.C r u i s eS u mm a r y R e p o r t s[E B/O L]. [2 0 1 1-1 0-0 8].h t t p://www.s e a d a t a n e t.o r g/ M e t a d a t a/C S R.

[1 0]S e a d a t a n e t.E u r o p e a nd i r e c t o r yo fm a r i n ee n v i r o nm e n t a l d a t as e t s[E B/O L].[2 0 1 1-1 2-1 9].h tt p://n o d c.o g s.t r i e s t e.i t n o d c i n f o/e d m e d

[1 1]A l e s s a n d r aG i o r g e t t i.E u r o p e a nd i r e c t o r yo f t h e I n it i a lO c e a n-o b s e r v i n gs y s t e m[E B/O L].[2 0 1 1-1 0-1 9].h t t p://d o g a.o g s.t r i e s t e.i t/e d i o s/o b j e ct i v e s.h t m.

[1 2]E D I O S.Wh a ti sE D I O S.[E B/O L].[2 0 1 2-0 2-0 9].h t t p://www.e d i o s.o r g/w e l c o m e.h t m l.

国家海洋信息中心国际海洋计划动态跟踪资助项目(1 9 1 2 0 1 2);国家海洋局青年基金资助项目(2 0 1 1 2 2 4).