开源技术在地球科学数据中心中的应用

开源技术在近年得到了极大的发展,地理空间开源软件也被广泛应用。针对地球科学数据中心的特点,介绍开源软件许可及可用于地球科学数据中心的四大类开源地理空间软件:服务器端应用、空间数据库、元数据应用和客户端应用,提出利用开源地理空间软件构建地球科学数据中心共享门户系统,并以中国西部环境与生态科学数据中心为实例介绍了如何利用开源地理空间软件构建空间数据共享门户。

西部数据中心数据集成和共享的回顾与展望

中国西部环境与生态科学数据中心承担西部计划项目数据产出的收集、管理、集成,并面向西部环境与生态科学的各个领域提供科学数据服务,形成了从数据收集、规范化整理、集成挖掘到数据服务的体制,建成了功能丰富的数据共享网站系统,集成了一批西部环境与生态乃至整个中国陆域地球表层科学方面的关键数据集,为西部计划等项目及科研团体与个人提供了持续的数据服务。文章总结了西部数据中心的总体框架、数据集成和数据服务,并探讨了西部数据中心持续发展的方法。

中国西部环境与生态科学数据中心：面向西部环境与生态科学的数据集成与共享

国家自然科学基金委员会"中国西部环境与生态科学研究计划"自2001年启动以来,有力地推动了西部区域环境演化、陆地生态过程和人类活动对环境的影响等方面的研究,积累了丰富的基础数据。国家自然科学基金委员会"中国西部环境与生态科学数据中心"承担"西部计划"项目数据产出的收集、管理、集成,并面向西部环境与生态科学的各个领域提供科学数据服务。"西部数据中心"的总体框架是以"西部计划"和地球系统科学发展的科学需求为导向,建成以数据共享、知识积累、合作交流和数据科学为主要内容的集成平台,为"西部计划"多学科的交叉研究和成果的综合集成及地球科学发展的长远目标服务。以共建共享的指导思想集成针对西部环境与生态现状与变化的基础背景数据、环境与生态观测数据、模型数据集、数据工具及数据文档;并以完全与开放的数据共享原则为用户提供推送式数据服务。目前,"西部数据中心"已完成了数据共享平台、知识积累平台与合作交流平台的开发和集成,初步形成了科学数据平台,整理并发布了大量的西部环境生态科学所需的关键数据集。

中国西部环境与生态科学数据中心在线共享平台的设计与实现

国家自然科学基金委员会的"中国西部环境与生态科学数据中心"致力于中国西部环境与生态科学数据的共享.在介绍西部数据中心整体结构的基础上,对西部数据中心的在线数据共享平台的技术实现方案、开发模式和数据库结构,元数据标准、数据知识关联、分类和导航等关键技术实现进行了介绍.西部数据中心共享平台本着方便查询、详细数据说明、易于管理、着眼未来和突出服务等原则,充分利用最新的Web和GIS技术在政策许可范围内实现数据共享.最后,讨论了数据中心之间集成、模型服务等问题.

浅谈科学数据出版中的数字对象唯一标识符

数字对象唯一标识符具有唯一性、永久性和多重链接等特点,是实现互联网环境下数字对象永久性定位的数据系统。数字对象唯一标识符已经在出版领域得到了广泛的应用,在数据出版和引用方面也有很好的应用前景。文章介绍了中国西部环境与生态科学数据中心在数据引用方面所做的工作,详细介绍了如何在中文DOI注册中心的帮助下,利用数字对象唯一标识符对"黑河综合遥感联合试验"产出数据所开展的数据出版和数据引用尝试。文章最后总结了DOI在数据出版领域的意义,并讨论了DOI系统对数据出版和引用方面存在的不足,指出了数据中心在面向数据出版和引用方面存在的挑战和机遇。

科学数据文档的研究

数据文档是科学数据的必要补充,完善的数据文档对于未知的数据用户是非常有价值的,西部环境与生态科学数据中心为方便广大数据用户使用数据,尽量详细介绍与数据相关的背景知识,数据属性、数据的使用方法和数据的应用状况,同时也为了尊重和保护数据生产者的知识产权,在文档里详细给出数据的引用方法,并提供与数据生产相关的文献信息,针对特色数据集和"中国西部环境与生态科学研究计划"汇交数据撰写文档,在网络上实现无限制浏览与下载,并实现wiki系统的协同写作。

科学数据中心数据与知识集成

文章回顾了国际上大型科学数据中心知识集成的现状,认为越来越多的科学数据中心认识到数据中心需要集成更多的知识,以提高科学数据的可用性以及满足长时期数据存储的要求。传统的元数据结构在应对知识集成时面临诸多挑战。中国西部环境与生态科学数据中心(西部数据中心)形成了从数据收集、规范化整理、数据集成挖掘到数据服务的完整体系,集成了一批西部环境和生态研究的关键数据,在数据中心层次上集成多元知识作了有益的开拓性的工作。文章还介绍了西部数据中心知识的表达形式,描述了以元数据为核心,数据文档和科学文献为补充的知识组织形式,并介绍了西部数据中心开展的集成数据检索导航、模型数据集和在线模型服务等知识挖掘手段。

西部数据中心的数据服务实践

科学数据是人类科学活动成果的积累,对于科技创新、经济发展具有重要的战略意义,科学数据共享是社会发展的必然需求。国家自然科学基金委员会"中国西部环境与生态科学数据中心"(简称西部数据中心)面向"中国西部环境与生态科学计划"及广大科研工作者展开科学数据服务,并已取得显著的服务成效。数据中心采取的多层次的共享政策及主动、专业、专职的服务小组是数据共享服务顺利进行的重要保障。数据发布方、数据作者与用户三方交流机制的建立及面向科学研究的数据服务是进一步发展的方向。同时,数据共享机制不健全、国家层面的共享环境没有形成是目前阻碍数据共享服务发展的瓶颈。

科学数据出版——促进数据共享的一种新模式

数据出版是近几年由出版界和数据共享界共同提出的新概念，在国际上发展迅速，对知识管理和数据共享具有革命性的作用。文章从数据共享的角度提出科学数据出版是一种全新的数据共享模式，对数据共享具有重要作用，是一种科学数据资源争夺的重要工具及大数据研究的基础，能够解决数据共享面临的知识产权问题，完善数据共享中的责权利纠纷，从而促进数据共享从被动走向自发。在此基础上，提出我国数据出版发展战略，提出数据出版与我国现有的数据共享体系互为补充，国家数据共享体系应加强基础设施建设，为数据出版提供长期永久的数据存储环境，数据出版则应充分利用学术出版，发挥市场经济手段，重点关注数据共享过程中的知识产权问题。

EOS Data Dumper——EOS免费数据自动下载与重发布系统

为了更有效的利用已有数据资源,不造成科研设施的重复投资,数据共享越来越受到重视.NASA对地观测系统(EOS)提供了大量的包括MODIS在内的免费数据资源,为此,EOS Data Dumper(EDD)通过程序模拟EOS数据门户的正常下载流程,采用了先进的Web页面文本信息捕捉技术,实现定时自动下载研究区的全部EOS免费数据,并通过免费的DIAL系统,向互联网重新发布,实现复杂的基于时空的数据查询.从技术角度详细介绍了EDD的项目背景与意义、实现方案。

培养地理信息数据采集与处理专业应用人才教学模式初探

介绍采用CBE模式的DACUM方法,培养地理信息数据采集与处理专业高级应用性岗位人才的教学改革试点实践。

基于深度学习的公民参与城市治理的时空格局研究——以苏州市为例

公民共同参与城市治理对于城市的发展具有重要的作用,准确地识别公众参与讨论的主题内容是城市治理中亟待解决的问题。目前,对于公民参与的研究多集中在对平台的评价,对发布的文本内容分析较少。深度学习作为一种以数据为导向的新技术,在自然语言处理相关领域都得到了广泛应用且效果良好。基于政务网站论坛的文本数据,采用大数据和神经网络的方法,设计苏州市公民参与的定量化模型,研究公民在政府网站上的行为,并在不同的时空尺度上研究公民参与度的时空格局演化规律,结合苏州出台的相应政策数据验证方法可靠性。有助于认识一个城市的基层治理能力,评价一个城市可持续性。

基于POI权重与频率密度的上海城市功能区变化分析

城市功能区的动态监测可为城市空间结构分析、公共资源的配置以及城市规划提供决策支持。利用POI数据进行城市功能区的识别,多侧重于城市功能区研究单元的划分,很少涉及POI权重的定量分析和城市功能区的时空变化分析。本文以上海市为例,基于TF-IDF算法提出了一种POI赋权进行城市功能区识别与分析的方法:首先基于网格单元,利用TF-TDF算法计算POI权重,然后通过POI权重与频率密度计算,进行城市功能区的识别,建立城市功能区转移矩阵,进行城市功能区的时空变化分析。研究结果表明:基于公共认知度对各类POI赋权具有不一致性,利用TF-TDF算法计算POI权重克服了传统主观赋值法的过于主观性,对于城市功能区的判别更加精准;基于网格单元的城市功能区识别更加准确,从时间序列角度出发,城市功能区的扩散与演化更加直观;上海市2008—2018年,城市化水平较快,无数据区由51.00%下降到19.52%,工业功能区数量下降,商服和公共功能区数量大幅增加,与上海市实际状况相一致。通过研究可为城市发展规划和产业结构合理布局提供参考依据。

面向黑河流域生态水文过程集成研究的科学数据汇交与管理

科学数据汇交是科学数据共享的重要数据支撑,在重大科学研究计划中更需要考虑数据的汇交与共享。国家自然科学基金委员会于2010年正式启动了"黑河流域生态—水文过程集成研究"重大研究计划(以下简称"黑河计划")后,就将黑河计划的数据汇交与管理进行了多次讨论,于2012年推出《黑河计划数据汇交与共享管理条例》(以下简称"管理条例"),由黑河计划数据管理中心负责具体执行。黑河计划数据管理中心基于管理条例,设计并实现了面向黑河计划的科学数据汇交管理系统。回顾了科学数据汇交的发展现状,介绍了管理条例的核心内容,设计了黑河计划数据汇交的技术流程,并将数据提供者的权益保护嵌入到数据服务流程中,并根据黑河计划特点进行数据共享管理。针对数据汇交系统在实现中的关键技术问题进行了讨论,包括集成GeoNetwork系统实现元数据的撰写、以提高数据质量为目标的数据审核、高效的数据服务以及数据的知识挖掘4个方面。

青海湖流域生态环境综合数据平台的设计与应用

国家发改委《青海湖流域生态环境保护与综合治理规划》自2008年正式启动以来,有力地推动了青海湖流域的生态环境保护,积累了丰富的生态环境数据。青海湖流域生态环境综合数据平台是生态监测体系中的数据集成中心,为发掘生态环境监测数据的科学价值,辅助生态环境变化过程中的科学研究,充分发挥青海湖流域生态环境监测体系建设项目的投资效益,并面向青海湖流域的生态环境研究提供科学数据服务。平台依托地理元数据技术,集成了开源GeoNetwork元数据系统,构建了一个集在线元数据编辑、数据可视化、数据汇交、管理、发布和共享等功能于一体的WEB系统,支持缩略图导航、分类导航、时空导航、关键词导航等多种数据导航方式,定义了一套快速数据服务体系,实现了从数据汇交、数据发布到数据共享的业务流程。该系统已初步实现了9个青海湖生态环境监测单位的数据整理与汇交,数据量约为200GB。

基于B2C架构的综合性科学数据共享系统

科学数据共享在促进科学发展过程中具有重要意义。综合性科学数据中心要对多元化的科学数据提供服务,保护数据提供者的权益,也要保证数据的可获取性。回顾了科学数据共享的发展现状,针对综合性科学数据中心,将科学数据作为一种虚拟商品对待,利用B2C概念构建综合性科学数据共享系统,基于数据用户、数据提供者、数据中心3类用户实现了对应的功能。从科学数据的描述、发布、发现、流通以及评价5个方面对科学数据共享系统的关键问题进行了讨论。以中国西部环境与生态科学数据中心为应用实例,介绍了基于B2C架构的科学数据共享系统的应用方法。

黑河综合遥感联合试验研究进展:概述

"黑河综合遥感联合试验"是在我国典型的内陆河流域——黑河流域开展的大型航空、卫星遥感和地面同步观测试验。28个单位的280多名科研人员、研究生和工程技术人员参加了试验。介绍了2008年加强试验期以来的研究工作进展。"黑河综合遥感联合试验"最主要的成果是一套多尺度、高质量的综合观测数据集,该数据集已正式对外发布,十分有力地支持了一系列生态、水文、定量遥感模型的发展、改进和验证,试验所期望突破"数据瓶颈"的目标已经实现。此外,已在积雪参数提取、地表冻融微波遥感、森林结构参数的遥感反演、蒸散发观测与遥感估算、土壤水分反演、生物物理参数和生物化学参数反演、水文气象观测、尺度推绎、流域水文模拟和同化应用等方面取得了丰富的研究成果。试验亮点包括蒸散发观测及其遥感模型改进、机载激光雷达的应用、多角度热红外传感器研制和应用;航空遥感在获取高质量、高分辨率数据方面依然具有不可替代的作用。

科学数据出版现状及其体系框架

科学数据出版是深化数据共享的重要手段,能够激励数据生产者发布和共享数据,又能保护数据的知识产权。回顾了国内外科学数据出版现状,从数据中心和传统出版系统两个角度,提出和完善了科学数据出版体系架构。提出数据出版涉及数据提交、同行审议、数据发布和永久存储、数据引用和影响评价5个基本环节,应由出版系统、数据中心和第三方数据评价机构协同实施。重点讨论了科学数据出版面临的关键问题:数据授权、数字资源唯一标识符、数据集成和数据稿源问题。倡议建立我国的科学数据出版体系,科学数据中心在开展数据收集和共享的同时,加强与学术期刊的合作,成为数据出版的永久存储机构;学术期刊积极开展机制创新,推动学术论文相关数据的公开发布;积极开展数据知识产权保护,倡导对科学数据的引用;加强科学数据的影响评价研究,让数据成果成为普遍认同的科研产出成果,激励科学家主动参与科学数据共享。

数字黑河的思考与实践2:数据集成

数据集成是流域集成研究的核心环节,是发展、改进和验证模型的基础。介绍了"数字黑河"数据集成研究的进展:①定义了数据集成;提出数据库集成应具有数据的完整性、可获取性和有效管理3个基本特征;而模型数据集可根据流域集成模型对科学数据的需求,概化为驱动数据、参数集、验证和诊断数据三大类。②进一步丰富和完善了"数字黑河"信息系统;扩展了黑河数据库,较为系统地收集了黑河流域的基础地理数据、各类观测数据、科学试验数据和现有的模型数据集,在线数据量已扩充至1 000 GB,并且广泛共享。③介绍了模型数据集取得的进展及目前存在的问题;发展了制备高分辨率驱动数据的统计和动力降尺度方法;依靠数据融合方法制备了适用于模型的黑河流域土地覆盖图和土壤图。④指出了数据集成所面临的挑战和需要优先完成的迫切任务,核心是以发展流域集成模型为导向,进一步完善"数字黑河"信息系统,并且制备高分辨率和可靠的模型数据集。

DOI在数据引用中的应用:问题与建议

数字对象唯一标识符(DOI)是为解决互联网环境下数字资源的多重链接和版权转移问题而提出的唯一标识符系统,已在图书馆和出版领域得到广泛应用。数字对象唯一标识符也可用于科学数据共享,具有跟踪价值、引用价值、集成价值和互联价值。基于DOI的数据引用是推动数据出版的重要环节,由于数据知识产权信息不清晰、数据引用标准不规范,基于DOI的数据引用在国内并没有得到有效推广。建议数据中心、DOI注册代理中心和期刊编辑部加强合作,DOI注册中心明确数据DOI注册与数据出版的区别,建立类似DataCite的数据出版机构,允许所有类型数据注册DOI,将符合数据出版和数据引用的科学数据引文信息另行集中管理。数据中心要理清数据版权信息,为符合条件的数据补充数据引用信息。期刊编辑部要引导作者在论文中规范化引用数据和标注数据。