通用大洋水深制圖（GEBCO）的發(fā)展與啟示

李四海

（國家海洋信息中心 300171 天津市）

通用大洋水深制圖（GEBCO）是由國際水道測量組織（IHO）和聯(lián)合國教科文組織下屬的政府間海洋委員會(huì)（IOC）聯(lián)合指導(dǎo)的大洋水深制圖項(xiàng)目，旨在通過全世界范圍內(nèi)科學(xué)家和海洋學(xué)家的共同努力，建立水深數(shù)據(jù)收集國際合作渠道，完成大洋海底水深圖的編制。1899年，摩納哥阿爾伯特一世王子提出編制新的通用大洋水深圖的倡議，1903年開始收集測深數(shù)據(jù)，進(jìn)入組織實(shí)施階段。1929年，該項(xiàng)目交由國際水文局IHB管理（即現(xiàn)今的IHO），1973年成為IHO 和IOC

聯(lián)合指導(dǎo)下的國際合作項(xiàng)目[1]。GBECO 指導(dǎo)委員會(huì)由IHO 任命的5 名成員、IOC 任命的5 名成員、分委會(huì)主席和IHO 水深測量數(shù)據(jù)中心（DCDB）主任等組成，所任命的成員原則上盡量來自不同地區(qū)，以確保區(qū)域的代表性[2]。現(xiàn)任GEBCO 主席是由IHO 任命的日本海上保安廳情報(bào)部原副部長Shin TANI 先生，副主席是由IOC任命的瑞典斯德哥爾摩大學(xué)地質(zhì)科學(xué)系的Martin JAKOBSSON 先生[3]。

GEBCO 由其指導(dǎo)委員會(huì)直接指導(dǎo)，下設(shè)海洋制圖技術(shù)分委會(huì)（TSCOM）、海底地名分委會(huì)（SCUFN）、區(qū)域海底制圖分委會(huì)（SCRUM）以及日本基金支持的GEBCO 項(xiàng)目培訓(xùn)管理委員會(huì)。另外，根據(jù)需要特設(shè)若干工作組（如網(wǎng)格技術(shù)工作組、元數(shù)據(jù)工作組及技術(shù)實(shí)踐手冊工作組等）[3]。

GEBCO 的主要任務(wù)是通過國際組織和機(jī)構(gòu)間的合作，實(shí)現(xiàn)水深數(shù)據(jù)及其元數(shù)據(jù)的收集、處理、管理和制圖，為海底地理實(shí)體進(jìn)行科學(xué)命名并編制國際權(quán)威的海底地名辭典，推進(jìn)海底制圖技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，不斷深化人們對全球海底的認(rèn)識。

1 GEBCO 數(shù)據(jù)庫與產(chǎn)品制作

多年來，在各方共同努力下，GEBCO 建立了國際最權(quán)威的，面向公共服務(wù)的全球大洋水深數(shù)據(jù)集，并開發(fā)制作了多種水深數(shù)據(jù)集和產(chǎn)品，包括1 min 和30 s 全球大洋水深網(wǎng)格數(shù)據(jù)集、GEBCO 數(shù)字圖集、GEBCO 海底地名辭典以及GEBCO 世界地圖和地球可視化影像、網(wǎng)格數(shù)據(jù)瀏覽軟件和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以及技術(shù)實(shí)踐手冊等，在促進(jìn)全球海底地形數(shù)據(jù)應(yīng)用方面發(fā)揮了重要作用。

1.1 全球水深數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行與維護(hù)

1990年6月1日，IHO 數(shù)字水深數(shù)據(jù)中心（DCDB）在位于美國科羅拉多州波爾多市的美國地質(zhì)學(xué)數(shù)據(jù)中心（NGDC）正式成立，代表IHO成員國負(fù)責(zé)全球海洋聲吶測深數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行維護(hù)并向IHO 成員國提供數(shù)據(jù)服務(wù)。該數(shù)據(jù)庫包括了全球地球物理數(shù)據(jù)庫的測線數(shù)據(jù)、多波束水深數(shù)據(jù)庫和海道測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)。美國海洋服務(wù)中心（NOS）的海道測量數(shù)據(jù)庫為上述海道測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)的子集。NGDC 開展的服務(wù)主要包括：水深大于100 m 的海洋區(qū)域水深數(shù)據(jù)的處理；免費(fèi)向IHO 成員國提供所需的水深數(shù)據(jù)，同時(shí)要求各成員國提供其獲取的海洋水深數(shù)據(jù)；負(fù)責(zé)對所收集的水深進(jìn)行質(zhì)量控制并制作元數(shù)據(jù)；建立和維護(hù)中心所有的水深數(shù)據(jù)清單；與相關(guān)國際組織在數(shù)據(jù)交換格式和標(biāo)準(zhǔn)方面開展合作[4]。

1.2 全球水深網(wǎng)格數(shù)據(jù)

GEBCO 的全球水深格網(wǎng)數(shù)據(jù)包括1 min 和30 s 兩種分辨率。其中1 min 數(shù)據(jù)由最新的GEBCO 數(shù)字圖集中的等深線數(shù)據(jù)插值而成。全球30 s 數(shù)據(jù)由插值后的船舶航跡水深數(shù)據(jù)和衛(wèi)星反演重力數(shù)據(jù)融合而成，目前發(fā)布的全球水深網(wǎng)格數(shù)據(jù)最新版本是2014年12月發(fā)布的GEBCO_2014，該數(shù)據(jù)是基于多波束數(shù)據(jù)網(wǎng)格化生成的30 s 網(wǎng)格數(shù)據(jù)，是對GEBCO_08 版數(shù)據(jù)的更新，同時(shí)包含了源標(biāo)識（SID）數(shù)據(jù)，標(biāo)識出哪些是真實(shí)原始聲納點(diǎn)水深數(shù)據(jù)，哪些是插值數(shù)據(jù)[5]。

該版數(shù)據(jù)增加了大量的新數(shù)據(jù)集，主要包括：IBCSO V1 版數(shù)據(jù)，IBCAO V3 版數(shù)據(jù)，歐洲海洋觀測和數(shù)據(jù)網(wǎng)（EMODnet）水深測量2013年數(shù)據(jù)集，波羅的海水深測量數(shù)據(jù)庫，2009年6月澳洲水深和地形網(wǎng)格，哥倫比亞大學(xué)地球觀測實(shí)驗(yàn)室提供的全球多分辨率地形（GMRT）合成數(shù)據(jù)，日本海上保安廳提供的西北太平洋區(qū)域的500 m 水深網(wǎng)格數(shù)據(jù)，由東亞水文協(xié)調(diào)委員會(huì)提供的南中國海電子海圖數(shù)據(jù)生成的網(wǎng)格更新數(shù)據(jù)，北美大湖區(qū)的水深數(shù)據(jù)，北大西洋及Cadiz灣地區(qū)的水深數(shù)據(jù)，以及南太平洋及珊瑚海地區(qū)的水深數(shù)據(jù)等[6]。

該數(shù)據(jù)由英國海洋數(shù)據(jù)中心（BODC）負(fù)責(zé)定期更新和維護(hù)。

1.3 GEBCO 數(shù)字圖集

早期GEBCO 水深圖為印刷的紙質(zhì)地圖，1982年編輯出版了全球1：100 萬大洋水深圖以及更小比例尺的全球和兩極的水深圖。隨著技術(shù)的進(jìn)步，到1994年GEBCO 不再出版紙質(zhì)地圖，以GEBCO 數(shù)字圖集取代，內(nèi)容包括：30 s 和1 min 的全球網(wǎng)格水深數(shù)據(jù)，全球大洋水深等深線和海岸線數(shù)據(jù)集，海底地名辭典，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)瀏覽軟件。該產(chǎn)品自2003年發(fā)布以來，已出售或贈(zèng)送共約1 700 套，公開出售價(jià)為每套260英鎊，用于教育和科學(xué)研究的售價(jià)為99 英鎊[7]。

1.4 GEBCO 海底地名辭典

GEBCO 分委會(huì)SCUFN 負(fù)責(zé)海底地名的審議，地名辭典數(shù)據(jù)庫由美國地質(zhì)學(xué)數(shù)據(jù)中心（NGDC）代表國際海道測量組織所屬的數(shù)字水深數(shù)據(jù)中心（DCDB）負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)[8]?，F(xiàn)已收集全球海底地名3 800 多個(gè)，2011年以來，我國命名的43 個(gè)海底地名已被收錄到GEBCO 海底地名辭典。

1.5 GEBCO 世界地圖和地球可視化影像圖

是利用“藍(lán)色大理石”（Blue Marble）衛(wèi)星的陸地圖片、GEBCO 水深地形數(shù)據(jù)和海底地名資料制作的全球地圖，以及利用GEBCO_08 數(shù)據(jù)制作的海底3D 影像地圖[9]。（“藍(lán)色大理石”（Blue Marble）是NASA 制作的一組由衛(wèi)星圖像合成的地球照片，表現(xiàn)了地球表面一年中不同月份的色彩變化。該數(shù)據(jù)采用2004年各月的MODIS 數(shù)據(jù)合成，分辨率為500 m，是迄今最完整詳盡的地球“肖像”。）

1.6 網(wǎng)格數(shù)據(jù)瀏覽軟件和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

GEBCO 通過其網(wǎng)站發(fā)布海底地形影像、數(shù)據(jù)等信息，用戶可以根據(jù)其應(yīng)用需求，通過GEBCO 網(wǎng)站提供的網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)（WMF），瀏覽海底地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)和海底地名數(shù)據(jù)等[10]。

1.7 技術(shù)實(shí)踐手冊

為了鼓勵(lì)人們積極參與水深數(shù)據(jù)處理工作，GEBCO 組織眾多相關(guān)領(lǐng)域的專家編寫了技術(shù)參考手冊，幫助人員掌握水深網(wǎng)格構(gòu)建技術(shù)。手冊內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)清洗、網(wǎng)格化實(shí)例、軟件操作指南等，該手冊于2012年10月首次發(fā)布，2014年12月發(fā)布了最新版本[11]。

2 GEBCO 面臨的挑戰(zhàn)與對策

經(jīng)過100 多年的發(fā)展，GEBCO 編輯出版了5版紙質(zhì)的全球海底地形圖，上世紀(jì)90年代以后制作和發(fā)布了多種海底地形數(shù)字產(chǎn)品，為人類認(rèn)知海底和推動(dòng)海底科學(xué)的進(jìn)步都起到了重要作用。進(jìn)入21 世紀(jì)，在海底探測技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、數(shù)據(jù)處理與管理等信息技術(shù)的飛速發(fā)展的條件下，GEBCO 也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，GEBCO 指導(dǎo)委員會(huì)和各分委會(huì)組織專家們積極探討應(yīng)對措施，認(rèn)為急需開展以下幾個(gè)方面的工作。

2.1 明確服務(wù)方向，確保海底制圖領(lǐng)域的權(quán)威地位

隨著數(shù)據(jù)獲取技術(shù)和信息管理服務(wù)技術(shù)的發(fā)展，一些商業(yè)公司異軍突起，發(fā)展迅速，掌握著先進(jìn)的信息技術(shù)和豐富的信息資源，現(xiàn)在公眾普遍認(rèn)為Google 和ESRI 擁有更全、更新、更好的水深數(shù)據(jù)和產(chǎn)品，而GEBCO 漸漸失去了在全球海洋制圖領(lǐng)域的重要地位和權(quán)威性。

GEBCO 認(rèn)為其仍是目前世界上水深制圖領(lǐng)域權(quán)威的國際組織，在數(shù)據(jù)收集獲取渠道、領(lǐng)域影響力、擁有的專家數(shù)量和權(quán)威性等方面，擁有任何國家和組織所不具備的優(yōu)勢。但目前GEBCO 的用戶群和產(chǎn)品服務(wù)方向都較為模糊，只是籠統(tǒng)地為科研等提供公益服務(wù)。今后關(guān)鍵是要找到更加明確的應(yīng)用方向，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，生產(chǎn)更多更好的產(chǎn)品，根據(jù)GEBCO 數(shù)據(jù)的特性，更好地為用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)，通過多種方式擴(kuò)大GEBCO 的國際影響。GEBCO 指導(dǎo)委員會(huì)希望英國海洋數(shù)據(jù)中心（BODC）通過網(wǎng)站上獲得的用戶訪問和數(shù)據(jù)使用情況，進(jìn)一步做好數(shù)據(jù)服務(wù)的統(tǒng)計(jì)分析工作，為回答相關(guān)問題提供依據(jù)[12]。

2.2 廣泛收集數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)全面，質(zhì)量可靠

目前，GEBCO 數(shù)據(jù)主要通過一些機(jī)構(gòu)、組織或科學(xué)家的共享來進(jìn)行收集，數(shù)據(jù)來源包括：衛(wèi)星遙感、船只測量、浮標(biāo)、AUV、海底滑翔器（Gliders）、電子海圖等。數(shù)據(jù)范圍主要集中在大洋、兩極或深遠(yuǎn)海區(qū)域，近?；蚪秴^(qū)域的水深數(shù)據(jù)普遍缺乏，水深數(shù)據(jù)的分辨率最高為500 m。

當(dāng)今多波束測量的海底只占全球海底的10%左右，仍有大量的空白區(qū)需要勘測。GEBCO 應(yīng)該對各類數(shù)據(jù)覆蓋情況做個(gè)統(tǒng)計(jì)，讓人們知道哪些區(qū)域是實(shí)際測量的，哪些是模擬計(jì)算的，實(shí)測空白區(qū)在哪里，為今后各國安排測量任務(wù)提供參考。另外，由于各類數(shù)據(jù)的觀測手段不同，精度不同，對多源數(shù)據(jù)的整合處理也是一項(xiàng)很有難度的工作，需要制定不同的數(shù)據(jù)處理流程，對數(shù)據(jù)整合技術(shù)進(jìn)行深入研究[12]。

2.3 加強(qiáng)數(shù)據(jù)產(chǎn)品開發(fā)，改進(jìn)信息服務(wù)方式

目前，GEBCO 主要以光盤和網(wǎng)上注冊下載等形式為非商業(yè)化應(yīng)用、科學(xué)研究等用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)。據(jù)BODC 的統(tǒng)計(jì)，從2009年1月至2014年5月，GEBCO_08 網(wǎng)格數(shù)據(jù)的總下載量為30 626 次，1 分網(wǎng)格下載量為13 398 次，瀏覽軟件下載量為14 447 次，GEBCO 數(shù)字圖集自2003年發(fā)布至2014年，共分發(fā)1 686 份（正式出售和免費(fèi)贈(zèng)送的總量）。2013年10月1日至2014年5月31日，GEBCO 網(wǎng)站的訪問量為55 600 人次，訪問頁面數(shù)為176 500 頁，平均駐留時(shí)間約3 min。訪客主要涉及19 個(gè)國家，其中以美、英、法、德等國家為主，中國訪客數(shù)量約2 000 人次，位居第12 位[13]。

為了加強(qiáng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，專家建議一是對GEBCO 網(wǎng)站進(jìn)行更新改版，使其更有吸引力，更易于用戶使用；二是通過注冊、反饋等形式跟蹤數(shù)據(jù)用戶的使用情況，同時(shí)也讓數(shù)據(jù)提供者了解自己提供的數(shù)據(jù)用在了哪些方面；三是產(chǎn)品要更加多元化，更好地?cái)U(kuò)大GEBCO 數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍；四是向?qū)W校等機(jī)構(gòu)提供多樣的地圖產(chǎn)品，普及知識，培養(yǎng)新的受眾。

2.4 關(guān)注和應(yīng)用新技術(shù)，提高數(shù)據(jù)處理和管理水平

目前，NGDC 主要通過空間數(shù)據(jù)庫和元數(shù)據(jù)對海底數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式管理，用戶通過網(wǎng)站提供的軟件界面或FTP 方式上傳數(shù)據(jù)，NGDC 經(jīng)質(zhì)量控制后，將合格的數(shù)據(jù)入庫，集中式管理也在一定程度上制約了一些機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)共享的積極性。近年來，信息技術(shù)發(fā)展方興未艾，如云計(jì)算、云存儲、大數(shù)據(jù)、3D 技術(shù)（包括3D 打印和3D 可視化等）等，這些技術(shù)在地學(xué)領(lǐng)域也得到了較好的應(yīng)用。新型海底數(shù)據(jù)獲取技術(shù)（如衛(wèi)星高度計(jì)、AUV、Gliders 等）越來越多，獲取的數(shù)據(jù)量越來越大，也對數(shù)據(jù)的處理、融合，以及數(shù)據(jù)管理和共享服務(wù)提出了挑戰(zhàn)，迫切需要利用新的信息技術(shù)破解海底數(shù)據(jù)處理、管理等面臨的難題。

2.5 努力增加創(chuàng)收渠道，保證工作的經(jīng)費(fèi)所需

由于經(jīng)費(fèi)不足，GEBCO 只能將有限的經(jīng)費(fèi)用在核心的工作上，難以獨(dú)立支持較多項(xiàng)目開展工作。目前日本Nippon 基金是主要的資金來源。專家建議應(yīng)通過自身努力，開拓更多的經(jīng)費(fèi)渠道，如爭取各國政府或機(jī)構(gòu)的資助、個(gè)人的慈善捐款、數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的銷售，收取數(shù)據(jù)使用版權(quán)費(fèi)等；另外，GEBCO 也將在網(wǎng)站上公布一些行動(dòng)計(jì)劃，讓有興趣的專家或公司參與[12，14]。

3 對我國海洋信息工作的啟示

面對當(dāng)前工作中遇到的問題和挑戰(zhàn)，GEBCO提出了相應(yīng)的措施，這些措施對于我國海底制圖甚至是海洋信息領(lǐng)域的工作都有一定的借鑒意義。

（1）明確工作的定位，找準(zhǔn)服務(wù)對象和發(fā)展方向。像GEBCO 面臨的問題一樣，我國的海洋信息工作也面臨著服務(wù)和應(yīng)用方面不夠明確的問題。信息管理單位掌握著豐富的數(shù)據(jù)資源，但服務(wù)對象和應(yīng)用方向往往比較模糊，常常是在代替用戶開發(fā)產(chǎn)品，所開發(fā)的產(chǎn)品也難以發(fā)揮作用，應(yīng)深入思考如何利用寶貴的數(shù)據(jù)資源，制作出能夠滿足社會(huì)應(yīng)用需求的多樣化產(chǎn)品，真正發(fā)揮出信息的價(jià)值。

（2）建立廣泛的國際業(yè)務(wù)合作和數(shù)據(jù)共享渠道。目前我國的海洋制圖，尤其是深遠(yuǎn)海的海洋制圖，海底地形部分主要依靠GEBCO 的海底網(wǎng)格數(shù)據(jù)，而其它海圖要素主要依靠收集外版海圖進(jìn)行信息綜合得到，在我國目前深遠(yuǎn)海水深多波束調(diào)查資料非常有限的情況，這在一段時(shí)期內(nèi)將仍是制圖資料獲取的主要渠道，因此，加強(qiáng)該領(lǐng)域的國際合作和資料共享工作，將促進(jìn)我國的海洋制圖工作，有利于提高海圖制作技術(shù)和資料的可靠性，同時(shí)也可體現(xiàn)我國對國際海底制圖工作的貢獻(xiàn)。

（3）跟蹤和吸收新的信息技術(shù)，提升數(shù)據(jù)處理和服務(wù)的能力和水平。正如前文所述，目前全球海底實(shí)測數(shù)據(jù)的覆蓋率還很低，利用多波束開展大規(guī)模的海底地形調(diào)查，從資金和人力等方面還不具備條件，因此，利用新的衛(wèi)星遙感技術(shù)，開展重力等地球物理調(diào)查，將遙感探測和信息反演與常規(guī)水深調(diào)查相結(jié)合獲取更為可靠的海底地形信息是應(yīng)該注意的發(fā)展方向。

（4）擴(kuò)大宣傳，讓更多的人了解海洋信息，擴(kuò)大海洋信息工作的影響，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的推廣應(yīng)用。通過網(wǎng)站、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新的技術(shù)手段，在社會(huì)公眾、教育和科研機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)、漁業(yè)、空間規(guī)劃、海洋工程、防災(zāi)減災(zāi)等部門廣泛宣傳海洋信息工作，了解和凝煉用戶需求，更好地發(fā)揮海洋信息的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] GEBCO’s early years and development of its paper chart series，Project history，http：//www.gebco.net/abou_us.

[2] GEBCO，Terms of reference and rules of procedure for joint IHO–IOC GEBCO Guiding Committee，version 6.0，April 26，2014.

[3] GEBCO’s committees and working groups，http：//www.gebco.net/abou_us/committees_and_groups/

[4] HO DCDB，http：//www.ngdc.noaa.gov/mgg/bathymetry/iho.html

[5] Gridded bathymetry data，http：//www.gebco.net/data_and_products/gridded_bathymetry_ data

[6] Pauline Weatherall，Updating the GEBCO grid，GEBCO TSCOM& SCRUM meeting，Google headquarters，Mountain View，December，2014.

[7] The start of the digital era，Project history，http：//www.gebco.net/abou_us.

[8] http：//www.gebco.net/data_nd_products/undersea_feature_names

[9] http：//www.gebco.net/data_nd_products/gebco_world_map

[10] http：//www.gebco.net/data_nd_products/gebco_web_services

[11] http：//www.gebco.net/data_nd_products/gebco_cook_book

[12] Vicki Ferrini，Rochelle Wigley，Marzia Rovere，et al.Comments by Group 1 about GEBCO Ten Year plan，Monaco，Thirty first meeting of the GEBCO Guiding Committee，IHB，Monaco，June 13-15，2014.

[13] Pauline Weatherall，Report of the GEBCO Digital Atlas Manager（October 2013–June 2014），Thirty first meeting of the GEBCO Guiding Committee，IHB，Monaco，June 13-15，2014.

[14] Pauline Weatherall，Hyo Hyun Sung，Eummi Chang，Mastre plan of GEBCO outreach program，GEBCO TSCOM & SCRUM meeting，Google headquarters，Mountain View，December，2014.