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。     

地球系统科学数据共享研究与实践

分布式、异构科学数据的整合集成与"一站式"共享服务是科学数据共享的关键和难点。首先,提出"创建地球系统科学数据共享联盟,共建、共享"的分散数据资源整合理念和按"总中心-分中心-数据资源点"三个层次的整合架构,然后,在组织模式上保障分布式数据资源的有效整合。即通过"元数据集中管理,数据体分散存储"的策略,从技术上保障分布式数据资源的快速整合。针对地球系统科学不同学科数据资源的特性,设计了地球系统科学数据核心元数据标准及扩展方案,利用MVC(元数据标准模型-显示视图-操作函数)模式实现多标准地学元数据的统一管理和自适应显示。最终,研究面向SOA的分布式地球系统科学数据共享平台,通过"一个总中心,认证中心和若干个分中心",形成物理上分布、逻辑上统一的分布式服务网络,从而为用户提供"一站式"的数据共享服务。     

基于云计算的地球系统科学数据共享研究与实践

数据密集型的地学研究离不开数据资源和信息平台的支撑,因此,实施地球系统科学数据共享具有重大意义。早期地球系统科学数据共享服务主要以政府行为为主,集中数据汇交,存在数据服务负载不均衡、数据整合模式单一、数据服务效果不明显等突出问题。随着Web 2.0理念的提出,以及云计算等技术的出现,数据共享模式发生了巨大的变化。本文提出基于云计算的地球系统科学数据共享概念模型。通过提供基础设施即服务（IaaS）、数据资源即服务（DaaS）,以及数据功能即服务（SaaS）实现共享服务模式的转变,将死板的数据转为灵活的服务。在“数据云”中,用户既是数据的使用者也是数据资源的提供者,通过提供数据发布、数据需求发布、数据发现与共享、需求发现与反馈等功能,解决数据共享中“用户-数据”之间的矛盾,并激励普通科研工作者贡献自己的数据,保障数据资源有效、可持续整合。最后,构建了原型系统用于验证该框架,形成了一个“人人都是数据的提供者,人人都是数据的使用者”的数据共享服务环境。     

《地球信息科学学报》征稿简则

<正>《地球信息科学学报》是由中国科学院主管,中国科学院地理科学与资源研究所、中国地理学会主办的综合性学术刊物,2001年9月经国家新闻出版总署和ISSN中国国家中心批准,2002年正式向国内外公开发行。地球信息科学是面向21世纪信息时代的新兴学科,是地球系统科学、信息科学、地理信息技术交叉与融合的产物。它以地球系统信息流为研究对象,探索时空数据挖掘与知识发现、地理系统格局与过程模拟、遥感地学计算的方法体系,完善地球信息科学方法论,发展时空数据集成管理、高性能地学计算、时空数据     

3维虚拟地球技术发展与应用

随着遥感技术、计算机技术和网络技术的发展,在应用需求牵引下,以GoogleEarth为代表的3维虚拟地球得到迅速发展和应用.对此,主要讨论了几个主要3维虚拟地球系统及特点.结合地理信息服务技术的发展趋势,介绍了自主研制的开放式虚拟地球集成共享平台GeoGlobe及其应用特点,阐述了虚拟地球技术与应用的发展趋势.     

《地球信息科学学报》征稿简则

《地球信息科学学报》是由中国科学院主管,中国科学院地理科学与资源研究所、中国地理学会主办的综合性学术刊物,2001年9月经国家新闻出版总署和ISSN中国国家中心批准,2002年正式向国内外公开发行。地球信息科学是面向21世纪信息时代的新兴学科,是地球系统科学、信息科学、地理信息技术交叉与融合的产物。它以地球系统信息流为研究对象,探索时空数据挖掘与知识发现、地理系统格局与过程模拟、遥感地学计算的方法体系,完善地球信息科学方法论,发展时空数据集成管理、高性能地学计算、时空数据可视化、地理信息服务等核心技术,促进地理信息系统技术创新,研究地球系统科学数据共享标准规范与关键技术,推动地学信息化科研环境建设。     

自然资源大数据应用技术框架与学科前沿进展

自然资源大数据及其处理技术应用能够为自然资源研究与管理,特别是揭示自然资源系统要素、结构与关联研究提供基础支撑,为资源科学发展提供新思路、新方法和新技术。本文试图厘清自然资源大数据的概念、主要特征和发展趋势,分析自然资源大数据对于国民经济与社会发展的重要现实意义。自然资源大数据建设既是自然资源信息化的重要组成部分,也是提高自然资源产业及整个社会经济效率、完善自然资源治理结构和提升自然资源治理能力现代化的新手段。本文在地球系统科学体系下,构建了自然资源大数据应用研究的知识框架,基于“一图一网一平台”结构,提出建立空天地一体化自然资源大数据库和“生产-生活-生态”应用框架,探讨建立基于自然资源数据收集、处理与应用的结构体系,并以此技术框架分析了自然资源大数据应用研究的学科前沿进展和发展趋势。     

中国科学院资源与环境信息系统国家重点实验室

资源与环境信息系统国家重点实验窒依托于中国科学院地理科学与资源研究所,是我国最早的国家重点实验室之一,由中国遥感科学与地球信息科学的奠基人、地理学家陈述彭院士于1985年倡议建立。该实验室致力于地球信息科学的基础理论与方法研究,发展地理信息系统核心技术,构建国家级行业重大应用示范系统．建立“数据-模型-软件-系统”一体化的地球信息科学研究体系,对我国地球信息科学的发展起到了学科导向、应用示范及骨干人才培养的作用。     

基于SOA的地球系统科学数据共享平台架构设计与实现

为了能够有效整合集成分散、异构的地球系统科学数据资源,为用户提供“一站式”的数据共享服务,需要一种分布式的数据共享平台.本文首先分析了分布式地球系统科学数据共享平台对互操作的需求,然后设计了基于SOA(Service-Oriented Architecture)的分布式地球系统科学数据共享平台的总体架构.该平台由物理上分布、逻辑上统一的总中心、认证中心和分中心共同构成,采用Web Services技术将数据共享核心业务封装成一系列的Web服务:数据中心信息同步服务、元数据推送与管理服务、多源异构数据访问服务等.通过Web服务这种松散的耦合机制,不仅能够很好地实现数据中心之间的互操作,而且具有良好的开放可扩展性,可快速纳入新的异构系统作为分布式数据共享平台的节点,其数据共享核心服务,也可以方便地集成到其他应用系统中,为它们提供数据共享的功能.最后介绍了Web服务实现与部署的方法.分布式的地球系统科学数据共享平台已经应用到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中.截止到2007年底,通过共享平台成功整合了10.23TB的分散数据资源,为3万多用户提供17TB的数据服务.     

《地球信息科学学报》征稿简则

正《地球信息科学学报》是由中国科学院主管,中国科学院地理科学与资源研究所、中国地理学会主办的综合性学术刊物,2001年9月经国家新闻出版总署和ISSN中国国家中心批准,2002年正式向国内外公开发行。地球信息科学是面向21世纪信息时代的新兴学科,是地球系统科学、信息科学、地理信息技术交叉与融合的产物。它以地球系统信息流为研究对象,探索时空数据挖掘与知识发现、地理系统格局与过程模拟、遥感地学计算的方法体系,完善地球信息科学方法论,发展时空数据集成管理、高性能地学计算、时空数据可视化、地理信息服务等核心技术,促进地理信息系统技术创新,研究地球系统科学数据共享标准规范与关键技术,推动地学信息化科研环境建设。《地球信息科学学报》主要刊登地球信息科学领域具有前瞻性、创新性、探索性和交叉性的原创研究论文,设有地球信息科学理论与方法、陆地表层系统模拟、地理空间分析综合应用、地理信息系统软件技术、遥感科学与应用技术、地图学与地学信息图谱、人文学和社会科学研究中的空间分析应用等专栏。热忱欢迎国内外学者踊跃赐稿。     

地学数据共享网用户Web行为预测及数据推荐方法

网络环境下,如何让用户快速发现所需数据是地学数据共享平台长期面临的挑战之一。本文基于国家地球系统科学数据共享平台网站服务器日志数据获取用户搜索行为及数据集访问行为,使用聚类算法挖掘用户行为模式,并基于会话聚类 模式开发在线搜索和访问预测算法。在数据预处理阶段,对原始服务器日志数据进行清洗、用户识别、用户会话识别、搜索词提取。在模式挖掘阶段,采用DBSCAN算法对会话进行聚类。考虑到会话向量值的二元性,聚类算法中的距离采用Jaccard距离函数计算。视每个会话聚类包含的搜索词集合为一个文本,所有用户历史搜索词集合为语料库,统计各聚类中搜索词的TF-IDF值。在线搜索推荐,以搜索词检索各聚类中TF-IDF值,返回TF-IDF值最高的搜索词所属聚类,并给出该聚类的高频项目作为推荐。在线访问推荐,则以用户实时访问向量为查询向量,计算该向量与聚类中心的聚类。根据聚类排序,给出距离最近的聚类,并产生该聚类中高频项目作为推荐。实验结果表明基于TF-IDF和聚类的搜索推荐有较高的准确率和召回率,访问推荐效果基于高频统计的推荐有较大提高。研究可得出以下结论：① 地学共享网用户访问和搜索行为体现了专业性的特点,其行为较普通网站用户可预测性更好;② 对于地学数据共享用户行为预测,需明确定义用户行为,并采用合适的距离函数描述行为相似性;③ 通过搜索词TF-IDF值来预测用户数据需求的方法可行,以此产生的推荐可作为搜索结果的补充。本研究可服务于地学领域数据共享平台建设,提高共享服务质量,也可为其他领域科学数据共享提供技术方法借鉴。     

地质矿产数据资产管理利用探讨

目前,大部分地质矿产数据资产和信息资源分散在政府管理部门、事业单位和大型企业中,由于条块分割与标准不一,造成了资源不能共享。因此,需要开发并建立一个分布式数据管理及信息共享平台,逐步实现部门之间的信息交换和无缝连接,有效消除信息孤岛,提高数据资产的利用价值,为国家的经济建设和社会发展提供及时、适用、可靠的数据和信息保障。     

Web环境下地学数据共享用户行为模式分析

了解科学数据共享用户行为特征对实现高效、精准的数据共享服务具有重要的参考意义。本文基于国家地球系统科学数据共享平台网站服务器日志及服务记录数据,利用空间数据挖掘及Web使用挖掘技术,探索地球系统科学数据共享用户行为模式。在数据预处理阶段,完成用户识别、会话识别、位置识别,并对数据进行空间建模、空间数据库建库。在数据挖掘阶段,分别对用户产生的网页浏览数、会话数、数据集浏览数为对象进行空间“热点”分析,识别用户行为的地域差异。针对用户数据浏览和下载行为,采用FP-growth算法对用户——数据之间进行关联规则挖掘,发现用户对数据关注和使用的高频规律。分析结果表明：（1）该共享平台用户地在国内各省市均有分布,用户最多的3个省（市）分别为北京市、山东省、江苏省,该分布与国内高校学生分布相关程度不高,但与“211工程”高校学生的空间分布相关度较高;（2）空间“热点”分析表明,北京、天津及河北北部无论在网页浏览、数据浏览还是会话量上都是“热点”区域,但识别的“冷点”区域有较大不同,尤其是数据访问“冷点”分布较广,如南方沿海省份、河南省、山东省、四川省等;（3）关联规则挖掘发现多个数据浏览高频项目集以及关联规则。数据下载高频项与数据浏览高频模式较好吻合,但下载行为未表现出明显关联规则。本文提供了一种结合Web使用挖掘和空间数据挖掘的用户行为模式挖掘方法,该方法也可用于其他类型网站的数据挖掘。     

地球信息科学学报“全球卫星气候遥感数据”专辑征稿

<正>全球气候变化已成为当今全球环境外交和谈判的热点问题,也对人类生活的方方面面产生影响。卫星可以对地球系统进行连续观测,并以观测资料提取有关大气、海洋和陆地等气候参数,为气候及其变化预测提供基本观测依据。从卫星数据提取出气候数据集已成为气候学研究的主要数据源。本刊特此围绕"全球卫星气     

《地球信息科学学报》征稿简则

《地球信息科学学报》是由中国科学院主管,中国科学院地理科学与资源研究所、中国地理学会主办的综合性学术刊物,2001年9月经国家新闻出版总署和ISSN中国国家中心批准,2002年正式向国内外公开发行。地球信息科学是面向21世纪信息时代的新兴学科,是地球系统科学、信息科学、地理信息技术交叉与融合的产物。     

《地球信息科学学报》征稿简则

《地球信息科学学报》是由中国科学院主管,中国科学院地理科学与资源研究所、中国地理学会主办的综合性学术刊物,2001年9月经国家新闻出版总署和ISSN中国国家中心批准,2002年正式向国内外公开发行。地球信息科学是面向21世纪信息时代的新兴学科,是地球系统科学、信息科学、地理信息技术交叉与融合的产物。     

遥感信息与知识交换共享元数据系统设计

随着遥感技术的飞速发展,遥感数据成为城市规划、地球科学研究、数字地球等重大科学研究和工程建设的重要数据源。但随着遥感数据量的不断增加和应用领域的扩大,如何科学有效地管理、存储、更新和重用已有的遥感数据资源,已成为当前空间信息元数据研究的热点。因此,有必要制订专门用于描述遥感数据及其相关资源的元数据系统,满足用户正确了解和使用遥感数据的需要,推动遥感数据共享。本文在研究和参考现有国家和国际地理信息元数据标准的基础上,设计了针对遥感信息与知识交换共享的元数据系统,该系统实现了遥感数据、相关辅助测量数据、应用方法模型以及传感器、平台等相关知识等信息的统一、规范表示,为遥感信息与知识交换共享搭建了元数据层次上的平台。     

服务于海岸带环境与生态过程研究的e-Coastal Science平台系统架构设计

从海岸带环境与生态过程研究所面临的问题和需求角度出发,探讨了"e-Coastal Science"科研协同平台研发的必要性、框架结构、技术路线与支撑技术。即选择海岸带水域环境监测与模拟、入海河流流域空间水文与生态模拟、资源与环境胁迫下的海岸带管理决策三个密切相关的科学问题作为"研究单元"及平台系统研发的切入点,通过综合应用计算机科学和地球信息科学的基本理论与前沿技术,设计包含IT Infrastructure、GeoScience Platform和Coastal Science Platform的三个"宏观层面"系统平台,以及硬件平台、数据平台、模型模拟平台、协同与沟通平台和信息发布平台五个"技术单元"的系统框架,整个系统以Duckling1.2协同工作环境套件、Arc-GIS 9.3地理信息系统为主要支撑技术,并以专业模型工具研发及集成为技术特点。     

新经济时代的西部开发

 我国西部开发将要在网络经济、知识经济与全球化经济的新时代下进行。其国家战略目标是逐步缩小地区差异、加快经济结构性调整,增进民族团结。经过近50年来的努力,西部的地球科学信息资源是相当丰富的,利用卫星遥感数据更新也是切实可行的。应该充分加以利用,作为区域规划和工程设计的依据,并建议以信息化带动现代化,实现跨越式发展     

中国科学院资源与环境信息系统国家重点实验室

正资源与环境信息系统国家重点实验室依托于中国科学院地理科学与资源研究所,是我国最早的国家重点实验室之一,由中国遥感科学与地球信息科学的奠基人、地理学家陈述彭院士于1985年倡议建立。该实验室致力于地球信息科学的基础理论与方法研究,发展地理信息系统核心技术,构建国家级行业重大应用示范系统,建立"数据-模型-软件-系统"一体化的地球信息科学研究体系,对我国地球信息科学的发展起到了学科导向、应用示范及骨干人才培养的作用。2010年实验室被评估为优秀国家重点实验室。目前实验室学术委员会主任为徐冠华院士,实验室主任为周成虎院士。实验室研究方向与目标:(1)建立融空间思维、计算、知识推理于一体的地球信息科学方法论,形成时空数据统计、挖掘、地理系统格局与过程分析的方法体系,发