地球观测数据卫星分发系统发展综述

地球观测数据卫星分发系统(GEONETCast)借助通信卫星,把从地面站点、航空和航天平台获取的观测数据、产品传送给广大的用户。GEONETCast当前由CMACast,EUMETCast和GEONETCast Americas 3个区域系统组成,作为地球观测组织(GEO)提出的全球综合地球观测系统(GEOSS)的全球地球观测数据和信息卫星分发系统,旨在满足9个社会受益领域的用户需求。GEONETCast建立在现有区域系统之上,利用GEO的协调机制,共同确定GEONETCast系统的整体计划和要求。各区域系统在科研项目和业务建设的支持下,不断发展完善。未来要保障GEONET-Cast健康、良性和可持续的业务运行,还需要加强4个方面的工作:①区域系统之间的互相通信;②保持GEONETCast的开放性和动态性,发展更多的数据提供者提供地球观测数据;③发展更多的数据使用者;④数据政策。     

海底CORK观测30年:发展、应用与展望

过去50年深海钻探计划(DSDP)、大洋钻探计划(ODP)及综合大洋钻探计划(IODP)等国际间综合深海钻探计划的实施,使我们对地球和海洋的认识取得了显著进步。海底井控观测装置(CORK)的研发和应用是上述深海钻探计划带给我们的最宝贵财富之一。目前地球科学和海洋科学已由过去的间断性观测模式升级为现在的连续性原位观测模式,海底CORK观测系统为地球科学、海洋科学与生命科学领域的科学家对海底洋壳复杂而又相互关联的深部过程进行数秒至数十年时间尺度的研究提供了新手段和新机遇。通过对海底CORK观测系统的发展演变、在ODP和IODP航次中的使用以及在此过程中获得的科学经验和教训进行总结,对CORK系统如何应用于我国洋壳地质学、水文学、微生物学及生物地球化学过程研究提出看法。     

国际地学计划（IGCP）——中国地学与世界互动的平台

国际地学计划（International Geoscience Programme，IGCP），是联合国教科文组织（UNESCO）的五大科学计划之一，亦是联合国系统（the United Nations system）唯一的国际地学计划。该计划由UNESSO和国际地质科学联合会（IUGS）于1972年共同发起，并于1974年正式实施至今，全球已有150多个国家和地区的数千名地球科学家积极参与，其主要优势在于拥有一个覆盖基础研究设施和高水平人力资源的世界网络。截止到2005年底，已批准实施了295个项目，其中254个区域性与全球性的地球科学研究项目已先后完成。国际地球科学界普遍认为IGCP是对各国科学家开放的固体地球科学领域内一项最为成功的计划，为地球科学家进行项目合作提供了一个国际平台，是最为引人关注的UNESCO科学计划之一。     

美国国家大气研究中心优先研究领域新特点

美国国家大气研究中心于2005年11月提出了新的战略计划。该计划突出的新特点在于无论科学研究活动还是教育、观测设施等方面的战略目标和优先领域，都是以地球系统研究为中心。如在科学研究方面的战略目标确定为：认识地球系统的作用、准确预报地球系统的演变。相应的优先研究领域则为：研究和了解地球和太阳的自然变率；地球系统各分量的相互作用；地球系统预报；人类活动与地球系统的演变等。鉴于NCAR在国际大气科学界的地位，这种以地球系统为中心的优先研究领域对我国大气科学及地球科学研究有一定的借鉴意义，同时也将促使大气科学工作者摆脱传统天气、气候概念的束缚，站在更高的高度来科学审视学科的发展。     

1988财政年度美国国家科学基金会全球地学计划

在1987财政年度,国家科学基金会(NSF)开始了一项新的“全球地学”的计划,用以支持把地球看作是物理、化学和生物过程相互关联的一个系统的研究。其目标是认识地球系统如何运行,并且说明和预测这些地球过程之间的主要的因果联系。     

第二届深海研究与地球系统科学学术研讨会第二号通知

“深海研究与地球系统科学学术研讨会”是地球科学领域以中文作为主要交流语言,大幅度跨学科交叉的学术会议,由中国综合大洋钻探计划专家委员会（IODP—China）、国家自然科学基金委员会地球科学部、国际中国地球科学促进会（IPACES）和同济大学海洋地质国家重点实验室联合主办.     

第二届深海研究与地球系统科学学术研讨会第二号通知

“深海研究与地球系统科学学术研讨会”是地球科学领域以中文作为主要交流语言,大幅度跨学科交叉的学术会议,由中国综合大洋钻探计划专家委员会（IODP—China）、国家自然科学基金委员会地球科学部、国际中国地球科学促进会（IPACES）和同济大学海洋地质国家重点实验室联合主办。     

新一代对地观测系统的发展

对地观测系统(EOS，Earth Observation System)是获取空间对地信息、促进地球系统科学和空间信息科学等学科发展的支柱。长期以来，人们就期望着对自己居住的地球有一个全面深刻的了解，研究这种从几十年到几百年时间尺度的全球变化，依赖于观测系统和观测技术的发展。因此有必要建立一个对地球整体的观测系统，利用空间优势，获取有关地球体系及其各个组成部分的详细数据或信息。 近50年来，世界对地观测技术得到了迅猛的发展。NASA针对全球变化研究对建立长期的数据采集系统的实际需求，于20世纪80年代初开始规划地球观测系统（EOS）计划，并于90年代初实施。它包括一系列卫星、自然科学知识组成和一个数据系统，支持一系列极地轨道和低倾角卫星对地球的陆地表面、生物圈、大气和海洋进行长期观测。地球观测卫星系列是EOS计划的最基本和最重要的环节。EOS卫星系列计划在今后的10年内陆续发射一系列的太阳轨道环境遥感卫星，构成连续15年的数据采集系统，其规模在地球观测卫星发展史上是空前的。在EOS计划的基础上NASA规划了ESE战略计划，将继续发展国际新一代对地观测系统。迄今为止，Terra、Aqua和Arua卫星已经发射成功，引起地球遥感科学界的瞩目，为地球科学研究提供重要的数据资源。     

地球观测系统(EOS )计划简介

地球观测系统(EOS)计划包括三大部分: (1)EOS科学研究计划; (2)EOS数据信息系统(EOSDIS); (3)EOS观测(平台、仪器)系统。 一、EOS科学研究计划 科学研究是EOS的基础,这一工作早已在进行,由NASA及其它美国研究机构和国际组织开展的地球科学研究是其前奏。在美国全球变化研究计划(US GCRP)及国际地圈—生物圈计划(IGBP)和世界气候研究计划(WCRP)的共同支持下,在美国本土EOS科学研究已具雏形。     

应用陆地卫星数据处理圈定金矿床

自阿波罗宇宙飞船成功地对地球进行摄影之后,从太空研究地球资源的设想已变为现实。1965年,美国国家航空和宇宙航行局(NASA)制定了一项地球资源勘测计划。此后,这项计划便陆续由双子座、阿波罗、太空实验室宇宙飞船以及航天飞机,特别是陆地卫星和NOAA系列卫星付诸实施。 陆地卫星为常规地质填图及矿产资源勘探提供了详尽的资料,NOAA环境卫星(分辨率较低)为作进一步区域评价提供了遥感信息。近来,海洋卫星和航天飞机又试装了一种新式雷达成象系统,其主要用途是做构造地质填图。     

Aeolian Geomorphology in the Era of Deep Space Exploration

The exploration of "Deep Sea, Deep Earth and Deep Space" provides opportunities and challenges for the development of geoscience, and geographical science begins to meet the climax of deep space exploration represented by Mars. In China, Martian exploration will be launched in 2020, which will carry out global and comprehensive surrounding exploration of Mars, patrol detection in some local areas, researchers need to be well prepared for the study of planetary geosciences including aeolian geomorphology based on these coming data. Aeolian geomorphology is divided into three stages based on the development history and trend: classical research focusing on single dune observation, modern research with earth system ideology and future research mainly on extra-terrestrial planets. The characteristics of each developing stage were summarized, and we believe that the planetary aeolian research will come naturally. Then, the development and achievement of planetary aeolian research are summarized, the existing problems and future developing trend were also discussed here. Study shows that there are many types of aeolian landforms on Mars, Venus and Titan, and the aeolian process is the most active modern surface process. Aeolian geomorphology in different planets has good similarity, but the difference is also obvious, which means that they have similar formation mechanism, but different formation and evolution conditions, therefore, the theory of aeolian geomorphology will be improved and enriched gradually through the comparative study on different planets. There are obvious advantages in revealing the formation laws and mechanism of aeolian geomorphology in extraterrestrial planets because of the simple formation conditions, and the research of aeolian geomorphology in the era of deep space exploration is in the ascendant.     

大数据科学从信息化、模式化到智能化:现代地球化学应用研究的新范式

地球科学领域处在信息科学与信息化社会时代,基于大数据战略驱动的现代地球科学正在蓬勃兴起。诞生于近代的地球化学具有天然的结构化信息科学属性。提出建立从信息化、模式化到智能化的地球化学大数据信息科学应用研究总体思路,即基于地球化学大数据首先建立信息化系统,运用地球系统科学方法理论建立成矿地球化学分带富集模式与生态地球化学累积效应模式,采用智能系统与智能技术按照模式化思维方式分析、判别和预测大量地质地球化学非线性现象,通过地球化学理论研究和应用评价解决影响国家经济社会发展重要资源环境问题。大数据与地球系统科学构成地球化学应用研究的两大支柱。本文针对目前存在的主要问题,从地球化学大数据信息化、信息模式化及模式智能化等方面进行论述。重要的是以地学模型为主体构建智能化系统,研究成矿系统与生态系统科学问题。世界经济社会发展与资源环境问题处在全球化时代,必须从全球资源配置与全球环境变化高度审视成矿地球化学和生态地球化学问题。地球化学结构化大数据属性的巨大优势,现代计算机关键技术日益成熟及智能化前缘理论研究的不断突破,预示实现地球化学大数据信息科学条件已经具备,可能从地球科学领域脱颖而出,成为具有广博视野和不断进取的新兴科学研究范式。     

曹妃甸新区居住及公共设施用地地质环境风险评价

发展沿海经济新区是我国经济建设的一项重大举措,为了在新区发展过程中降低地质环境问题的风险,合理地规划新区建设,针对曹妃甸新区无承灾实体的特点,提出了适合沿海经济新区地质环境风险评价的方法体系。在曹妃甸新区地质安全评价和地质环境适宜性的基础上,综合考虑基础地质条件、功能用地重要程度和新区总体规划指标因素,采用综合指数评价模型,完成了新区居住及公共设施用地的风险评价。评价结果显示: (1)风险低的区域占研究区总面积的7.269%,区内地质环境问题较少,适合作为居住及公共设施用地。(2)次低风险区占77.178%,该区总体上地质环境适宜性好,局部地区可采取简单工程措施处理。(3)次高风险区占14.487%,区内地质环境问题较严重,建设前需进行专门特殊处理。(4)高风险区占1.066%,该区不适合建设,建议作为生态保留用地。评价结果为曹妃甸新区用地规划建设提供了重要地学参考。     

数字地球及其在全球变化研究中的应用前景

本文介绍了对“数字地球”的不同学术理解和当前国内外数字地球发展重点领域或方向,展望了“数字地球”在全球变化研究中的应用前景,指出在第四纪环境演变研究中要重视广泛应用对地观测技术,建立数据库,进而阐明全球变化的区域响应过程,揭示区域和全球变化过程中人与自然在其中的作用程度,为可持续发展模式的建立提供科学依据。     

古生物学数据库现状与数据驱动下的科学研究

化石数据是了解地球历史以及深时生命演化的重要信息来源。通过数百年的积累，古生物学家已经发表了海量的古生物学数据。过去三、四十年里，随着计算机、数据库和互联网技术的快速发展，国内外涌现出大量的古生物学数据库，彼此间的目标、体系架构、数据组织方式和服务对象通常存在显著差异，呈现百花齐放的特点。文章系统介绍了古生物学领域主要数据库的发展历史、数据表结构、数据特征和数据量等建设情况，对比分析了其数据整理方式、核心在线功能、数据共享特点和数据质量控制措施。同时，结合近年来数据驱动下的古生物学领域的科学研究实例，提出一站式全生态链数据平台的建设设想，为深时数字地球（DDE）建设多学科融合、数据开放与共享的大数据平台提供参考。     

Hierarchical structures and periodicity in geology and geography

Conclusion The suggested application of hierarchical systems to geology and geography offers a new view on the evolution of the Earth and a new classification of geosciences. The application of these systems allows the individual fields of geosciences to be connected with each other and also with other disciplines (e.g. physics, astronomy, biology). Hierarchical systems including periodicity can aid future advances in natural sciences because they can be regarded as a uniting principle and key to new approaches to research in natural sciences.     

国内外岩浆岩数据库现状与应用前景

超过三分之二的地壳岩石是由来自深部的岩浆作用形成,岩浆岩记录的信息是深时数字地球(Deep-time Digital Earth,DDE)特别是深部过程研究的重要载体。岩浆岩分布范围广,样品众多,分析、定年相对方便和精确,易于数据累积。在过去的十多年,全球科学家建立了EarthChem、GEOROC、DataView等多个优秀的岩浆岩数据库。随着大数据时代的到来,地球科学也在经历向地球系统科学的重大转变。如何进一步整合分散在研究机构和个人手中的越来越多的数据,建立能服务大数据和人工智能方法的数据平台,推动地球科学研究由理论驱动的传统因果推理方法向数据驱动的大数据方法转变,是新的很有希望的突破点。文章系统介绍了目前国内外已有的岩浆岩相关数据库及其运行情况,为未来DDE计划整合全球海量岩浆岩数据,建设开放、共享、统一的大数据平台提供经验和基础。同时,也列举了以岩浆岩大数据驱动的科学研究的典型实例,并结合DDE相关任务,对利用岩浆岩大数据和人工智能进一步解决四维地球深部圈层物质构成、交换与动力学这一关键科学问题提出新的展望。     

Making data useful for modelers to understand complex Earth systems

The Arctic is changing rapidly with dramatic local and global effect. To understand that change requires understanding the Arctic as a system. Models of different processes and at various scales are necessary tools for analyzing and understanding the Earth system. Models are extremely diverse, yet they all require quality data. Through a series of case studies, augmented with ethnographic observation around the International Polar Year, this work examines how modelers assess, acquire, and prepare data for their models. By comparing specific case studies, common themes emerge that can be compared against broader observation. These themes, in turn, suggest data management techniques or requirements for data systems to improve access and use by modelers and generally improve understanding of the Arctic system. The study has an Arctic focus because of the rapid changes occurring in the Arctic, but the approach and results should apply generally to Earth system science. This case study based approach has proven to be a useful method for teasing out both general and specific data needs for different models. An overarching lesson is that greater short-term benefit to modelers and significant gains in efficiency can be achieved by improving the formats, convention, and consistency of the data rather than improved interfaces and analysis tools. A “data-first” philosophy can improve the data systems that support the overall interdisciplinary, integrative science necessary to understand the complex Earth system.     

地球科学知识图谱的构建与展望

大数据为地球科学研究带来了新的思路和挑战。但由于存在描述规范不统一、共享机制不明、语义异构等问题,在数据集成、共享与复用等方面存在较大困难,使得大数据的众多优势在地球科学相关研究中难以充分发挥。知识图谱能够准确、清晰地表达概念及其相互之间的复杂语义关系,为机器所理解,是实现语义翻译、数据融合和复用的关键技术。文章对地球科学知识图谱的内涵和特点进行了深入的分析,归纳了地球科学知识图谱的主要构建方法,梳理了数据字典、知识体系和知识图谱之间的关系,对与地球科学知识图谱构建相关的专题数据库和领域本体的建设现状进行了回顾,指出了地球科学知识图谱构建中存在的主要问题,并阐述了地球科学知识图谱的应用前景,以期推动和完善地球科学知识图谱的建设和应用。