地学领域科学数据处理与分析软件自主性分析

科学数据的重要性已得到广泛共识,随着科学数据的不断积累,其数据处理分析软件的能力水平将成为科学数据能否高效发挥作用的关键和瓶颈。地球科学领域研究涉及多尺度、多类型、多来源的数据,其数据处理与分析软件的需求极为强烈。本研究针对地球科学领域的特点,分析其主要数据处理和分析软件的现况,辨识我国的软件自主程度。调研分析涉及地理、海洋、地质、大气、生态、灾害、农业等16个专题,选取了177个主流软件/工具,重点获取其软件/工具名称、概况、主要功能、应用服务/典型案例、优缺点、对标产品等指标。分析发现地学科学数据处理与分析领域软件/工具完全开放(开源)的占三分之二,商业的、限制性的或开放程度不明确的占三分之一。主要软件/工具开发国家有美国、中国、加拿大、英国等以及一些国际组织。从专题分布看,主要体现在土地退化、人口社会经济、知识图谱、遥感处理等。自主保障风险较高的软件主要在空间化、大气、野火、冻土等专题。约三分之一的专业软件/工具可以直接应用到国家科学数据中心,且可与云平台结合。结合人工智能时代和“数据要素×”的发展,从五个方面提出加强我国自主科学数据处理软件/工具的开发应用建议。

开放科学数据的经济价值测度:使用条件价值评估法的探索

开放科学数据的经济价值对相关政策和实践具有重要参考意义。对开放科学数据的经济价值测度进行探索性研究,能提供一种可行方法和有效结果供相关方参考使用。文章以国家基础学科公共科学数据中心(NBSDC)的13个主题数据库的开放科学数据为经济价值测度对象,采用基于用户问卷调查的条件价值评估方法,邀请322位用户对数据使用情况、数据经济价值及其支付意愿进行评估。研究发现:92.86%调查对象每天或每周或每月访问NBSDC,主要动力是推进研究过程;NBSDC开放科学数据平均每年为每位用户节省159.25小时,绝大多数被调查用户对使用NBSDC的依赖程度较高;NBSDC开放科学数据产生的经济价值和用户支付意愿可按单次访问、下载、请求以及每月、每年订阅的货币化方式进行测度,据此计算各个NBSDC主题数据库的总经济价值和总支付意愿。基于用户调查的条件价值评估法较好地测度了开放科学数据的经济价值,可行的经济价值评估策略是按每次使用(访问、下载、请求)和按周期订阅(每月、每年),尤其是按年订阅。

基于ROTI和AATR的测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁准确性分析

当前,第25个太阳周期已进入强活跃时期,能引发大量电离层不规则体,进而对使得穿行其中的GNSS信号产生电离层闪烁。这已成为影响GNSS全球稳定导航定位服务的重要干扰源。对全球电离层闪烁进行广泛且全面的监测是消除闪烁对GNSS干扰的重要前提,然而传统电离层闪烁监测接收机(ISMR)分布有限,无法满足闪烁全球监测需求;测地型接收机分布广泛,但从其低采样数据中提取的闪烁因子缺乏新太阳周期长时序监测数据验证,导致其闪烁监测可靠性存疑。为此,本文基于近3 a新太阳周期测地型接收机数据,以ISMR提供的闪烁因子为参考,从代表性空间天气事件闪烁响应、日闪烁发生率、闪烁持续时间概率分布、闪烁日发生规律及其随极昼、极夜、地磁指数的特征变化等方面,对比研究了两种测地型接收机电离层闪烁因子(即电离层总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR)监测北极高纬度区域电离层闪烁的准确性,并给出了ROTI和AATR在高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值。结果表明,ROTI和AATR均能较为准确探测到地磁扰动、太阳活动等因素驱动的区域电离层闪烁,并能有效表征电离层闪烁统计学上的日变化规律,但两种闪烁因子不能准确区分闪烁和电离层电子密度梯度变化,导致在电子密度梯度变化剧烈期间存在较高虚警。该研究成果可为准确选择区域电离层闪烁监测因子提供指导。

“东数西算”战略视角下算法支撑资源空间分布探究——基于1997—2020年数学学科国家三大科技奖获奖者的分析

厘清算法支撑能力的区域分布以及算力供给与算法支撑能力匹配程度等问题,是提升我国“东数西算”战略效能的关键。以国家自然科学奖、技术发明奖和科学技术进步奖等三大科技奖衡量算法支撑能力,以可用机架规模度量算力供给水平,采用社会网络分析法,以省份作为空间分析单位,基于对1997—2020年间数学领域国家三大科技奖获奖者情况的统计分析,结合算力规模计算基尼系数,比较数学领域核心研发力量和“东数西算”枢纽分布情况,以探究我国算法支撑资源的空间分布情况。研究发现:我国算力枢纽的算法支撑资源的空间分布严重不均;从算力规模和算法支撑资源的丰富程度来看,京津冀枢纽、长三角枢纽和粤港澳大湾区枢纽为高梯度地区,应将时效需求低的业务转移到西部地区,加快建设超算、智算数据中心;成渝枢纽为中梯度区域,应依托本地高校加强与北京等地的研发合作;甘肃枢纽、内蒙古枢纽、贵州枢纽和宁夏枢纽等低梯度区域则应加大算力基础建设;此外,粤港澳地区更需要聚焦于提高计算效率和完善基础设施建设,更好地统筹规划大数据中心区域布局。

新时代文献资源共享创新模式探索——国家哲学社会科学文献中心的资源建设与服务优化

为促进哲学社会科学繁荣发展,中国社会科学院图书馆在实现哲学社会科学文献资源的共建共享方面进行了一系列积极探索,建设国家级公益免费的哲学社会科学文献资源平台——国家哲学社会科学文献中心,为构建方便快捷、资源共享的哲学社会科学研究信息化平台做出了探索和努力。笔者分析了国家哲学社会科学文献中心的建设思路和建设现状,并基于资源融合、学科融合、数据融合的时代环境,从资源建设与服务等方面提出了推进国家哲学社会科学文献中心建设的建议。

基于GIS的灾害文献史料数据库构建与可视化实现研究——以日本灾害事例数据库为例

国内现有的灾害文献史料数据库主要以目录检索和文献展阅功能为主,对灾害文献史料的研究潜能和数据价值挖掘不够. 日本防灾科学技术研究所研发的"灾害事例数据库",充分发挥GIS地理信息系统与可视化实现技术功能优势,为相关领域的数据库建设提供了可资借鉴的范本. 介绍日本在此领域的建设经验,并结合国内现有数据库研发情况,以探究GIS灾害史料数据库与可视化实现建设设计思路,以期对现代大数据思维下的我国灾害史研究方法有所裨益.

生态系统要素长期观测(EcoLTO)数据产品规范研制

生态系统长期观测(Long Term Observation for Ecosystem,简称EcoLTO)数据产品是在“统一监测”、“统一数据管理”过程中建成的规范化EcoLTO数据库基础上,通过进一步处理加工、分析挖掘后形成的更高质量的数据形态。数据产品能更好体现EcoLTO数据长期性、多样性、灵活性等特征。国家生态科学数据中心(NESDC)在将EcoLTO数据产品化过程中,需要研制EcoLTO数据产品规范,以便对“统一数据产品”的生产、质量控制、存储管理、开放共享发挥指导作用,进而支撑面向科研人员提供更高质量的产品共享服务。本文介绍了EcoLTO数据产品规范研制过程、产品规范的组成内容、产品规范在实践中的使用方法,并给出了产品规范在NESDC数据共享服务平台中的应用案例。本文可为数据产品的生产者、管理者及使用者理解EcoLTO数据产品规范提供参考,有助于产品规范的推广和应用。

科学数据资源开放共享体系研究

本文在阐述科学数据内涵与功能的基础上,对美国地球系统科学数据开放共享作法和我国地球系统科学数据共享平台建设现状进行对比分析,指出我国科学数据资源开放共享体系构建所具有的组织模式、政策制定、标准规范、主体特点、技术服务等特征,进而从政策法规、标准与管理规范、统一门户、公益性与市场化相结合、提升关键技术、知识产权保护等方面探讨我国科学数据资源共享体系建设的推进策略。

中美地球系统科学数据共享平台对比分析

面向地球系统科学这一综合交叉学科对科学数据的需求,中国和美国在同期建设了地球系统科学数据共享网络或平台,均在各自国家发挥了显著的科学数据共享效益。及时开展中美地球系统科学数据共享平台的对比研究,对于增进国际经验了解、促进我国地学数据共享发展具有重要意义。本文选择美国航空航天局资助的美国哥伦比亚大学国际地球科学信息网络中心(CIESIN)和受中国科技部资助的国家科技基础条件平台地球系统科学数据共享平台(DSPESS),对比分析了中美两国地球系统科学数据共享平台在组织框架、运行机制、政策标准、共享实践、服务领域和国际合作等方面的差异。在此基础上,针对我国地学领域科学数据共享平台建设提出建议。

创建综合性国家科学中心视角下的海洋新兴产业培育研究

发挥山东省、青岛市海洋科技优势,创建海洋特色综合性国家科学中心,统筹整合全省海洋科技创新力量,围绕重点科技创新方向,大力培育海洋新兴产业,可以增强海洋经济发展新动能。借鉴中国在建的四大综合性国家科学中心规划和培育相关高技术产业的经验,山东省应推动创建青岛综合性国家科学中心,并打造深海高端仪器研发制造、海洋生物医药、海洋大数据、深蓝渔业、海洋工程装备制造、海洋新材料六大海洋新兴产业,建设以海洋科教园和海洋新兴产业园为主体的海洋科学城,在组织领导、投融资机制、人才服务、“双招双引”、发展保障等方面加大支持力度。

国家科学数据中心管理模式的国际对比研究

以美英等国家科学数据中心体系为对象,分析其发展历程、管理模式和评价方式。通过网络调研与文献分析法,梳理美英及中国的国家科学数据中心的建设历程,归纳并提出其管理模式及评价方式。通过不同国家科学数据中心的对比分析,提出科学数据中心的发展演化模式。在美国,国家级、领域级、资源节点级数据中心都存在且有秩序地逐级汇交,形成由"毛细血管向主动脉汇交"提供数据流的汇流模式;在英国,国家级、领域级数据中心已基本涉及科学数据所包含的主要领域,形成由"几大主动脉并行"提供数据流的并行模式,由国家级和领域级数据中心直接获取并提供数据;在我国,类似于汇流模式,由国家形成重点领域的国家科学数据中心,规范科学数据管理,统筹规划和建设本部门(本地区)科学数据中心,鼓励其向国家级数据中心汇交数据,推进相关领域科技资源向国家平台汇聚与整合。结合我国于2019年6月发布的国家科学数据中心调整名单,本文对国家科学数据中心的科学数据管理生态关系、引入国家科学数据中心后我国科学数据管理有可能面临的新模式进行了探讨并提出了建议;认为我国在构建科学数据生态促进大科学发展的过程中,国家科学数据中心将发挥重大作用,为我国科技在大数据时代的发展提供支撑。

加强开放数据基础设施建设,推动开放科学发展

为促进经济发展、社会进步与科技创新,必须大力推动开放科学,开放数据成为开放科学的重要组成。开放数据基础设施由物理实体和虚拟系统组成,是支撑开放数据和满足不同领域数据应用需求的基础,其发展是信息技术演进的客观过程。文章分析了开放数据基础设施的要素,阐明了开放数据基础设施对促进开放科学实施的意义和积极作用,分析了我国开放数据基础设施的现状,针对我国开放数据基础设施存在的不足与挑战提出了发展建议。

科学数据管理态势及其对我国地球科学领域的启示

科学数据是重要的科技基础条件和国家战略资源。随着大数据时代的到来,全球各国纷纷将科学数据管理纳入国家发展战略。为了完善我国科学数据管理并抓住这个大数据发展机遇,国务院办公厅于2018年3月正式印发《科学数据管理办法》。在这一新的国际、国内数据管理政策环境下,分析归纳了全球11个方面的科学数据管理态势,并剖析了发达国家科学数据中心发展模式,针对我国地球科学领域科学数据管理,提出了科学数据政策制定、科学数据中心建设、科学数据生命周期管理、数据机构能力建设、科学数据认证、数据出版、科学数据回报机制、数据综合集成和安全管理等方面的启示与展望。

科学数据共享实践:以国家地球系统科学数据中心为例

地球系统科学是一门综合性交叉学科,起源于全球变化研究,受益于遥感技术进步,现已进入大数据时代,人工智能技术成为解决地球系统科学前沿问题的新手段。科学数据共享是推动科学发展、提升数据价值的关键,经过长期的探索和实践,全球已形成完善的数据资源管理政策与机制、持续的数据共享服务体系、多元化的科学数据整合模式,并且新的理念不断推动数据共享创新发展,其中"可发现、可访问、可互操作和可重用"原则和数据出版备受推崇。我国颁布了国家层面的政策法规,着重推动国家级科学数据中心建设、科技项目数据资源汇交及数据出版。借鉴国外数据共享经验,结合国内实际发展情况,我国探索出具有中国特色的地球系统科学数据资源分类体系,在元数据、分布式互操作、大数据分析和共享服务等关键技术方面都取得了重大突破。本文以国家地球系统科学数据中心为例,系统梳理了国内地球系统科学领域的数据共享实践进展,详细介绍了国家在地球系统科学领域的数据共享实践及其成效。国家地球系统科学数据共享工作已探索形成成熟稳定的运行服务机制、研制出适用于多源分散地球系统科学数据的标准体系、建成多学科多时空尺度的地球系统科学数据库群、自主研发海量异构数据共享网络技术体系与服务系统,促进了地球系统科学的科学发展,同时也推动了数据共享理念的传播与推广。然而,数据孤岛现象、共享服务系统标准化程度低、系统技术标准未对接国际规范等问题仍然较为突出,阻碍了地球系统科学数据开放与共享。未来,随着共享个性化需求被激活,定制化的"数据+知识"服务有望成为主流趋势,将给数据共享带来新的机遇和挑战。

2021年度地球科学部基金项目评审工作综述

本文总结了2021年度国家自然科学基金委员会地球科学部的评审工作,分析了地球科学部各类项目受理、评审及资助情况,梳理了深化科学基金改革的实施情况,并提出了下一年项目评审的工作思路。

面向共享的地学数据资源整合集成内涵及其技术框架初探

按照美国NSF提出的数据库分类,地学数据多来源于研究型数据。面对不断增长的地学数据管理与共享需求,本文结合国家科技基础条件平台建设项目"地球系统科学数据共享网"的数据共享实践,分析了地学数据共享的两个典型特点,在此基础上提炼出8条数据整合集成内涵,并初步设计了数据集成的技术框架。