通用大洋水深制图（GEBCO）的发展与启示

李四海

（国家海洋信息中心 300171 天津市）

通用大洋水深制图（GEBCO）是由国际水道测量组织（IHO）和联合国教科文组织下属的政府间海洋委员会（IOC）联合指导的大洋水深制图项目，旨在通过全世界范围内科学家和海洋学家的共同努力，建立水深数据收集国际合作渠道，完成大洋海底水深图的编制。1899年，摩纳哥阿尔伯特一世王子提出编制新的通用大洋水深图的倡议，1903年开始收集测深数据，进入组织实施阶段。1929年，该项目交由国际水文局IHB管理（即现今的IHO），1973年成为IHO 和IOC

联合指导下的国际合作项目[1]。GBECO 指导委员会由IHO 任命的5 名成员、IOC 任命的5 名成员、分委会主席和IHO 水深测量数据中心（DCDB）主任等组成，所任命的成员原则上尽量来自不同地区，以确保区域的代表性[2]。现任GEBCO 主席是由IHO 任命的日本海上保安厅情报部原副部长Shin TANI 先生，副主席是由IOC任命的瑞典斯德哥尔摩大学地质科学系的Martin JAKOBSSON 先生[3]。

GEBCO 由其指导委员会直接指导，下设海洋制图技术分委会（TSCOM）、海底地名分委会（SCUFN）、区域海底制图分委会（SCRUM）以及日本基金支持的GEBCO 项目培训管理委员会。另外，根据需要特设若干工作组（如网格技术工作组、元数据工作组及技术实践手册工作组等）[3]。

GEBCO 的主要任务是通过国际组织和机构间的合作，实现水深数据及其元数据的收集、处理、管理和制图，为海底地理实体进行科学命名并编制国际权威的海底地名辞典，推进海底制图技术的发展和应用，不断深化人们对全球海底的认识。

1 GEBCO 数据库与产品制作

多年来，在各方共同努力下，GEBCO 建立了国际最权威的，面向公共服务的全球大洋水深数据集，并开发制作了多种水深数据集和产品，包括1 min 和30 s 全球大洋水深网格数据集、GEBCO 数字图集、GEBCO 海底地名辞典以及GEBCO 世界地图和地球可视化影像、网格数据浏览软件和网络服务，以及技术实践手册等，在促进全球海底地形数据应用方面发挥了重要作用。

1.1 全球水深数据库的运行与维护

1990年6月1日，IHO 数字水深数据中心（DCDB）在位于美国科罗拉多州波尔多市的美国地质学数据中心（NGDC）正式成立，代表IHO成员国负责全球海洋声呐测深数据库的运行维护并向IHO 成员国提供数据服务。该数据库包括了全球地球物理数据库的测线数据、多波束水深数据库和海道测量数据系统。美国海洋服务中心（NOS）的海道测量数据库为上述海道测量数据系统的子集。NGDC 开展的服务主要包括：水深大于100 m 的海洋区域水深数据的处理；免费向IHO 成员国提供所需的水深数据，同时要求各成员国提供其获取的海洋水深数据；负责对所收集的水深进行质量控制并制作元数据；建立和维护中心所有的水深数据清单；与相关国际组织在数据交换格式和标准方面开展合作[4]。

1.2 全球水深网格数据

GEBCO 的全球水深格网数据包括1 min 和30 s 两种分辨率。其中1 min 数据由最新的GEBCO 数字图集中的等深线数据插值而成。全球30 s 数据由插值后的船舶航迹水深数据和卫星反演重力数据融合而成，目前发布的全球水深网格数据最新版本是2014年12月发布的GEBCO_2014，该数据是基于多波束数据网格化生成的30 s 网格数据，是对GEBCO_08 版数据的更新，同时包含了源标识（SID）数据，标识出哪些是真实原始声纳点水深数据，哪些是插值数据[5]。

该版数据增加了大量的新数据集，主要包括：IBCSO V1 版数据，IBCAO V3 版数据，欧洲海洋观测和数据网（EMODnet）水深测量2013年数据集，波罗的海水深测量数据库，2009年6月澳洲水深和地形网格，哥伦比亚大学地球观测实验室提供的全球多分辨率地形（GMRT）合成数据，日本海上保安厅提供的西北太平洋区域的500 m 水深网格数据，由东亚水文协调委员会提供的南中国海电子海图数据生成的网格更新数据，北美大湖区的水深数据，北大西洋及Cadiz湾地区的水深数据，以及南太平洋及珊瑚海地区的水深数据等[6]。

该数据由英国海洋数据中心（BODC）负责定期更新和维护。

1.3 GEBCO 数字图集

早期GEBCO 水深图为印刷的纸质地图，1982年编辑出版了全球1：100 万大洋水深图以及更小比例尺的全球和两极的水深图。随着技术的进步，到1994年GEBCO 不再出版纸质地图，以GEBCO 数字图集取代，内容包括：30 s 和1 min 的全球网格水深数据，全球大洋水深等深线和海岸线数据集，海底地名辞典，以及相应的数据浏览软件。该产品自2003年发布以来，已出售或赠送共约1 700 套，公开出售价为每套260英镑，用于教育和科学研究的售价为99 英镑[7]。

1.4 GEBCO 海底地名辞典

GEBCO 分委会SCUFN 负责海底地名的审议，地名辞典数据库由美国地质学数据中心（NGDC）代表国际海道测量组织所属的数字水深数据中心（DCDB）负责运行维护[8]。现已收集全球海底地名3 800 多个，2011年以来，我国命名的43 个海底地名已被收录到GEBCO 海底地名辞典。

1.5 GEBCO 世界地图和地球可视化影像图

是利用“蓝色大理石”（Blue Marble）卫星的陆地图片、GEBCO 水深地形数据和海底地名资料制作的全球地图，以及利用GEBCO_08 数据制作的海底3D 影像地图[9]。（“蓝色大理石”（Blue Marble）是NASA 制作的一组由卫星图像合成的地球照片，表现了地球表面一年中不同月份的色彩变化。该数据采用2004年各月的MODIS 数据合成，分辨率为500 m，是迄今最完整详尽的地球“肖像”。）

1.6 网格数据浏览软件和网络服务

GEBCO 通过其网站发布海底地形影像、数据等信息，用户可以根据其应用需求，通过GEBCO 网站提供的网络地图服务（WMF），浏览海底地形网格数据和海底地名数据等[10]。

1.7 技术实践手册

为了鼓励人们积极参与水深数据处理工作，GEBCO 组织众多相关领域的专家编写了技术参考手册，帮助人员掌握水深网格构建技术。手册内容包括：数据收集、数据清洗、网格化实例、软件操作指南等，该手册于2012年10月首次发布，2014年12月发布了最新版本[11]。

2 GEBCO 面临的挑战与对策

经过100 多年的发展，GEBCO 编辑出版了5版纸质的全球海底地形图，上世纪90年代以后制作和发布了多种海底地形数字产品，为人类认知海底和推动海底科学的进步都起到了重要作用。进入21 世纪，在海底探测技术、卫星遥感技术、数据处理与管理等信息技术的飞速发展的条件下，GEBCO 也面临着前所未有的挑战，GEBCO 指导委员会和各分委会组织专家们积极探讨应对措施，认为急需开展以下几个方面的工作。

2.1 明确服务方向，确保海底制图领域的权威地位

随着数据获取技术和信息管理服务技术的发展，一些商业公司异军突起，发展迅速，掌握着先进的信息技术和丰富的信息资源，现在公众普遍认为Google 和ESRI 拥有更全、更新、更好的水深数据和产品，而GEBCO 渐渐失去了在全球海洋制图领域的重要地位和权威性。

GEBCO 认为其仍是目前世界上水深制图领域权威的国际组织，在数据收集获取渠道、领域影响力、拥有的专家数量和权威性等方面，拥有任何国家和组织所不具备的优势。但目前GEBCO 的用户群和产品服务方向都较为模糊，只是笼统地为科研等提供公益服务。今后关键是要找到更加明确的应用方向，顺应时代发展潮流，生产更多更好的产品，根据GEBCO 数据的特性，更好地为用户提供数据服务，通过多种方式扩大GEBCO 的国际影响。GEBCO 指导委员会希望英国海洋数据中心（BODC）通过网站上获得的用户访问和数据使用情况，进一步做好数据服务的统计分析工作，为回答相关问题提供依据[12]。

2.2 广泛收集数据，确保数据全面，质量可靠

目前，GEBCO 数据主要通过一些机构、组织或科学家的共享来进行收集，数据来源包括：卫星遥感、船只测量、浮标、AUV、海底滑翔器（Gliders）、电子海图等。数据范围主要集中在大洋、两极或深远海区域，近海或近岸区域的水深数据普遍缺乏，水深数据的分辨率最高为500 m。

当今多波束测量的海底只占全球海底的10%左右，仍有大量的空白区需要勘测。GEBCO 应该对各类数据覆盖情况做个统计，让人们知道哪些区域是实际测量的，哪些是模拟计算的，实测空白区在哪里，为今后各国安排测量任务提供参考。另外，由于各类数据的观测手段不同，精度不同，对多源数据的整合处理也是一项很有难度的工作，需要制定不同的数据处理流程，对数据整合技术进行深入研究[12]。

2.3 加强数据产品开发，改进信息服务方式

目前，GEBCO 主要以光盘和网上注册下载等形式为非商业化应用、科学研究等用户提供数据服务。据BODC 的统计，从2009年1月至2014年5月，GEBCO_08 网格数据的总下载量为30 626 次，1 分网格下载量为13 398 次，浏览软件下载量为14 447 次，GEBCO 数字图集自2003年发布至2014年，共分发1 686 份（正式出售和免费赠送的总量）。2013年10月1日至2014年5月31日，GEBCO 网站的访问量为55 600 人次，访问页面数为176 500 页，平均驻留时间约3 min。访客主要涉及19 个国家，其中以美、英、法、德等国家为主，中国访客数量约2 000 人次，位居第12 位[13]。

为了加强数据的应用，专家建议一是对GEBCO 网站进行更新改版，使其更有吸引力，更易于用户使用；二是通过注册、反馈等形式跟踪数据用户的使用情况，同时也让数据提供者了解自己提供的数据用在了哪些方面；三是产品要更加多元化，更好地扩大GEBCO 数据的应用范围；四是向学校等机构提供多样的地图产品，普及知识，培养新的受众。

2.4 关注和应用新技术，提高数据处理和管理水平

目前，NGDC 主要通过空间数据库和元数据对海底数据进行集中式管理，用户通过网站提供的软件界面或FTP 方式上传数据，NGDC 经质量控制后，将合格的数据入库，集中式管理也在一定程度上制约了一些机构数据共享的积极性。近年来，信息技术发展方兴未艾，如云计算、云存储、大数据、3D 技术（包括3D 打印和3D 可视化等）等，这些技术在地学领域也得到了较好的应用。新型海底数据获取技术（如卫星高度计、AUV、Gliders 等）越来越多，获取的数据量越来越大，也对数据的处理、融合，以及数据管理和共享服务提出了挑战，迫切需要利用新的信息技术破解海底数据处理、管理等面临的难题。

2.5 努力增加创收渠道，保证工作的经费所需

由于经费不足，GEBCO 只能将有限的经费用在核心的工作上，难以独立支持较多项目开展工作。目前日本Nippon 基金是主要的资金来源。专家建议应通过自身努力，开拓更多的经费渠道，如争取各国政府或机构的资助、个人的慈善捐款、数据和产品的销售，收取数据使用版权费等；另外，GEBCO 也将在网站上公布一些行动计划，让有兴趣的专家或公司参与[12，14]。

3 对我国海洋信息工作的启示

面对当前工作中遇到的问题和挑战，GEBCO提出了相应的措施，这些措施对于我国海底制图甚至是海洋信息领域的工作都有一定的借鉴意义。

（1）明确工作的定位，找准服务对象和发展方向。像GEBCO 面临的问题一样，我国的海洋信息工作也面临着服务和应用方面不够明确的问题。信息管理单位掌握着丰富的数据资源，但服务对象和应用方向往往比较模糊，常常是在代替用户开发产品，所开发的产品也难以发挥作用，应深入思考如何利用宝贵的数据资源，制作出能够满足社会应用需求的多样化产品，真正发挥出信息的价值。

（2）建立广泛的国际业务合作和数据共享渠道。目前我国的海洋制图，尤其是深远海的海洋制图，海底地形部分主要依靠GEBCO 的海底网格数据，而其它海图要素主要依靠收集外版海图进行信息综合得到，在我国目前深远海水深多波束调查资料非常有限的情况，这在一段时期内将仍是制图资料获取的主要渠道，因此，加强该领域的国际合作和资料共享工作，将促进我国的海洋制图工作，有利于提高海图制作技术和资料的可靠性，同时也可体现我国对国际海底制图工作的贡献。

（3）跟踪和吸收新的信息技术，提升数据处理和服务的能力和水平。正如前文所述，目前全球海底实测数据的覆盖率还很低，利用多波束开展大规模的海底地形调查，从资金和人力等方面还不具备条件，因此，利用新的卫星遥感技术，开展重力等地球物理调查，将遥感探测和信息反演与常规水深调查相结合获取更为可靠的海底地形信息是应该注意的发展方向。

（4）扩大宣传，让更多的人了解海洋信息，扩大海洋信息工作的影响，加强数据的推广应用。通过网站、移动互联网等新的技术手段，在社会公众、教育和科研机构、政府机构、渔业、空间规划、海洋工程、防灾减灾等部门广泛宣传海洋信息工作，了解和凝炼用户需求，更好地发挥海洋信息的社会和经济效益。

[1] GEBCO’s early years and development of its paper chart series，Project history，http：//www.gebco.net/abou_us.

[2] GEBCO，Terms of reference and rules of procedure for joint IHO–IOC GEBCO Guiding Committee，version 6.0，April 26，2014.

[3] GEBCO’s committees and working groups，http：//www.gebco.net/abou_us/committees_and_groups/

[4] HO DCDB，http：//www.ngdc.noaa.gov/mgg/bathymetry/iho.html

[5] Gridded bathymetry data，http：//www.gebco.net/data_and_products/gridded_bathymetry_ data

[6] Pauline Weatherall，Updating the GEBCO grid，GEBCO TSCOM& SCRUM meeting，Google headquarters，Mountain View，December，2014.

[7] The start of the digital era，Project history，http：//www.gebco.net/abou_us.

[8] http：//www.gebco.net/data_nd_products/undersea_feature_names

[9] http：//www.gebco.net/data_nd_products/gebco_world_map

[10] http：//www.gebco.net/data_nd_products/gebco_web_services

[11] http：//www.gebco.net/data_nd_products/gebco_cook_book

[12] Vicki Ferrini，Rochelle Wigley，Marzia Rovere，et al.Comments by Group 1 about GEBCO Ten Year plan，Monaco，Thirty first meeting of the GEBCO Guiding Committee，IHB，Monaco，June 13-15，2014.

[13] Pauline Weatherall，Report of the GEBCO Digital Atlas Manager（October 2013–June 2014），Thirty first meeting of the GEBCO Guiding Committee，IHB，Monaco，June 13-15，2014.

[14] Pauline Weatherall，Hyo Hyun Sung，Eummi Chang，Mastre plan of GEBCO outreach program，GEBCO TSCOM & SCRUM meeting，Google headquarters，Mountain View，December，2014.