基于全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)通用基礎(chǔ)設(shè)施的科學(xué)數(shù)據(jù)共享研究

白玉琪狄黎平

（1．清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心，北京 100084；2．美國(guó)喬治梅森大學(xué)空間信息科學(xué)與系統(tǒng)研究中心，弗吉尼亞州費(fèi)爾法克斯 22030）

基于全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)通用基礎(chǔ)設(shè)施的科學(xué)數(shù)據(jù)共享研究

白玉琪1狄黎平2

（1．清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心，北京 100084；2．美國(guó)喬治梅森大學(xué)空間信息科學(xué)與系統(tǒng)研究中心，弗吉尼亞州費(fèi)爾法克斯 22030）

全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)旨在建立全球性的數(shù)據(jù)共享框架，為各國(guó)組織共享和使用對(duì)地觀測(cè)資源提供技術(shù)解決方案。該系統(tǒng)的通用基礎(chǔ)設(shè)施包括標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心、組件和服務(wù)注冊(cè)中心、分布式查詢服務(wù)中心、資源門(mén)戶4個(gè)部分。文章介紹各個(gè)組件的作用和相互間的關(guān)系，分析向全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)提供共享資源的類型和技術(shù)流程，提出該系統(tǒng)對(duì)國(guó)內(nèi)科學(xué)數(shù)據(jù)共享實(shí)踐的啟示。

對(duì)地觀測(cè)資源；全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)；通用基礎(chǔ)設(shè)施；數(shù)據(jù)共享；觀測(cè)資源管理

1 引言

國(guó)際對(duì)地觀測(cè)組織（GEO）成立于2003年7月，是響應(yīng)2002年世界可持續(xù)發(fā)展峰會(huì)提出的協(xié)調(diào)綜合觀測(cè)地球狀況的緊急要求以及2003年5月八國(guó)集團(tuán)首腦峰會(huì)（G8）提出的地球觀測(cè)應(yīng)是重要和優(yōu)先行動(dòng)的聲明[1]。目前，該機(jī)構(gòu)成員有88個(gè)國(guó)家、歐盟、67個(gè)國(guó)際組織和8個(gè)觀察員。

2005年2月，GEO提出了建設(shè)全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)十年工作計(jì)劃（2005-2015）[2]，旨在匯聚與共享GEO成員對(duì)地觀測(cè)資源的貢獻(xiàn)，在全球范圍內(nèi)建立一個(gè)對(duì)地觀測(cè)資源的集成平臺(tái)，并在農(nóng)業(yè)、生物多樣性、氣候、災(zāi)害、生態(tài)系統(tǒng)、能源、健康、水資源、天氣等9個(gè)社會(huì)受益領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用示范。2012年，GEO又建成了全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)（GEOSS）的通用基礎(chǔ)設(shè)施（GCI）[3]。目前，GEO成員一方面充分利用GCI在9個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展示范應(yīng)用，另一方面也在繼續(xù)改進(jìn)和完善GCI。美國(guó)喬治梅森大學(xué)空間信息科學(xué)與系統(tǒng)研究中心（http:// csiss.gmu.edu）于2007年1月參與GCI工作，具體負(fù)責(zé)其中系統(tǒng)和服務(wù)注冊(cè)中心的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、升級(jí)和維護(hù)。

本文將對(duì)這項(xiàng)研究工作進(jìn)行總結(jié)，介紹全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的通用基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分及相互間的聯(lián)系，分析了向GEOSS提供對(duì)地觀測(cè)資源的類型，探討已有對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)與GCI系統(tǒng)集成的技術(shù)途徑。最后，本文總結(jié)了這項(xiàng)研究對(duì)國(guó)內(nèi)科學(xué)數(shù)據(jù)共享工作的可供借鑒之處。

2 全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的通用基礎(chǔ)設(shè)施

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)通用基礎(chǔ)設(shè)施（GCI）的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1最下方是全球范圍內(nèi)分散的對(duì)地觀測(cè)資源，比如各種網(wǎng)站和信息資源門(mén)戶、信息資源的元數(shù)據(jù)服務(wù)、信息服務(wù)、各類文檔以及信息資源列表等。它們由不同的信息資源提供者進(jìn)行管理和維護(hù)。這些資源從邏輯上可以分為已經(jīng)在GCI中注冊(cè)的資源和沒(méi)有注冊(cè)的資源。

從圖1可以看出，GCI包括4個(gè)組成部分：GEOSS標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心[4]、GEOSS組件和服務(wù)注冊(cè)中心[5-6]、GEOSS分布式查詢服務(wù)中心[7]、GEO資源門(mén)戶[8]。這4個(gè)部分緊密相聯(lián)，旨在提供注冊(cè)、共享和集成全球范圍內(nèi)對(duì)地觀測(cè)資源的技術(shù)方案。

在圖1中，GEONETCast是一個(gè)國(guó)際的衛(wèi)星數(shù)據(jù)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。GEO資源門(mén)戶也提供了與之的鏈接。在圖1中，GEO Secretariat Web Site是GEO秘書(shū)處的工作環(huán)境，它可通過(guò)GEO資源門(mén)戶實(shí)現(xiàn)與GCI的集成。

圖1 全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的通用基礎(chǔ)設(shè)施

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心

標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心維護(hù)GEOSS認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范涉及數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)服務(wù)、系統(tǒng)互操作等。標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心不僅要維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定單位所制定的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)，比如ISO 19115:2003 地理信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，而且要維護(hù)在公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上做了很多擴(kuò)展后形成的新的規(guī)范或者是研究團(tuán)體自己制定并采用的規(guī)范，即所謂的特殊實(shí)現(xiàn)（Special Arrangement）。

標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心工作組負(fù)責(zé)定期評(píng)估目前的清單，完成增加、修改等工作。用戶也可以通過(guò)注冊(cè)中心的界面提交申請(qǐng)，建議在注冊(cè)中心中包含新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或者特殊實(shí)現(xiàn)。工作組完成評(píng)估后，會(huì)相應(yīng)地完成清單增加工作。

2.1.2 組件和服務(wù)注冊(cè)中心

在GCI中，組件和服務(wù)注冊(cè)中心起著資源目錄的作用。任何提供給GEOSS的可共享資源，都需要首先在這個(gè)注冊(cè)中心注冊(cè)。目前，GEOSS對(duì)地觀測(cè)資源類型如表1所示。

表1 GEOSS中的對(duì)地觀測(cè)資源類型

資源注冊(cè)的詳細(xì)過(guò)程，以及幾種不同的注冊(cè)情景，將在第4節(jié)中分析介紹。

2.1.3 分布式查詢服務(wù)中心

分布式查詢服務(wù)中心旨在具體完成資源元數(shù)據(jù)信息的收集和整理，提供資源元數(shù)據(jù)信息的查詢服務(wù)。這些元數(shù)據(jù)信息都是按照ISO 19115/ 19119/ 19139的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組織提供的。分布式查詢服務(wù)中心從組件和服務(wù)注冊(cè)中心中得到當(dāng)前資源的描述信息。這些資源既可以是一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)服務(wù)，也可以是一個(gè)包含大量資源描述信息的元數(shù)據(jù)服務(wù)。分布式查詢服務(wù)中心需要根據(jù)資源的類型，進(jìn)一步地獲取資源的具體內(nèi)容。比如對(duì)于一個(gè)OGC （開(kāi)放地理信息協(xié)會(huì)）的網(wǎng)絡(luò)制圖服務(wù)（Web Mapping Service，WMS）服務(wù)，分布式查詢服務(wù)中心需要進(jìn)一步地獲取該WMS服務(wù)能夠提供的Layer等信息。再比如，對(duì)于一個(gè)元數(shù)據(jù)服務(wù)，分布式查詢服務(wù)中心需要進(jìn)一步地獲取其中所存儲(chǔ)的資源元數(shù)據(jù)信息。

2.1.4 資源門(mén)戶

資源門(mén)戶提供了基于Web的系統(tǒng)，提供了查詢、獲取和訪問(wèn)GEOSS資源的能力。目前，資源門(mén)戶提供了關(guān)鍵字查找、按社會(huì)應(yīng)用領(lǐng)域分類查找等功能。針對(duì)表1所示的不同類型的資源，資源門(mén)戶提供了不同的獲取和訪問(wèn)的方式，方便用戶了解GEOSS中可用的資源。

2.2 GCI各組成部分之間的聯(lián)系

GCI的4個(gè)主要組成部分具有明確的分工，彼此之間具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，它們共同完成了資源的注冊(cè)、查詢、獲取和展示。下面將對(duì)它們之間的關(guān)系進(jìn)行具體分析。

標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心與組件和服務(wù)注冊(cè)中心的聯(lián)系主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和特殊實(shí)現(xiàn)的信息列表上。標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心負(fù)責(zé)維護(hù)這個(gè)列表，而組件和服務(wù)注冊(cè)中心負(fù)責(zé)引用這個(gè)列表，并在資源注冊(cè)的頁(yè)面中為用戶提供按照資源分類性標(biāo)準(zhǔn)引用信息和支撐性標(biāo)準(zhǔn)引用信息兩類信息，供其選擇。這個(gè)列表在標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心、組件和服務(wù)注冊(cè)中心之間自動(dòng)同步。

組件和服務(wù)注冊(cè)中心與分布式查詢服務(wù)中心的聯(lián)系主要體現(xiàn)在資源的描述信息上。組件和服務(wù)注冊(cè)中心維護(hù)注冊(cè)資源的描述信息，是GEOSS中可用資源的主目錄。分布式查詢服務(wù)中心獲得這些描述信息后，將根據(jù)資源的類型，進(jìn)一步獲取資源詳細(xì)的元數(shù)據(jù)信息。這兩個(gè)中心所維護(hù)的資源描述信息之間有根本的區(qū)別，分別體現(xiàn)在信息類型、信息量和面向?qū)ο?個(gè)方面。組件和服務(wù)注冊(cè)中心維護(hù)的資源類型是表1所示的9類，分布式查詢服務(wù)中心則包含的內(nèi)容更多。比如對(duì)于OGC WMS服務(wù)，分布式查詢服務(wù)中心還包含“Layers”（圖層）對(duì)象。組件和服務(wù)注冊(cè)中心是資源的“目錄”，無(wú)論是大量的分散獨(dú)立的數(shù)據(jù)/服務(wù)資源，還是少量的對(duì)地觀測(cè)資源的元數(shù)據(jù)目錄服務(wù)，它們?cè)诮M件和服務(wù)注冊(cè)中心中，都只是一條“記錄”，而在分布式查詢服務(wù)中心中，它們可能對(duì)應(yīng)非常多的“記錄”，這些“記錄”是這些資源的詳細(xì)元數(shù)據(jù)信息。組件和服務(wù)注冊(cè)中心是面向“人”的，其中的資源信息全部是資源提供者注冊(cè)時(shí)提供的，而分布式查詢服務(wù)中心是面向“程序”的，其中的資源信息，要么是自動(dòng)化地從組件和服務(wù)注冊(cè)中心收集的，要么是通過(guò)自動(dòng)化方式進(jìn)一步分析獲取的資源詳細(xì)信息。

分布式查詢服務(wù)中心和GEO資源門(mén)戶之間的聯(lián)系主要體現(xiàn)在資源詳細(xì)元數(shù)據(jù)信息的查詢服務(wù)上。分布式查詢服務(wù)中心通過(guò)元數(shù)據(jù)服務(wù)接口向資源門(mén)戶提供資源查詢服務(wù)，而資源門(mén)戶在接到用戶提交的查詢請(qǐng)求后，通過(guò)該元數(shù)據(jù)服務(wù)接口，把請(qǐng)求發(fā)給分布式查詢服務(wù)中心，并在獲取查詢結(jié)果之后，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞綄⒔Y(jié)果展現(xiàn)給用戶。

3 GCI的對(duì)地觀測(cè)資源注冊(cè)功能

在GCI的組件和服務(wù)注冊(cè)中心注冊(cè)對(duì)地觀測(cè)資源需要提供資源的基本信息主要包括：資源的分類信息、資源的名稱/簡(jiǎn)稱、資源的概要信息、資源提供方的GEO成員信息、資源的詳細(xì)信息網(wǎng)址和服務(wù)地址、資源聯(lián)系人信息、資源針對(duì)的社會(huì)應(yīng)用領(lǐng)域、資源可用性信息、資源共享方式信息、資源時(shí)空覆蓋度信息、資源針對(duì)的對(duì)地觀測(cè)關(guān)鍵參量信息、資源的分類性標(biāo)準(zhǔn)引用信息、資源所支持的標(biāo)準(zhǔn)的引用信息。

資源分類信息指的是在表1中所示的九大類內(nèi)容。資源提供方的GEO成員信息指的是需要標(biāo)明資源的提供者。資源的詳細(xì)信息網(wǎng)址指的是提供該資源的詳細(xì)說(shuō)明和供用戶進(jìn)一步了解的信息網(wǎng)址。資源的詳細(xì)服務(wù)地址是針對(duì)服務(wù)類資源的，指的是關(guān)鍵的服務(wù)API地址。比如對(duì)于許多OGC的數(shù)據(jù)服務(wù)資源，可以把具體的GetCapabilities（獲取能力描述信息）請(qǐng)求的URL作為服務(wù)地址。資源針對(duì)的社會(huì)應(yīng)用領(lǐng)域指的是該資源適用于哪些GEOSS的應(yīng)用領(lǐng)域。資源可用性信息指的是資源目前的業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)，需要在連續(xù)性運(yùn)行、間歇性運(yùn)行、非運(yùn)行三類可用性中選擇一種。

資源共享方式信息是指在GEOSS中資源共享程度，如User registration、Attribution、No monetary charge、GEOSS Data-CORE。User registration指的是用戶需要在資源提供方的站點(diǎn)中完成注冊(cè)和登錄，才可以獲得進(jìn)一步的數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)利。Attribution指的是資源提供方在資源描述信息中提供資源的知識(shí)成果來(lái)源等信息，供資源用戶在資源的使用和傳播過(guò)程中加以引用或者標(biāo)注。No monetary charge指的是資源用戶可以免費(fèi)獲取和使用資源。GEOSS Data-CORE是“The GEOSS Data Collection of Open Resources for Everyone”的簡(jiǎn)稱，指的是資源提供者以完全開(kāi)放的、完全免費(fèi)或者以不超過(guò)資源復(fù)制和分發(fā)成本的方式提供給GEO團(tuán)隊(duì)，用于支持不同的社會(huì)領(lǐng)域應(yīng)用。User registration和Attribution這兩種共享方式對(duì)標(biāo)識(shí)為GEOSS Data-CORE的資源也是適用的。

資源時(shí)空覆蓋度信息描述了資源本身可能具備的時(shí)間和空間覆蓋范圍信息。資源針對(duì)的對(duì)地觀測(cè)關(guān)鍵參量信息指的是需要從預(yù)先定義的GEOSS對(duì)地觀測(cè)詞匯庫(kù)（GEOSS Earth Observation Vocabulary）中選擇針對(duì)資源特定的關(guān)鍵參量，比如表面大氣溫度。目前，這個(gè)對(duì)地觀測(cè)詞匯庫(kù)包含了大氣、農(nóng)業(yè)、陸地表面、海洋、人類活動(dòng)、生物圈、陸地水圈、冰凍圈、古氣候、固體地球、生物分類等11個(gè)大類。每一個(gè)大類下面分為若干小類，比如大氣一級(jí)目錄下，又分了大氣溫度、大氣風(fēng)、大氣水氣、大氣壓力、氣溶膠、大氣輻射、云、大氣化學(xué)、大氣質(zhì)量等二級(jí)目錄。目前1.0版本的GEOSS對(duì)地觀測(cè)詞匯庫(kù)為三級(jí)樹(shù)狀的目錄體系。

資源分類性標(biāo)準(zhǔn)引用信息和所支持的標(biāo)準(zhǔn)的引用信息指的是需要從分類性標(biāo)準(zhǔn)和所支持的標(biāo)準(zhǔn)中選擇相應(yīng)的項(xiàng)目，來(lái)定性地說(shuō)明資源遵循的標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范情況。這些分類型標(biāo)準(zhǔn)和資源所支持的標(biāo)準(zhǔn)都來(lái)自于標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心。目前，分類型標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)服務(wù)資源分為數(shù)據(jù)訪問(wèn)類、元數(shù)據(jù)服務(wù)類、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類、圖示和可視化類。資源所支持的標(biāo)準(zhǔn)主要包括數(shù)據(jù)格式、質(zhì)量控制、元數(shù)據(jù)內(nèi)容、語(yǔ)義描述等。在資源的描述中，增加標(biāo)準(zhǔn)引用信息能夠支持按照標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范查詢相應(yīng)的資源，能夠促進(jìn)資源間的互操作。

4 對(duì)地觀測(cè)資源提供到GCI中的完整流程以及資源注冊(cè)的類型

4.1 對(duì)地觀測(cè)資源提供到GCI的步驟

（1）確定資源在GEOSS中的共享方式是User registration、A ttribution、No monetary charge、GEOSS Data-CORE中的哪一類。

（2）確定到組件和服務(wù)注冊(cè)中心注冊(cè)該資源的方式。完成這個(gè)步驟的幾種典型情景將在4.2中介紹。

（3）資源的各項(xiàng)描述信息注冊(cè)后，向組件和服務(wù)注冊(cè)中心工作組發(fā)出批準(zhǔn)請(qǐng)求通知。

（4）組件和服務(wù)注冊(cè)中心工作組和GCI相關(guān)的專家共同完成評(píng)估后，將批準(zhǔn)注冊(cè)。如果沒(méi)有通過(guò)評(píng)估，將提供具體的修改建議。

（5）注冊(cè)信息批準(zhǔn)之后，資源元數(shù)據(jù)信息將被發(fā)至分布式查詢服務(wù)中心。分布式查詢服務(wù)中心將進(jìn)一步分析獲取資源的詳細(xì)信息。

（6）用戶可以通過(guò)資源門(mén)戶，查詢并訪問(wèn)該資源。

4.2 資源注冊(cè)的類型

根據(jù)資源的多少以及是否完全遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，注冊(cè)資源可以分成以下幾種類型。

4.2.1 少量數(shù)據(jù)/服務(wù)資源

如果只有少量的數(shù)據(jù)/服務(wù)資源，資源提供者不必維護(hù)一個(gè)專門(mén)的元數(shù)據(jù)服務(wù)。在這種情景下的解決方式是：

（1）針對(duì)每一個(gè)資源，按照ISO 19115/19119/ 19139標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)其元數(shù)據(jù)信息，并以物理文件保存。

（2）把這些元數(shù)據(jù)信息的物理文件羅列在一個(gè)網(wǎng)頁(yè)中，并通過(guò)Web服務(wù)器發(fā)布該網(wǎng)頁(yè)。

（3）在組件和服務(wù)注冊(cè)中心注冊(cè)這些資源時(shí)，提供的網(wǎng)址為資源的詳細(xì)信息網(wǎng)址和服務(wù)地址，并在資源分類性標(biāo)準(zhǔn)引用信息中選擇“Catalog/ Registry Service”下面的“Web Accessible Folder”。

4.2.2 大量數(shù)據(jù)/服務(wù)資源

如果有大量的數(shù)據(jù)/服務(wù)資源，而且不打算采取上述快捷的方案，那么就需要維護(hù)一個(gè)專門(mén)的元數(shù)據(jù)服務(wù)。在這種情景下的解決方案包括如下步驟。

（1）建議按照ISO 19115/19119/19139標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)資源的元數(shù)據(jù)信息。

（2）采用OGC的元數(shù)據(jù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，建議以CSW ISO Pro f le為具體規(guī)范，架設(shè)元數(shù)據(jù)服務(wù)。

（3）在組件和服務(wù)注冊(cè)中心注冊(cè)這個(gè)元數(shù)據(jù)服務(wù)，該元數(shù)據(jù)服務(wù)的GetCapabilities請(qǐng)求URL為資源的服務(wù)地址，并在資源分類性標(biāo)準(zhǔn)引用信息中選擇相應(yīng)的元數(shù)據(jù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)選擇。

4.2.3 采用了“特殊實(shí)現(xiàn)”的資源

采用了“特殊實(shí)現(xiàn)”的資源，尤其是服務(wù)資源，首先在標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心注冊(cè)該“特殊實(shí)現(xiàn)”。由于所有的標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范/安排的信息，都會(huì)自動(dòng)地從標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心傳遞到組件和服務(wù)注冊(cè)中心，因此資源提供者應(yīng)在組件和服務(wù)注冊(cè)中心注冊(cè)資源，在注冊(cè)中可以在支撐性標(biāo)準(zhǔn)引用信息列表中找到并應(yīng)用之前注冊(cè)的“特殊實(shí)現(xiàn)”。這樣就完成了對(duì)“特殊實(shí)現(xiàn)”的注冊(cè)和在資源注冊(cè)過(guò)程中的引用。

5 GCI系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)國(guó)內(nèi)科學(xué)數(shù)據(jù)共享實(shí)踐的啟示

可以從GCI的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中借鑒以下兩點(diǎn)，用以進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)共享實(shí)踐。

5.1 提供程序訪問(wèn)接口

GCI中的4個(gè)組成部分之間的所有通信都是通過(guò)程序訪問(wèn)接口（API）。其中，標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心提供了基于HTTP協(xié)議的訪問(wèn)規(guī)范，組件和服務(wù)注冊(cè)中心與分布式查詢服務(wù)中心都提供了遵循OpenGIS（開(kāi)放地理信息協(xié)會(huì)）元數(shù)據(jù)服務(wù)規(guī)范的訪問(wèn)接口。

支持API的目的在于，打破系統(tǒng)各組成部分之間的緊耦合關(guān)系。比如，資源門(mén)戶是GCI提供給用戶的一個(gè)圖形化界面，用以查找和獲取GEOSS中的共享資源。由于它和分布式查詢服務(wù)中心之間的接口是OpenGIS元數(shù)據(jù)服務(wù)規(guī)范，其他信息團(tuán)體也可以通過(guò)這個(gè)API接口構(gòu)建專用的GEOSS資源門(mén)戶，滿足對(duì)特定類型資源的查詢、展示、集成和獲取的特殊需求。

事實(shí)上，API一詞的重點(diǎn)，就在于“程序訪問(wèn)”。一旦實(shí)現(xiàn)了程序訪問(wèn)，就能夠更好地支持資源的開(kāi)放、開(kāi)發(fā)和利用，支持多資源節(jié)點(diǎn)之間的服務(wù)聯(lián)合[9]，建成一個(gè)名副其實(shí)的“平臺(tái)”，催生資源在眾多社會(huì)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。正是基于這個(gè)原因，美國(guó)奧巴馬政府在2013年5月簽署了總統(tǒng)令（http:// www.whitehouse.gov/the-press-office/2013/05/09/ executive-order-m aking-open-and-m achinereadable-new-default-government-），要求把開(kāi)放的、機(jī)器可以訪問(wèn)的方式作為政府信息公開(kāi)的首要形式，并要求各聯(lián)邦機(jī)構(gòu)限期實(shí)現(xiàn)?？紤]到美國(guó)在數(shù)據(jù)和資源公開(kāi)方面已經(jīng)非常先進(jìn)的事實(shí)，尤其是各類資源網(wǎng)站和數(shù)據(jù)目錄已經(jīng)非常豐富，政府進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)API的重要性，制定強(qiáng)制性措施推進(jìn)建設(shè)，不得不說(shuō)，這是一件令人深思的技術(shù)決策。

5.2 突出各類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

GCI的標(biāo)準(zhǔn)和互操作注冊(cè)中心專門(mén)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息?？紤]到很多信息團(tuán)體都采用了自定義的通訊協(xié)議和規(guī)范而這些協(xié)議和規(guī)范尚未成為標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀，GCI進(jìn)一步設(shè)計(jì)了“特殊實(shí)現(xiàn)”的概念，允許把這類協(xié)議或者規(guī)范注冊(cè)提交到GCI中。GCI的組件和服務(wù)注冊(cè)中心在其提供的資源注冊(cè)界面中，呈現(xiàn)了這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和特殊實(shí)現(xiàn)的信息，供資源提供者選擇，制定資源的分類性標(biāo)準(zhǔn)引用信息、資源所支持標(biāo)準(zhǔn)的引用信息等。GCI的分布式查詢服務(wù)中心也依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和特殊實(shí)現(xiàn)信息，提供對(duì)資源的查詢服務(wù)。

以上這些技術(shù)環(huán)節(jié)說(shuō)明，GCI非常重視資源對(duì)各類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的支持和遵循情況。

6 結(jié)語(yǔ)

全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)是國(guó)際范圍內(nèi)構(gòu)建空間信息共享互操作平臺(tái)的一次新舉措。目前，全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的通用基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)相對(duì)完善，也得到廣泛的國(guó)際關(guān)注，其中注冊(cè)的資源來(lái)自超過(guò)50多個(gè)國(guó)家，僅對(duì)組件和服務(wù)中心的訪問(wèn)，就超過(guò)了120個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

本文介紹了GCI的組成部分和相互關(guān)系、向GEOSS提供對(duì)地觀測(cè)資源的流程以及注冊(cè)資源的幾種情景，有益于促進(jìn)資源所有者和資源用戶對(duì)GEOSS的了解，加快GEOSS的共建共享。本文最后提出GCI對(duì)程序訪問(wèn)接口和各類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范信息十分重視，值得我們學(xué)習(xí)借鑒，以進(jìn)一步推進(jìn)完善我國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)的共享實(shí)踐。

[1] 國(guó)際對(duì)地觀測(cè)組織[EB/OL].[2013-05-21].http://www. earthobservations.org/index.shtm l.

[2] The Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) 10-Year Imp lementation Plan[EB/OL]. [2013-05-21]. http://www.earthobservations.org/ documents/10-Year%20Implementation%20Plan.pdf.

[3] GEOSS Common Infrastructure[EB/OL]. [2013-05-21]. http://www.earthobservations.org/gci_gci.shtm l.

[4] GEOSS Standards and Interoperability Registry[EB/ OL].[2013-05-21].http://seabass.ieee.org/groups/ geoss/.

[5] GEOSS Com ponent and Service Registry[EB/OL]. [2013-05-21]. http://geossregistries.info.

[6] Bai Y, Di L, Chen A, et al.GEOSS Com ponent and Service Registry: Design, Implementation and Lessons Learned[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing(J-STARS), 2012,5(6):1678-1686.

[7] GEOSS Clearinghouse[EB/OL]. [2013-05-21]. http:// clearinghouse.cisc.gmu.edu/geonetwork/srv/en/main. home.

[8] GEO Portal[EB/OL]. [2013-05-21]. http://www.geoportal.org.

[9] Bai Y, Di L, Chen A, et al. Towards a Geospatial Catalogue Federation Service[J]. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 2007,73(6):699-708.

Study of Data Sharing Based on Common Infrastructure for G lobal Earth Observation System

Bai Yuqi1, Di Liping2
(1. Center for Earth System Science, Tsinghua University, Beijing 100084; 2. Center for Spatial Information Science and Systems, George Mason University, Fairfax, VA 22030)

The Global Earth Observation System of System s (GEOSS) is a new generation of Earth observation resources sharing framework initialized by the Group on Earth Observation (GEO) in 2005. The GEOSS Common Infrastructure (GCI) has been established to enable the registration of, discovery of, and access to the sharable Earth observation resources. The GCI consists of the follow ing components: the Standards and Interoperability Registry, the Component and Service Registry, the Clearinghouse, and the GEO Portal. The Standards and Interoperability Registry maintains the list of GEOSS-endorsed standards and interoperability protocols. The Component and Service Registry is the master directory of all the GEOSS-wide sharable Earth observation resources. The Clearinghouse fulf lls the distributed search to make metadata information about the Earth observation resources available through Application Programm ing Interface. The GEO Portal presents a Graphical User Interface for users to discover the Earth observation resources of interest. This paper introduces each of these GCI components, and their relationships. It presents several scenarios for resource providers to follow when contributing Earth observation resources to the GEOSS. It also concludes the lessons learned from the design and implementation of this system.

earth observation resources, global earth observation system, GEOSS common infrastructure, date sharing, management of observation resource

TP79；G203

：ADOI：10.3772/j.issn.1674-1544.2013.05.019

白玉琪（1976- ），男，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心副教授，地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)博士，IEEE高級(jí)會(huì)員，OpenGIS地理信息元數(shù)據(jù)服務(wù)規(guī)范工作組成員，研究方向：地球信息科學(xué)。

2013年6月1日。