災(zāi)害數(shù)據(jù)管理技術(shù)與平臺進(jìn)展及其面臨的需求研究

王艷杰，王卷樂，卜 坤

(1.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083；3.江蘇省地理信息資源開發(fā)與利用協(xié)同中心，江蘇 南京210023；4.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春130102)

近年來，頻發(fā)的自然災(zāi)害給人類社會造成了巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失，防災(zāi)減災(zāi)已成為世界各國面臨的共同挑戰(zhàn)[1-2]。在2005-2015年的10年間，災(zāi)害造成70多萬人喪生、140多萬人受傷和約2 300萬人無家可歸，超過15億人受到災(zāi)害的各種影響，經(jīng)濟(jì)損失總額超過1.3萬億美元[3]。中國是世界上發(fā)生自然災(zāi)害最普遍和嚴(yán)重的國家之一， “十二五”期間(2011-2015年)，自然災(zāi)害年均造成3.1億人次受災(zāi)，因?yàn)?zāi)死亡失蹤1 500余人，緊急轉(zhuǎn)移安置900多萬人次，直接經(jīng)濟(jì)損失3 800多億元；2016年各類自然災(zāi)害造成全國近1.9億人次受災(zāi)，1 700余人死亡失蹤，910.1萬人次緊急轉(zhuǎn)移安置，直接經(jīng)濟(jì)損失5 032.9億元[4-5]。

災(zāi)害數(shù)據(jù)在災(zāi)害發(fā)生的各個(gè)階段都起著至關(guān)重要的作用[6]，是防災(zāi)減災(zāi)最重要的基礎(chǔ)支撐條件之一。根據(jù)災(zāi)害系統(tǒng)理論，災(zāi)害數(shù)據(jù)可劃分為：致災(zāi)因子數(shù)據(jù)、孕災(zāi)環(huán)境數(shù)據(jù)、承災(zāi)體數(shù)據(jù)和災(zāi)情數(shù)據(jù)[7]。致災(zāi)因子數(shù)據(jù)分為自然致災(zāi)因子與人為致災(zāi)因子；孕災(zāi)環(huán)境數(shù)據(jù)包括孕育產(chǎn)生災(zāi)害的自然環(huán)境數(shù)據(jù)與人文環(huán)境數(shù)據(jù)；承災(zāi)體數(shù)據(jù)是指致災(zāi)因子作用對象相關(guān)的數(shù)據(jù)，承災(zāi)體通?？煞譃槿撕拓?cái)產(chǎn)資源兩類；災(zāi)情數(shù)據(jù)指各方面對災(zāi)害損失程度的反映，包括人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失等[8]。豐富的自然災(zāi)害數(shù)據(jù)可為更高效地災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)、風(fēng)險(xiǎn)評估和救災(zāi)決策提供充足有效的信息，充分利用災(zāi)害數(shù)據(jù)提升災(zāi)害管理能力成為防災(zāi)減災(zāi)的迫切需求[9-12]。

當(dāng)前，3S技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通訊技術(shù)等的飛速發(fā)展，以及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(NoSQL)等方面的研究進(jìn)展[13]，使得災(zāi)害數(shù)據(jù)獲取和處理手段不斷提高，帶來了其在信息時(shí)代的新特點(diǎn)，如海量性、多源性、異構(gòu)性、多尺度、多分辨率、多時(shí)空屬性等。對多類型、多屬性的災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行高效地整合集成與管理成為面臨的重大挑戰(zhàn)。建立災(zāi)害數(shù)據(jù)共享平臺，對獲取的各類災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理及共享服務(wù)[14]，最大化實(shí)現(xiàn)災(zāi)害數(shù)據(jù)的共享價(jià)值，對于防災(zāi)減災(zāi)工作是至關(guān)重要的。本文圍繞災(zāi)害科學(xué)數(shù)據(jù)共享，對當(dāng)前災(zāi)害數(shù)據(jù)獲取、集成管理、共享服務(wù)和可視化等技術(shù)及國內(nèi)外災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺進(jìn)展進(jìn)行調(diào)研，總結(jié)現(xiàn)有災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺的不足，并分析指出了其發(fā)展的主要需求。

1 災(zāi)害數(shù)據(jù)管理技術(shù)研究進(jìn)展

1.1 災(zāi)害數(shù)據(jù)獲取技術(shù)

遙感技術(shù)可應(yīng)用于自然災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測、預(yù)警、評估的全過程，具備宏觀性強(qiáng)、時(shí)效性好、信息量豐富和非接觸性等優(yōu)點(diǎn)，在大范圍、區(qū)域性的災(zāi)害監(jiān)測或調(diào)查中具有顯著優(yōu)勢。近年來，遙感技術(shù)已形成高光譜、高空間分辨率、全天時(shí)、全天候、實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)的對地觀測能力，成為災(zāi)害信息獲取中不可或缺的先進(jìn)技術(shù)手段[15-17]?；谶b感影像數(shù)據(jù)，結(jié)合地形數(shù)據(jù)，可開展研究區(qū)域內(nèi)孕災(zāi)環(huán)境條件的解譯和分析，進(jìn)而獲取全域和重點(diǎn)災(zāi)害點(diǎn)不同空間尺度的孕災(zāi)與成災(zāi)環(huán)境背景數(shù)據(jù)與資料。

無人機(jī)低空攝影測量是以無人機(jī)為飛行平臺搭載傳感器設(shè)備獲取地面信息的遙感測量方式，具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、獲取數(shù)據(jù)快速的特點(diǎn)。無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)可以靈活快速地獲取高分辨率、大比例尺和高現(xiàn)勢性的遙感影像，克服衛(wèi)星遙感和航空攝影測量因云層遮擋而帶來的障礙[18-19]。對于人力難以到達(dá)現(xiàn)場且具有重大威脅的冰川、冰湖、滑坡、泥石流、堰塞湖等災(zāi)害點(diǎn)，無人機(jī)航拍技術(shù)具有顯著優(yōu)勢。

移動(dòng)GIS(Mobile GIS)技術(shù)綜合運(yùn)用了GPS 精確定位技術(shù)、便攜移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)通訊技術(shù)和GIS 的空間信息處理能力，使系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地獲取、存儲、處理、分析和顯示地理相關(guān)信息，獲得第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料[20-21]。徐錫珍[21]基于Mobile GIS技術(shù)，設(shè)計(jì)了災(zāi)情數(shù)據(jù)采集終端軟件“應(yīng)急通”，實(shí)現(xiàn)包括文本、圖片、音頻、xml表單等多種格式的災(zāi)害數(shù)據(jù)采集。楊旭東等[22]基于移動(dòng)3S 技術(shù)研發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害野外調(diào)查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害野外調(diào)查定點(diǎn)、填表、實(shí)體勾繪、平剖面圖繪制、拍照、路線采集等工作全流程信息化。

1.2 災(zāi)害數(shù)據(jù)集成管理技術(shù)

早期的災(zāi)害管理系統(tǒng)利用關(guān)系型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲，主要用于災(zāi)害傷亡人數(shù)、倒損房屋、財(cái)產(chǎn)損失等災(zāi)情數(shù)據(jù)庫[23-24]。此階段的災(zāi)害信息管理系統(tǒng)主要是面向?yàn)?zāi)害數(shù)據(jù)對象類型單一的固定數(shù)據(jù)源，因此數(shù)據(jù)以“E-R”表形式統(tǒng)一存儲于MySQL, SQL Server等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中。

隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)以及WebGIS技術(shù)的發(fā)展，帶有時(shí)空索引的空間數(shù)據(jù)庫引擎如ESRI公司的ArcSDE、Oracle公司的Oracle Spatial以及加州大學(xué)伯克利分校研發(fā)的PostgreSQL&PostGIS產(chǎn)品，逐漸成為災(zāi)害信息管理的主要平臺。S.Balbo等[25]基于開源地理空間數(shù)據(jù)共享管理平臺GeoNode開發(fā)了名為MASDAP的災(zāi)害數(shù)據(jù)共享平臺，該平臺采用PostgreSQL& PostGIS進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，并通過開源地圖服務(wù)平臺GeoServer實(shí)現(xiàn)Web地圖發(fā)布。嚴(yán)麗軍[2]利用Oracle Spatial空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自然災(zāi)害災(zāi)情空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲，采用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)高效地實(shí)現(xiàn)了多源災(zāi)害數(shù)據(jù)的整合和管理。黃健等[26]運(yùn)用ArcGIS Server、ArcSDE for Oracle 、Oracle數(shù)據(jù)庫及ASP．NET開發(fā)技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)絡(luò)的地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)(WIMS)。

隨后以MongoDB、Redis、HBase等為代表的非關(guān)系型分布式數(shù)據(jù)庫快速發(fā)展。借助開源空間數(shù)據(jù)服務(wù)引擎，災(zāi)害信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息發(fā)布與共享以及在線分析制圖等功能[27]。NoSQL在多源異構(gòu)災(zāi)害數(shù)據(jù)的存儲管理中具有顯著優(yōu)勢，其采用鍵值對(key-value)形式、圖片形式、文檔形式等多種存儲格式，較之關(guān)系型數(shù)據(jù)庫更為豐富多樣，且易于擴(kuò)展。牛千等[28]研究了基于MongoDB的分布式地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)存儲策略。Grolinger K等[13]研究了采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫和NoSQL數(shù)據(jù)庫相結(jié)合對海量異構(gòu)災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理的方式。

GML(Geography Markup Language)是空間數(shù)據(jù)建模標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的簡稱。基于GML設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換接口，通過模型抽取、數(shù)據(jù)抽取和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換把異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的GML文檔，可以消除空間數(shù)據(jù)的異構(gòu)性。江衛(wèi)東[29]、王惠芬[30]、尹志華[31]等先后研究設(shè)計(jì)了基于GML的多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成模型。冷小鵬[32]提出了地質(zhì)災(zāi)害標(biāo)記語言GHML，用于對空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)服務(wù)等進(jìn)行組織管理與描述，實(shí)現(xiàn)客戶端平臺的數(shù)據(jù)匯聚。廖永豐等[33]采用GeoSOT全球剖分網(wǎng)格模型，提出了基于“空間面片”統(tǒng)一組織管理多元災(zāi)害信息數(shù)據(jù)的方法。梁慶發(fā)等[34]設(shè)計(jì)了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的目錄樹節(jié)點(diǎn)工具，實(shí)現(xiàn)了對各類型數(shù)據(jù)讀取、加載、入庫、提取、分析、符號化與出圖等功能。汪宙峰[35]引入地災(zāi)本體論的思想，設(shè)計(jì)了地災(zāi)本體空間數(shù)據(jù)庫模型，提出基于地災(zāi)本體分類的多源異構(gòu)地災(zāi)信息的集成方法。

1.3 災(zāi)害數(shù)據(jù)共享服務(wù)與可視化技術(shù)

ZHAO Q Z等[36]研究提出了基于Web service和面向服務(wù)的構(gòu)架SOA的面向多種自然災(zāi)害和突發(fā)公共安全事件的應(yīng)急管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。黃亮[37]利用Ajax技術(shù)、Web Service技術(shù)，在Visual Studio 2010 環(huán)境下進(jìn)行了地質(zhì)災(zāi)害管理信息系統(tǒng)的開發(fā)實(shí)踐。王倩[8]提出了以地理框架數(shù)據(jù)為載體，基于統(tǒng)一地理編碼整合各類災(zāi)害數(shù)據(jù)的方法，實(shí)現(xiàn)了不同部門異構(gòu)災(zāi)害數(shù)據(jù)共享。汪宙峰等[38]通過SOA技術(shù)和GeoWeb2. 0技術(shù)實(shí)現(xiàn)地災(zāi)服務(wù)架構(gòu)，設(shè)計(jì)開發(fā)了共享服務(wù)平臺。陳宇達(dá)等[39]提出了一個(gè)通過整合WebGIS、Ajax、ESML和數(shù)據(jù)網(wǎng)格技術(shù)來實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)共享和互操作的平臺模型。張文江[40]提出了一種基于代理的用戶數(shù)據(jù)視圖的數(shù)據(jù)共享技術(shù)，統(tǒng)一結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為一致的用戶數(shù)據(jù)視圖，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的安全共享。

可視化在信息世界中占有關(guān)鍵的地位，而地理信息的區(qū)域差異性決定了地理信息可視化的多樣性[41]。WebGIS是傳統(tǒng)GIS技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的延伸和發(fā)展，它既具有傳統(tǒng)的GIS功能，又能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的空間信息發(fā)布、共享和協(xié)作交流，具有客戶訪問范圍廣、可擴(kuò)展性和跨平臺性、互操作性和分布性等優(yōu)勢[37，42]。RIA(Rich Internet Application)是一種新的Web應(yīng)用程序概念，它能夠?qū)⒇S富的應(yīng)用服務(wù)與表現(xiàn)力、交互性強(qiáng)的客戶端結(jié)合在一起，解決傳統(tǒng)WebGIS的一些弊端。實(shí)現(xiàn)RIA的主流技術(shù)有Ajax、Flex、Silverlight等。張明鋒[43]研究了基于RIA的Flex技術(shù)的臺風(fēng)災(zāi)害數(shù)據(jù)時(shí)空可視化表達(dá)，基于ArcGIS Server構(gòu)建了臺風(fēng)災(zāi)害信息時(shí)空可視化顯示平臺。李楠楠[44]應(yīng)用Virtual Globe技術(shù)和SOA模型，構(gòu)建了一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警三維可視化數(shù)據(jù)集成框架，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的三維可視化顯示。李艷[45]研究了基于災(zāi)害符號的地震災(zāi)情信息可視化方法，構(gòu)建虛擬地震災(zāi)害場景與災(zāi)害符號協(xié)同表達(dá)，實(shí)現(xiàn)可視化服務(wù)。

2 災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺建設(shè)進(jìn)展

2.1 國際災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺

聯(lián)合國災(zāi)害管理與應(yīng)急響應(yīng)空間信息平臺(http://www.un-spider.org)設(shè)有“Links and Resources”欄，匯聚了包括美國國家航空航天局(NASA)、美國海洋和大氣管理局(NOAA)、美國地質(zhì)勘探局(USGS)等多個(gè)機(jī)構(gòu)的災(zāi)害數(shù)據(jù)鏈接及軟件工具鏈接。國際山地綜合發(fā)展中心(ICIMOD，http://www.icimod.org)是一個(gè)跨區(qū)域的政府間知識共享中心，為興都庫什喜馬拉雅地區(qū)的八個(gè)成員國，阿富汗、孟加拉國、不丹、中國、印度、緬甸、尼泊爾和巴基斯坦提供服務(wù)，內(nèi)容包括歷史自然災(zāi)害相關(guān)信息及科研文獻(xiàn)。USGS地震數(shù)據(jù)庫(https://earthquake.usgs.gov)記錄了全球所發(fā)生的地震災(zāi)害事件及相關(guān)數(shù)據(jù)，提供部分?jǐn)?shù)據(jù)資源下載。EM-DAT(https://www.emdat.be)是在世界衛(wèi)生組織和比利時(shí)政府的支持下創(chuàng)建的歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)庫，記載有1900年至今世界上22 000多起大規(guī)模災(zāi)害發(fā)生和影響的基本核心數(shù)據(jù)，用戶可以免費(fèi)下載災(zāi)害相關(guān)文獻(xiàn)資料?；馂?zāi)信息資源管理系統(tǒng)(https://earthdata.nasa.gov/earth-observation-data/near-real-time/firms)提供NASA地球觀測數(shù)據(jù)中的火災(zāi)數(shù)據(jù)瀏覽與下載。全球減災(zāi)與恢復(fù)設(shè)施(https://www.gfdrr.org/en)是一個(gè)幫助發(fā)展中國家更好地了解和減少面對自然災(zāi)害和氣候變化脆弱性的國際組織，為脆弱國家提供技術(shù)援助、能力建設(shè)和分析工作，以幫助提高恢復(fù)力和減少風(fēng)險(xiǎn)。PREVIEW全球風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)平臺(http://preview.grid.unep.ch/)共享有關(guān)全球自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的空間數(shù)據(jù)信息，包括歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)和自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)數(shù)據(jù)。平臺按災(zāi)害類型對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，并允許用戶下載和提取。GAR數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)平臺(https://risk.preventionweb.net/)共享有關(guān)全球自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的空間數(shù)據(jù)信息，平臺主要以可視化的方式，對全球各類災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，并提供數(shù)據(jù)下載。

2.2 國內(nèi)行業(yè)部門災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺

國家減災(zāi)委主辦的國家減災(zāi)網(wǎng)(http://www.jianzai.gov.cn)，建有災(zāi)害遙感專題平臺，提供災(zāi)情分布、災(zāi)害監(jiān)測、應(yīng)急監(jiān)測等遙感影像數(shù)據(jù)的可視化瀏覽。中國地震臺網(wǎng)中心建立有地震臺網(wǎng)平臺(http://news.ceic.ac.cn)，實(shí)時(shí)更新地震災(zāi)害數(shù)據(jù)，并以谷歌地圖、百度地圖和天地圖為底圖對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。2002年啟動(dòng)的地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享項(xiàng)目，建立了集數(shù)據(jù)整合、共享服務(wù)功能于一體的地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(http://data.earthquake.cn)，平臺數(shù)據(jù)按地震探測、地震監(jiān)測、地震調(diào)查、地震實(shí)驗(yàn)等分類。中國地震局建立的中國地震科普網(wǎng)(http://www.dizhen.ac.cn)以視頻、圖片等多媒體方式提供實(shí)時(shí)地震災(zāi)害信息及知識科普。中國地質(zhì)調(diào)查局建有地質(zhì)云平臺(http://geocloud.cgs.gov.cn)，設(shè)有地質(zhì)災(zāi)害圖件欄目，平臺全部資源按圖件、科普資料、地質(zhì)資料、出版物、標(biāo)準(zhǔn)、專利軟件等分類共享。水利部建有全國水雨情信息平臺(http://xxfb.hydroinfo.gov.cn)，平臺提供有全國熱點(diǎn)水情圖，對洪水、干旱、臺風(fēng)、暴雨等災(zāi)害信息實(shí)時(shí)更新及可視化展示，并設(shè)有水情查詢欄目，用戶可對大江大河、大型水庫、重點(diǎn)雨水情等信息進(jìn)行搜索查看。中國氣象局主辦的中國興農(nóng)網(wǎng)(http://zhfy.xn121.com)設(shè)立有災(zāi)害預(yù)防專欄，提供實(shí)時(shí)氣象災(zāi)害信息和氣象災(zāi)害預(yù)警。水利部建立有防汛防臺知識專欄(http://www.mwr.gov.cn/szs/fxftzl)，為用戶提供與洪水和臺風(fēng)災(zāi)害相關(guān)的知識科普。

2.3 國內(nèi)災(zāi)害知識服務(wù)專業(yè)平臺

中國工程院下設(shè)有國際工程科技知識中心(IKCEST)和中國工程科技知識中心(CKCEST)，分別建立有與災(zāi)害相關(guān)的知識服務(wù)平臺。國際工程科技知識中心建有防災(zāi)減災(zāi)知識服務(wù)平臺(http://drr.ikcest.org)[46-47]，平臺持續(xù)集成整合中國及周邊國家地震、洪水、干旱等自然災(zāi)害相關(guān)的數(shù)據(jù)資源，為用戶提供數(shù)據(jù)在線瀏覽與下載及實(shí)時(shí)災(zāi)害信息和歷史災(zāi)害事件可視化、防災(zāi)減災(zāi)經(jīng)驗(yàn)分享等各類專題應(yīng)用服務(wù)。中國工程科技知識中心下建有地震科學(xué)專業(yè)知識服務(wù)系統(tǒng)、地質(zhì)專業(yè)知識服務(wù)系統(tǒng)和氣象科學(xué)專業(yè)知識服務(wù)系統(tǒng)。地震科學(xué)專業(yè)知識服務(wù)系統(tǒng)(http://earthquake.ckcest.cn)匯集整理地震相關(guān)文獻(xiàn)資料及地震科學(xué)數(shù)據(jù)，為用戶提供數(shù)據(jù)瀏覽下載及地震知識科普等服務(wù)。地質(zhì)專業(yè)知識服務(wù)系統(tǒng)下有地質(zhì)災(zāi)害知識服務(wù)應(yīng)用平臺(http://geohazard.geol.ckcest.cn)，平臺對地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行了可視化，用戶可以自定義年份、地區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害類別進(jìn)行檢索瀏覽。氣象科學(xué)專業(yè)知識服務(wù)系統(tǒng)(http://meteor.ckcest.cn)匯聚氣象領(lǐng)域基礎(chǔ)資料、服務(wù)產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、前沿資訊、科技文獻(xiàn)、領(lǐng)域?qū)＜?、科普百科等?shù)據(jù)資源，為用戶提供一帶一路氣象、暴雨災(zāi)害、干旱災(zāi)害、臺風(fēng)災(zāi)害等專題數(shù)據(jù)訪問與服務(wù)。

2.4 政府綜合性數(shù)據(jù)平臺

European Data Portal(https://www.european-dataportal.eu)獲取歐洲國家公共數(shù)據(jù)門戶上的公共部門信息元數(shù)據(jù)，平臺共收集有超過84.3萬個(gè)數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)信息，其中與災(zāi)害(disaster and hazard)相關(guān)的數(shù)據(jù)集(2 927)占比約為0.3%。Australia Government Data Portal(https://data.gov.au)發(fā)布來自于澳大利亞各級政府的公共數(shù)據(jù)，平臺目前有超過3萬個(gè)數(shù)據(jù)集，其中與災(zāi)害相關(guān)的數(shù)據(jù)集(384)占比約為1%。America Government Data Portal(https://www.data.gov)發(fā)布來自美國政府的公共數(shù)據(jù)，平臺目前收集有約30.3萬個(gè)數(shù)據(jù)集，其中與災(zāi)害相關(guān)的數(shù)據(jù)集(10978)占比約為3%。綜合來說，國家政府綜合性數(shù)據(jù)平臺中災(zāi)害數(shù)據(jù)量占比非常小，災(zāi)害數(shù)據(jù)資源不夠豐富。

3 災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺未來發(fā)展需求

3.1 當(dāng)前災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺的不足

基于上文對災(zāi)害數(shù)據(jù)管理技術(shù)及災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺的調(diào)研分析，指出當(dāng)前災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺存在的以下幾類問題：

(1)數(shù)據(jù)平臺災(zāi)種單一。如我國相關(guān)行業(yè)部門建立的地震、地質(zhì)災(zāi)害、水雨情等平臺，均只針對某一類特定災(zāi)害，此類數(shù)據(jù)平臺通常數(shù)據(jù)較為詳實(shí)，但不涉及其他災(zāi)種。

(2)擴(kuò)展性和互操作性較弱。已有災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺都是相互獨(dú)立的，無法進(jìn)行平臺間關(guān)聯(lián)訪問以實(shí)現(xiàn)真正意義上的災(zāi)害信息共享。

(3)各類型災(zāi)害數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)及可視化程度不足?，F(xiàn)有平臺未做到基于位置的集成關(guān)聯(lián)，同時(shí)對數(shù)據(jù)的可視化程度不夠，用戶無法快速且清楚地獲取某一地點(diǎn)或某次災(zāi)害事件相關(guān)的全部信息。

(4)缺少面向跨國區(qū)域的災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺。我國行業(yè)部門建立的災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺多為面向國內(nèi)，目前缺少面向國際視野和跨國典型區(qū)域的災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺，如ICIMOD。

(5)數(shù)據(jù)資源不夠豐富且不便獲取。部分?jǐn)?shù)據(jù)平臺僅提供災(zāi)情信息、科普知識或?yàn)?zāi)害遙感影像等，而不提供文獻(xiàn)資料、工具模型以及知識加工產(chǎn)品等資源，且部分網(wǎng)站資源不便于用戶下載與獲取。

3.2 數(shù)據(jù)平臺發(fā)展需求

針對當(dāng)前災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺的不足，對未來發(fā)展指出以下幾點(diǎn)需求：

(1)災(zāi)害數(shù)據(jù)分類編碼與統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

平臺需針對各類孕災(zāi)環(huán)境數(shù)據(jù)、災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)、災(zāi)害分布及風(fēng)險(xiǎn)評估等數(shù)據(jù)資源制定分類體系，并設(shè)計(jì)全球唯一編碼，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害數(shù)據(jù)資源的永久標(biāo)識?？刹捎没旌暇幋a方式，綜合運(yùn)用鏈?zhǔn)骄幋a與樹式編碼，以“主碼+擴(kuò)展碼”的模式對災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼[48]。平臺須制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范化約束匯聚數(shù)據(jù)的質(zhì)量，集成到平臺中的各類數(shù)據(jù)資源要有對應(yīng)的元數(shù)據(jù)、資源實(shí)體、說明文檔、縮略圖等信息。為滿足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新，平臺需開發(fā)時(shí)空數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害數(shù)據(jù)在線匯聚，允許相關(guān)科研人員或公眾用戶隨時(shí)隨地在線提交數(shù)據(jù)。

(2)基于元數(shù)據(jù)的災(zāi)害數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與平臺間關(guān)聯(lián)訪問

元數(shù)據(jù)是公認(rèn)的適合描述數(shù)據(jù)資源的數(shù)據(jù)，有助于發(fā)現(xiàn)和管理數(shù)據(jù)[49]。平臺基于元數(shù)據(jù)對災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，需制定具有擴(kuò)展能力，且與國際災(zāi)害元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式兼容的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，基于元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對匯聚的各類災(zāi)害數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的元數(shù)據(jù)[47]。開發(fā)災(zāi)害元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對元數(shù)據(jù)注冊入庫、審核發(fā)布、目錄檢索、瀏覽展示以及維護(hù)更新等，從而實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)集實(shí)體的在線導(dǎo)航和關(guān)聯(lián)，滿足由元數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)實(shí)體的一站式訪問和獲取?；谠獢?shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺之間的關(guān)聯(lián)訪問與互操作是當(dāng)下亟待解決的問題。利用開源元數(shù)據(jù)目錄工具pycsw設(shè)計(jì)災(zāi)害元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，針對不同災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺開發(fā)相應(yīng)的元數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)被動(dòng)獲取或主動(dòng)收割，建立海量災(zāi)害元數(shù)據(jù)庫，從而實(shí)現(xiàn)災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺的關(guān)聯(lián)訪問，是一個(gè)具有較大潛力的解決方案。

(3)多類型災(zāi)害數(shù)據(jù)集成與可視化

災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺需解決多種災(zāi)害數(shù)據(jù)零散分布，無法基于地理位置關(guān)聯(lián)的問題，并為用戶提供災(zāi)害數(shù)據(jù)的可視化服務(wù)。WebGIS技術(shù)可為上述問題提供良好的解決方案。利用WebGIS技術(shù)，融合地理實(shí)體數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)等作為地理框架數(shù)據(jù)，搭載孕災(zāi)環(huán)境數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及多媒體數(shù)據(jù)等多類型災(zāi)害數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)一地理編碼實(shí)現(xiàn)基于位置的關(guān)聯(lián)[8，50]，建立在線可視化環(huán)境，對災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)Web地圖界面中追溯到任意時(shí)空的全部災(zāi)害資料信息。

(4)數(shù)據(jù)服務(wù)多樣化與用戶在線協(xié)同

科學(xué)數(shù)據(jù)具有科學(xué)價(jià)值、社會價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值, 應(yīng)該讓它進(jìn)行交流和共享才能充分體現(xiàn)它的價(jià)值和效益[51]。災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺不應(yīng)只是存儲數(shù)據(jù)，需為用戶提供多樣化的服務(wù)，如數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)產(chǎn)品的在線可視化瀏覽與離線下載，數(shù)據(jù)定制與加工，工具模型的調(diào)用等，同時(shí)簡化用戶獲取數(shù)據(jù)的流程，提供下載鏈接，做到真正便利地共享數(shù)據(jù)。災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺應(yīng)面向數(shù)據(jù)生產(chǎn)和提供者、數(shù)據(jù)平臺管理者、數(shù)據(jù)應(yīng)用者等多用戶角色，開發(fā)在線交流模塊，解決用戶間或用戶與數(shù)據(jù)提供者無法進(jìn)行直接交流的問題。基于Ajax技術(shù)開發(fā)web在線交流平臺，使各類用戶(包括數(shù)據(jù)生產(chǎn)者、數(shù)據(jù)使用者和數(shù)據(jù)管理者等)以在線討論的方式進(jìn)行異地交流與互動(dòng)研討。

(5)面向重點(diǎn)區(qū)域的災(zāi)害數(shù)據(jù)資源匯聚

自然災(zāi)害分布特征因區(qū)域而異，需針對重點(diǎn)研究區(qū)域內(nèi)災(zāi)害的特點(diǎn)建立災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺。以“一帶一路”沿線為例，“一帶一路”倡議是我國的重要國家戰(zhàn)略，其建設(shè)受到自然災(zāi)害的嚴(yán)重威脅，六大經(jīng)濟(jì)走廊面臨的主要災(zāi)害有[12]：①中蒙俄經(jīng)濟(jì)走廊：地震、滑坡、洪水、泥石流；②新亞歐大陸橋：地震、滑坡、洪水；③中國-中亞-西亞經(jīng)濟(jì)走廊：地震、滑坡、洪水；④中國-中南半島經(jīng)濟(jì)走廊：地震、滑坡、洪水；⑤中巴經(jīng)濟(jì)走廊：滑坡、泥石流、冰湖潰決洪水、地震；⑥孟中印緬經(jīng)濟(jì)走廊：洪水、地震、滑坡。各經(jīng)濟(jì)走廊建設(shè)面臨的災(zāi)害存在差異，亟需建立相應(yīng)的災(zāi)害數(shù)據(jù)共享平臺，整合集成各類災(zāi)害數(shù)據(jù)資源，為“一帶一路”區(qū)域?yàn)?zāi)害科學(xué)研究及走廊建設(shè)提供支撐。

4 結(jié) 論

本文綜述了災(zāi)害數(shù)據(jù)獲取、集成管理、共享服務(wù)和可視化等技術(shù)的研究進(jìn)展，并對當(dāng)前國內(nèi)國際已建的災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺做了調(diào)研，分析了災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺存在的不足，具體包括數(shù)據(jù)平臺災(zāi)種單一、擴(kuò)展與互操作性弱、多類型災(zāi)害數(shù)據(jù)集成和可視化程度不足、缺少面向跨國區(qū)域的災(zāi)害數(shù)據(jù)平臺、平臺數(shù)據(jù)資源不豐富且不便獲取等方面?；诓蛔?，指出了平臺未來發(fā)展五個(gè)方面的主要需求。