美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)管理機(jī)制及啟示

趙輝

（中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所，北京 100038）

收集、管理和使用科學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)國(guó)家科技創(chuàng)新和社會(huì)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。政府部門(mén)及相關(guān)機(jī)構(gòu)是科學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的重要機(jī)構(gòu)[1]，建立高效的科學(xué)數(shù)據(jù)管理與共享機(jī)制是提升科學(xué)數(shù)據(jù)利用率和創(chuàng)新效率的關(guān)鍵所在。美國(guó)政府部門(mén)及相關(guān)機(jī)構(gòu)在科學(xué)數(shù)據(jù)管理機(jī)制構(gòu)建方面具有成功經(jīng)驗(yàn)，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）是科學(xué)數(shù)據(jù)收集、管理和共享服務(wù)的重要機(jī)構(gòu)之一，遵循美國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)共享的法規(guī)和制度，致力于生態(tài)、氣候、土地使用變化、能源和礦產(chǎn)資源、環(huán)境健康、自然災(zāi)害、水資源領(lǐng)域的數(shù)據(jù)資源開(kāi)放和共享，對(duì)其進(jìn)行研究可以為我國(guó)政府部門(mén)制定科學(xué)數(shù)據(jù)管理政策、構(gòu)建科學(xué)數(shù)據(jù)管理機(jī)制提供參考。

1 USGS的數(shù)據(jù)管理政策

1.1 政策依據(jù)

USGS在1879年建立之初，就簽署了各種與數(shù)據(jù)管理與共享相關(guān)的民事法案（《美國(guó)法典》，第20頁(yè)、第394～395頁(yè)），授權(quán)USGS向社會(huì)公布其從事科學(xué)活動(dòng)的數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)。

USGS將公開(kāi)出版物、地圖、數(shù)據(jù)和模型都?xì)w入數(shù)據(jù)管理范疇，將公開(kāi)出版物、地圖、數(shù)據(jù)和模型統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并保證公眾所獲得的產(chǎn)品在技術(shù)上是合格的，且經(jīng)過(guò)同行評(píng)議。對(duì)于這些產(chǎn)品，USGS堅(jiān)持嚴(yán)格的開(kāi)發(fā)、審查、批準(zhǔn)和發(fā)布政策、標(biāo)準(zhǔn)及程序。2013年2月22日，美國(guó)科技政策辦公室（oSTP）發(fā)布備忘錄——“增強(qiáng)對(duì)聯(lián)邦資助科學(xué)研究成果的訪問(wèn)”[2]，號(hào)召所有年度研究與開(kāi)發(fā)支出超過(guò)1億美元的聯(lián)邦機(jī)構(gòu)來(lái)共同執(zhí)行一個(gè)計(jì)劃，提高聯(lián)邦資助所形成的直接科學(xué)研究成果（包括同行評(píng)議出版物和數(shù)字化數(shù)據(jù)）的開(kāi)放獲取。美國(guó)內(nèi)政部2015財(cái)年全部年度研究與開(kāi)發(fā)預(yù)算資金為9.25億美元，其中，74%（6.86億美元）分配給了USGS，其余部分分配給了其他的內(nèi)政部門(mén)。在6.86億美元中，超過(guò)10%（約7 000萬(wàn)美元）分配給了非USGS下屬的研發(fā)團(tuán)隊(duì)[3]。這些資金所形成的研究成果都屬于oSTP所提出的數(shù)據(jù)開(kāi)放獲取計(jì)劃的管理范圍，具體包括3部分：①USGS資助的科學(xué)研究活動(dòng)，或者是由USGS管理的科學(xué)研究活動(dòng)所形成的數(shù)據(jù)成果；②USGS主動(dòng)發(fā)布的數(shù)據(jù)成果；③USGS科學(xué)家，或者承擔(dān)USGS資助研究活動(dòng)的科學(xué)家對(duì)外發(fā)布的數(shù)據(jù)成果。

1.2 版權(quán)規(guī)定

2013年開(kāi)始執(zhí)行的開(kāi)放數(shù)據(jù)獲取計(jì)劃規(guī)定，2013年及其以后執(zhí)行的所有研究活動(dòng)所形成的信息產(chǎn)品的電子拷貝須于正式發(fā)行日期后的12個(gè)月內(nèi)向公眾提供免費(fèi)查閱服務(wù)。該電子拷貝既可以是被接受的最終稿（AM），也可以是最終出版版本。出版物的支持性數(shù)據(jù)優(yōu)先于出版物出版日期，或與出版物出版日期同步向公眾發(fā)布，公眾可免費(fèi)獲取。此外，與USGS資助研究相關(guān)的最終數(shù)據(jù)免費(fèi)提供給公眾。被開(kāi)放獲取的信息產(chǎn)品全部經(jīng)過(guò)同行評(píng)議[4]，包括關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)[5-8]。在所有媒體上發(fā)布的數(shù)據(jù)，無(wú)論是否由USGS發(fā)布或出版[9]，數(shù)據(jù)作者可以是全職、兼職、志愿者，也可以是退休人員[10]。但是，數(shù)字化的科研數(shù)據(jù)如遇特殊情況不能公開(kāi)，需經(jīng)審批同意。例如，如果科研數(shù)據(jù)中包含瀕危物種的位置數(shù)據(jù)，則不能公開(kāi)。開(kāi)放數(shù)據(jù)獲取計(jì)劃還要求所有新的研究方案必須包含正式的數(shù)據(jù)管理計(jì)劃（DMP）。2015年2月起USGS內(nèi)部的科學(xué)家必須遵守這一要求，從2016年1月開(kāi)始，所有承擔(dān)USGS研究項(xiàng)目的外部科學(xué)家也必須遵守這一要求。

美國(guó)的無(wú)形財(cái)產(chǎn)管理政策為聯(lián)邦資助機(jī)構(gòu)提供了一項(xiàng)權(quán)利，即在復(fù)制、出版或以其他方式使用信息產(chǎn)品時(shí)，免版稅、非獨(dú)家、不可更改。為了聯(lián)邦目的，也可以授權(quán)他人進(jìn)行以上出版和復(fù)制活動(dòng)。同時(shí)，依據(jù)美國(guó)法律，聯(lián)邦政府具有：①獲取、復(fù)制、發(fā)布或以其他方式使用聯(lián)邦資助所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；②授權(quán)他人接收、復(fù)制、發(fā)布或以其他方式使用這些數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)開(kāi)放的管理機(jī)構(gòu)及信息系統(tǒng)

2.1 數(shù)據(jù)管理機(jī)構(gòu)及其職責(zé)

USGS負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)開(kāi)放獲取的具體機(jī)構(gòu)包括6個(gè)。①科學(xué)質(zhì)量與誠(chéng)信辦公室（the Office of Science Quality and Integrity）制定數(shù)據(jù)開(kāi)放相關(guān)政策，監(jiān)督政策執(zhí)行。②通信與出版辦公室（the Office of Communications and Publishing）負(fù)責(zé)編輯、制作、準(zhǔn)備、發(fā)布USGS所屬的系列出版物。③核心科學(xué)系統(tǒng)任務(wù)區(qū)（the Core Science Systems Mission Area）負(fù)責(zé)USGS出版物倉(cāng)庫(kù)（USGS圖書(shū)館系統(tǒng)的一部分）、USGS科學(xué)數(shù)據(jù)目錄和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，創(chuàng)建和管理USGS數(shù)據(jù)管理網(wǎng)站的數(shù)據(jù)集成社區(qū)。④企業(yè)信息辦公室（the office of Enterprise Information）負(fù)責(zé)管理特定的存儲(chǔ)庫(kù)和檔案。⑤美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的科學(xué)中心主任（USGS Science Center Directors）負(fù)責(zé)確?？茖W(xué)家向科學(xué)中心提供數(shù)據(jù)，遵循USGS的基本科學(xué)實(shí)踐。⑥收購(gòu)和捐贈(zèng)辦公室（Office of Acquisition and Grants）負(fù)責(zé)向USGS以外的科學(xué)家提供研究資金，要求這些科學(xué)家創(chuàng)建數(shù)據(jù)管理計(jì)劃，并向USGS交付發(fā)表手稿的數(shù)字版本和相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)出版系統(tǒng)及其關(guān)系

為了保證數(shù)據(jù)開(kāi)放政策的落實(shí)，USGS將數(shù)據(jù)開(kāi)放所涉及的信息系統(tǒng)進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃，引入了如數(shù)字對(duì)象唯一標(biāo)識(shí)符（DOI）等信息管理機(jī)制，建立了對(duì)外公開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)接口。USGS對(duì)外公開(kāi)與服務(wù)的信息系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖1所示。USGS還對(duì)信息系統(tǒng)架構(gòu)中所涉及的系統(tǒng)名稱進(jìn)行了定義。

（1）黑色檔案（Dark Archive）：指不能被開(kāi)放訪問(wèn)的檔案。黑色檔案的建設(shè)目的是作為一種信息保存，用于災(zāi)難恢復(fù)的保護(hù)措施。讓一份文檔“光明化”指將其從黑色檔案系統(tǒng)中提取出來(lái)，放在公眾可訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（2）外部出版物（External Publications）：指任何被非USGS實(shí)體所發(fā)布的USGS信息，包括但不限于科學(xué)雜志、專業(yè)團(tuán)體卷宗、合作代理的出版物和大學(xué)或商業(yè)出版者。

（3）基礎(chǔ)科學(xué)實(shí)踐（Fundamental Science Practices，F(xiàn)SP）：是USGS政策中規(guī)定的一套強(qiáng)制性要求，描述了由USGS科學(xué)家主導(dǎo)地發(fā)表科研結(jié)果、發(fā)布數(shù)據(jù)的同行評(píng)審過(guò)程。

（4）信息產(chǎn)品（Information Product）：一件信息產(chǎn)品顯示了科學(xué)知識(shí)（發(fā)現(xiàn)、事實(shí)或它的解釋），通過(guò)演講、文本、圖形或地圖被交流，以任何媒介（如印刷、數(shù)字化、Web、視聽(tīng)）送達(dá)到明確的受眾或客戶。既包括出版物，也包括數(shù)據(jù)。

（5）科研數(shù)據(jù)（Research Data）：記錄下來(lái)的事實(shí)材料，被科學(xué)界認(rèn)為可以用于驗(yàn)證研究發(fā)現(xiàn)。事實(shí)材料不包括初步分析、科學(xué)論文草稿、未來(lái)研究計(jì)劃、同行評(píng)議或與同事交流的記錄等內(nèi)容。這種“記錄”材料也不包括物理對(duì)象（如實(shí)驗(yàn)室樣品）。

（6）學(xué)術(shù)出版物及相關(guān)科研數(shù)據(jù)（Scholarly Publications and Associated Research Data）：指任何展示USGS資助的研究成果的出版物，以及與該研究相關(guān)的任何數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)或者包括在出版物中，或者是獨(dú)立的數(shù)據(jù)集，但其可以指向?qū)W術(shù)出版物。

（7）USGS信息產(chǎn)品數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Information Product Data System，IPDS）：內(nèi)部的USGS IPDS是一個(gè)基于Web的應(yīng)用程序和黑暗文檔，它記錄和跟蹤FSP下的信息產(chǎn)品的審查、批準(zhǔn)和傳播。IPDS還向USGS出版物倉(cāng)庫(kù)提供了用于創(chuàng)建引用的書(shū)目元數(shù)據(jù)。IPDS作為一個(gè)黑暗的信息產(chǎn)品檔案，目前還沒(méi)有公開(kāi)發(fā)布。IPDS收藏了USGS資助的出版物上接受的手稿。如果在信息禁止發(fā)布期結(jié)束后出版商未能提供開(kāi)放獲取，IPDS將向USGS出版物倉(cāng)庫(kù)提供副本，以滿足開(kāi)放獲取要求。

（8）USGS科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)（USGS ScienceBase）：是一個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)庫(kù)和協(xié)作數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，提供對(duì)機(jī)器可讀數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)的開(kāi)放獲取。ScienceBase還充當(dāng)一個(gè)跨計(jì)劃的機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)庫(kù)，確保對(duì)聯(lián)邦資助的研究結(jié)果進(jìn)行長(zhǎng)期管理。ScienceBase允許科學(xué)家以任何文件格式提供新的和原始的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為某些類型的格式提供高級(jí)訪問(wèn)和集成功能（例如，通過(guò)開(kāi)放地理空間聯(lián)盟Web服務(wù)提供shapefiles和GeoTIFF文件）。ScienceBase的設(shè)計(jì)目的是為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提供安全開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)管理的功能，并促進(jìn)對(duì)公開(kāi)發(fā)布數(shù)據(jù)的最終審查和批準(zhǔn)。

（9）USGS科學(xué)數(shù)據(jù)目錄（USGS Science Data Catalog）：是一個(gè)USGS科學(xué)數(shù)據(jù)的開(kāi)放搜索和發(fā)現(xiàn)工具。元數(shù)據(jù)可以通過(guò)USGS科學(xué)數(shù)據(jù)目錄從USGS任務(wù)區(qū)和計(jì)劃獲得。USGS數(shù)據(jù)管理員通過(guò)科學(xué)數(shù)據(jù)目錄儀表板應(yīng)用程序向科學(xué)數(shù)據(jù)目錄提供元數(shù)據(jù)，并提供各種匯總報(bào)告。

（10）USGS出版物倉(cāng)儲(chǔ)（USGS Publications Warehouse）：是由USGS圖書(shū)館管理的在線引文索引，可以訪問(wèn)USGS出版物的權(quán)威信息源。每個(gè)出版物都有一個(gè)動(dòng)態(tài)生成的描述性引用頁(yè)面。出版物倉(cāng)儲(chǔ)編目團(tuán)隊(duì)基于各種來(lái)源的數(shù)據(jù)構(gòu)建和維護(hù)記錄，包括IPDS、USGS科學(xué)出版網(wǎng)絡(luò)頁(yè)面和公告以及其他書(shū)目數(shù)據(jù)庫(kù)。出版物倉(cāng)庫(kù)站點(diǎn)的構(gòu)建方式允許Web搜索爬蟲(chóng)程序輕松索引，并提供基本和高級(jí)搜索功能。出版物倉(cāng)儲(chǔ)還提供許多不同的Web服務(wù)，包括可定制的RSS提要和Mods XML服務(wù)。

（11）USGS系列出版物（USGS Series Publications）：指系列編號(hào)的信息產(chǎn)品，每個(gè)系列都是為了滿足特定的受眾需求，由USGS自行制作，并在USGS網(wǎng)站上免費(fèi)發(fā)布。

圖1 USGS學(xué)術(shù)出版物和數(shù)字化科研數(shù)據(jù)開(kāi)放與出版體系示意圖

2.3 具體管理規(guī)定

2.3.1 對(duì)學(xué)術(shù)出版物的規(guī)定

在完成同行評(píng)審、USGS批準(zhǔn)和生產(chǎn)之后，學(xué)術(shù)出版物被提交到USGS出版物倉(cāng)儲(chǔ)，以PdF和XML格式進(jìn)行編目和開(kāi)放出版。

學(xué)術(shù)出版物最終手稿的全文被保存在IPDS系統(tǒng)中。IPDS是國(guó)家檔案及記錄管理（National Archives and Records Administration）數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)的一部分。這個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)是所有美國(guó)國(guó)家資助所形成的信息產(chǎn)品的黑暗檔案。IPDS中收錄了所有USGS資助外部科學(xué)家所形成學(xué)術(shù)出版物的電子拷貝。內(nèi)部科學(xué)家的出版物由科學(xué)家自己存入IPDS。承擔(dān)USGS資助的研究項(xiàng)目的外部科學(xué)家的出版物由負(fù)責(zé)USGS外部項(xiàng)目的科學(xué)家存入IPDS。

一經(jīng)出版，所有USGS對(duì)外出版的系列出版物和學(xué)術(shù)出版物都將在USGS出版物倉(cāng)儲(chǔ)中進(jìn)行編目。相關(guān)的數(shù)據(jù)也要同步或提前于“AM”或“PoR”的出版，在USGS科研數(shù)據(jù)目錄中進(jìn)行編目。鏈接會(huì)提供所有信息產(chǎn)品的全文和訪問(wèn)類型（開(kāi)放獲取或僅訂閱者可獲取）。

USGS與美國(guó)開(kāi)放科研管理中心（Clearinghouse for the Open Research of the United States，CHORUS）簽有協(xié)議，規(guī)定如果非USGS的出版物刊登了USGS資助研究所形成的出版物且該出版物與CHORUS有服務(wù)協(xié)議，CHORUS就要向USGS進(jìn)行通報(bào)在該出版物上發(fā)表USGS資助成果的信息。這些USGS以外的出版物及其元數(shù)據(jù)要在USGS出版物倉(cāng)儲(chǔ)中進(jìn)行編目，并在出版商網(wǎng)站上提供全文鏈接，在時(shí)滯期后會(huì)提供免費(fèi)開(kāi)放獲取。

對(duì)于那些不能通過(guò)CHORUS獲取全文的出版物，或時(shí)滯期超過(guò)12個(gè)月的出版物，存儲(chǔ)在IPDS黑暗檔案中的手稿會(huì)通過(guò)USGS內(nèi)部服務(wù)器公之于眾，并可通過(guò)USGS出版物倉(cāng)儲(chǔ)獲取。

2.3.2 對(duì)數(shù)字化數(shù)據(jù)的規(guī)定

在經(jīng)過(guò)質(zhì)量保證、質(zhì)量控制、正式描述、審查和批準(zhǔn)后，與USGS學(xué)術(shù)出版物相關(guān)的數(shù)據(jù)既可以包含在出版物中，也可以作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)實(shí)體發(fā)布。

與USGS學(xué)術(shù)出版物相關(guān)的數(shù)據(jù)，以及其他獲準(zhǔn)出版的數(shù)據(jù)都需將數(shù)據(jù)內(nèi)容、所需的數(shù)據(jù)管理水平和所需的傳播方法提交到USGS內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)中。為了提高服務(wù)能力，用戶訪問(wèn)的是一個(gè)可信的第三方分布式存儲(chǔ)庫(kù)，但數(shù)據(jù)的權(quán)威版本由USGS保存。描述數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)全部被編入U(xiǎn)SGS科研數(shù)據(jù)目錄庫(kù)，以此提高了開(kāi)放發(fā)現(xiàn)的一致性。

USGS數(shù)據(jù)在基礎(chǔ)科學(xué)實(shí)踐框架下進(jìn)行審批，一旦批準(zhǔn)發(fā)布，公眾就能以恰當(dāng)?shù)男问矫赓M(fèi)獲得數(shù)據(jù)。

USGS對(duì)于科學(xué)庫(kù)中的系列出版物和數(shù)據(jù)集、其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)以及期刊出版商分配和注冊(cè)了數(shù)字對(duì)象標(biāo)識(shí)符（DOIs），以提高信息產(chǎn)品訪問(wèn)的便捷性。

2.3.3 對(duì)及時(shí)訪問(wèn)能力的規(guī)定

USGS出版物數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)提供對(duì)其系列出版物最新文獻(xiàn)和歷史文獻(xiàn)的及時(shí)搜索、發(fā)現(xiàn)和訪問(wèn)，用戶可以免費(fèi)進(jìn)行PDF格式的下載。出版物倉(cāng)儲(chǔ)中編目的所有USGS的作者發(fā)表的非USGS所屬出版物，也會(huì)在正式出版后即刻提供全文鏈接。出版物正式出版后12個(gè)月內(nèi)，公眾可以通過(guò)出版商網(wǎng)站或USGS網(wǎng)站免費(fèi)閱讀、下載和分析全文的電子版。無(wú)論任何時(shí)候，USGS都會(huì)提供所有經(jīng)過(guò)同行評(píng)議的出版物的全文檔案。

USGS鼓勵(lì)公私協(xié)作，允許第三方輕松地從USGS出版物倉(cāng)儲(chǔ)和USGS ScienceBase中獲取元數(shù)據(jù)記錄和鏈接，這些記錄和鏈接可用于外部發(fā)現(xiàn)和存儲(chǔ)庫(kù)系統(tǒng)。USGS參與了CrossRef和DataCite，使用DOIs來(lái)促進(jìn)科研出版物和相關(guān)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。USGS為訪問(wèn)和提取元數(shù)據(jù)記錄提供了多種選項(xiàng)，例如API，可下載的格式包括RIS、CSV、TSV、Excel、RSS和JSON。

為限制未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和下載等行為，USGS的各個(gè)信息系統(tǒng)都不提供多個(gè)出版物和多個(gè)數(shù)據(jù)集的批量下載。USGS對(duì)出版物的線上服務(wù)商進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)非法的大規(guī)模復(fù)制和傳播情況，USGS的法律辦公室將會(huì)進(jìn)行處理，并剔除該服務(wù)商。

3 科研數(shù)據(jù)的過(guò)程管理

對(duì)于研究、監(jiān)測(cè)/觀察項(xiàng)目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，絕大部分都可以通過(guò)USGS網(wǎng)站在線訪問(wèn)。有些數(shù)據(jù)（如國(guó)家水標(biāo)尺網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)）甚至提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)。USGS確保開(kāi)放的數(shù)據(jù)都符合《聯(lián)邦信息安全管理法案》、隱私法和其他有關(guān)部門(mén)的政策規(guī)定，能夠保護(hù)機(jī)密和個(gè)人隱私，維護(hù)恰當(dāng)?shù)乃接欣?、商業(yè)機(jī)密和知識(shí)產(chǎn)權(quán)，避免重大負(fù)面影響，保障國(guó)家的創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)力。無(wú)論是USGS自行出版或與第三方合作出版，都選擇使用機(jī)器可讀、開(kāi)放且符合數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的格式，提供完整的元數(shù)據(jù)以支持進(jìn)一步的信息處理和傳播活動(dòng)。為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，USGS建立了數(shù)據(jù)管理生命周期模型，按照科研數(shù)據(jù)生命周期模型對(duì)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、獲取、分析、服務(wù)等活動(dòng)進(jìn)行管理和操作，具體如圖2所示。

圖2 USGS數(shù)據(jù)管理生命周期模型

科研數(shù)據(jù)生命周期模型描述了數(shù)據(jù)管理活動(dòng)從開(kāi)始到結(jié)束的各個(gè)階段，包括計(jì)劃、獲取、處理、分析、存儲(chǔ)和出版/共享，還包括一貫始終的元數(shù)據(jù)、管理質(zhì)量和數(shù)據(jù)安全等活動(dòng)。

明確的科研數(shù)據(jù)生命周期模型為USGS的數(shù)據(jù)活動(dòng)提供了行動(dòng)、操作或過(guò)程的綱要，良好的數(shù)據(jù)管理有助于提高數(shù)據(jù)資源的質(zhì)量和價(jià)值，讓科研人員可以重用這些經(jīng)過(guò)精心管理的數(shù)據(jù)資源，這是整合數(shù)據(jù)和提升數(shù)據(jù)價(jià)值的關(guān)鍵。

科學(xué)數(shù)據(jù)生命周期模型中規(guī)定了科研人員和數(shù)據(jù)管理人員各自的角色和職責(zé)（見(jiàn)表1）。在制定數(shù)據(jù)計(jì)劃和出版/共享數(shù)據(jù)階段，科研人員和數(shù)據(jù)管理人員一起工作，其他階段則主要是科研人員從事科研數(shù)據(jù)的相關(guān)活動(dòng)。這樣的規(guī)定有助于明確職責(zé)，也讓科研人員清楚地知道可以在何處以及何時(shí)尋求管理人員的幫助。需要說(shuō)明的是，每個(gè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)管理計(jì)劃可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，而不是必須執(zhí)行的規(guī)定。

表1 USGS科研數(shù)據(jù)管理的職責(zé)分工示意

數(shù)據(jù)管理活動(dòng)與科研項(xiàng)目一起開(kāi)始。在出版/共享數(shù)據(jù)之后，科研項(xiàng)目產(chǎn)生的科研數(shù)據(jù)和項(xiàng)目管理活動(dòng)形成的資源可以被其他項(xiàng)目使用。

數(shù)據(jù)管理生命周期模型是USGS評(píng)估和改進(jìn)科研數(shù)據(jù)管理政策和實(shí)踐的依據(jù)，并據(jù)此確定需要的新工具和標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 數(shù)據(jù)管理計(jì)劃

生命周期模型的第一個(gè)元素是數(shù)據(jù)管理計(jì)劃，旨在幫助科研人員確?？紤]與處理項(xiàng)目數(shù)據(jù)資產(chǎn)相關(guān)的所有活動(dòng)，從項(xiàng)目開(kāi)始到出版和歸檔。在此階段，應(yīng)該評(píng)估、處理和記錄模型的所有元素。大多數(shù)資助機(jī)構(gòu)要求在提交項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)時(shí)提交數(shù)據(jù)管理計(jì)劃。數(shù)據(jù)管理計(jì)劃一般包括如何獲取數(shù)據(jù)、使用適用的標(biāo)準(zhǔn)、確保足夠的文檔、提供免于損失的保護(hù)以及共享和保存支持其研究的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)管理計(jì)劃的每個(gè)部分都應(yīng)該包括“為什么”。例如，對(duì)于元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，不僅應(yīng)該描述將使用哪個(gè)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)該描述選擇該元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的原因。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該考慮方法、所需的資源（包括資金和人員）以及數(shù)據(jù)生命周期每個(gè)階段的預(yù)期產(chǎn)出。參與制定數(shù)據(jù)管理計(jì)劃的人員包括首席研究員、合作研究者、數(shù)據(jù)收集者、數(shù)據(jù)分析師、IT人員、建模人員、GIS人員和元數(shù)據(jù)專家。這些人員共同制訂一個(gè)實(shí)用且有益的數(shù)據(jù)管理計(jì)劃。

3.2 數(shù)據(jù)獲取

第二個(gè)元素是收集，包括收集、生成、考慮和評(píng)估新的或現(xiàn)有數(shù)據(jù)以供重用的活動(dòng)。水標(biāo)尺數(shù)據(jù)、歷史地圖、地震學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器輸出、生物記錄和衛(wèi)星觀測(cè)都是獲得數(shù)據(jù)和信息的例子，這些數(shù)據(jù)和信息代表著USGS研究中各種各樣的科研數(shù)據(jù)輸入。在這個(gè)階段要清晰定義所有權(quán)及所有權(quán)變更的歷史信息，這是USGS策略和最佳實(shí)踐的要求，有利于維護(hù)USGS信息產(chǎn)品的來(lái)源信息和完整性。

3.3 數(shù)據(jù)處理

第三個(gè)元素是處理新數(shù)據(jù)或先前收集的數(shù)據(jù)。處理活動(dòng)包括：定義有效的數(shù)據(jù)元素；不同數(shù)據(jù)集的集成；提取、轉(zhuǎn)換和加載；校正數(shù)據(jù)以進(jìn)行分析。在此階段，科研人員需要確認(rèn)USGS的已有標(biāo)準(zhǔn)和工具是否可以滿足項(xiàng)目需求，這些工作也有助于建立USGS的基礎(chǔ)科研活動(dòng)。

3.4 數(shù)據(jù)分析

第四個(gè)模型元素是數(shù)據(jù)分析，代表了探索和解釋已處理數(shù)據(jù)相關(guān)的活動(dòng)，從而對(duì)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證，獲得發(fā)現(xiàn)，得到結(jié)論。分析活動(dòng)包括總結(jié)、繪圖、統(tǒng)計(jì)分析、空間分析和建模，用于產(chǎn)生科學(xué)結(jié)果和信息。在這個(gè)元素中，可以生成新的數(shù)據(jù)，跟蹤數(shù)據(jù)版本的變更，并記錄處理過(guò)程。分析期間的數(shù)據(jù)管理有助于提高數(shù)據(jù)分析活動(dòng)的效率，保留對(duì)科學(xué)完整性至關(guān)重要的文檔，并為將來(lái)的研究奠定基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)分析活動(dòng)的輸出是數(shù)據(jù)的解釋或新數(shù)據(jù)集，通常以書(shū)面報(bào)告或機(jī)器可讀格式發(fā)布。

3.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

第五個(gè)模型元素是保存，指與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)相關(guān)的長(zhǎng)期活動(dòng)（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)項(xiàng)目生命周期），以確保數(shù)據(jù)的使用和可訪問(wèn)性。由于項(xiàng)目預(yù)算和時(shí)間壓力，通常直到項(xiàng)目的最后階段才考慮保存問(wèn)題。而根據(jù)生命周期模型，在數(shù)據(jù)發(fā)布與共享之前，需要考慮如何長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)。通常，在此時(shí)項(xiàng)目完成方與USGS的業(yè)務(wù)單位達(dá)成協(xié)議，以保存項(xiàng)目完成之后的數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，獲得聯(lián)邦資助的科學(xué)家必須計(jì)劃長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、輔助產(chǎn)品、與應(yīng)用程序無(wú)關(guān)的存儲(chǔ)格式和任何其他文檔，以確保數(shù)據(jù)的可用和重用。所有由USGS資助產(chǎn)生的科研數(shù)據(jù)都必須保存。

3.6 數(shù)據(jù)出版與共享

在數(shù)據(jù)出版/共享階段，將出版物同行評(píng)審概念與通過(guò)Web站點(diǎn)、數(shù)據(jù)目錄、社交媒體和其他場(chǎng)所分發(fā)數(shù)據(jù)相結(jié)合。數(shù)據(jù)和信息的出版和傳播是USGS的重要任務(wù)。同時(shí)也進(jìn)一步明確，數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)出版物一樣，都是科研成果，同樣需要進(jìn)行管理。

數(shù)據(jù)出版/共享前需要完成9項(xiàng)工作，包括定義數(shù)據(jù)文件的內(nèi)容，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)組織方式，使用穩(wěn)定的文件格式，分配描述性文件名，保存處理信息，履行基本質(zhì)量保證，提供文檔，保護(hù)數(shù)據(jù)，以及保存數(shù)據(jù)。

需要為每個(gè)參數(shù)選擇一種格式，并在元數(shù)據(jù)中解釋這種格式，而且要在整個(gè)文件中使用這種格式。盡量選擇和使用數(shù)據(jù)集的標(biāo)準(zhǔn)化格式。遵循5W1H的要求準(zhǔn)備數(shù)據(jù)文檔，說(shuō)明誰(shuí)收集數(shù)據(jù)、誰(shuí)處理數(shù)據(jù)、誰(shuí)撰寫(xiě)元數(shù)據(jù)、誰(shuí)擁有數(shù)據(jù)、誰(shuí)負(fù)責(zé)回答數(shù)據(jù)問(wèn)題、誰(shuí)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)銷(xiāo)售；數(shù)據(jù)在哪里收集、在哪里處理、在哪里保存；數(shù)據(jù)是關(guān)于什么的，在什么項(xiàng)目支持下收集的數(shù)據(jù)，使用時(shí)有什么限制，質(zhì)量如何，數(shù)據(jù)可以用在什么地方，測(cè)量了哪些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式是什么；為什么要收集數(shù)據(jù)；何時(shí)收集的數(shù)據(jù)，何時(shí)處理的數(shù)據(jù)；如何收集數(shù)據(jù)，如何處理數(shù)據(jù)，如何訪問(wèn)數(shù)據(jù)，如何訂購(gòu)數(shù)據(jù)，獲取數(shù)據(jù)的成本是多少，如何評(píng)估數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.7 元數(shù)據(jù)及文檔管理

元數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)和保障。標(biāo)題、描述和關(guān)鍵詞等元素使用戶能夠基于主題搜索發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)?？臻g和時(shí)間元素允許用戶根據(jù)數(shù)據(jù)的地理位置或時(shí)間段發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)也是理解和重用科研數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。在數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)時(shí)，科研人員最了解他們的數(shù)據(jù)集和創(chuàng)建數(shù)據(jù)集的步驟。隨著時(shí)間的推移，對(duì)細(xì)節(jié)的記憶開(kāi)始模糊，關(guān)于數(shù)據(jù)集的知識(shí)會(huì)慢慢淡忘。如果沒(méi)有元數(shù)據(jù)記錄，關(guān)于數(shù)據(jù)集的信息可能永遠(yuǎn)丟失，造成數(shù)據(jù)不可用。

USGS是美國(guó)內(nèi)政部的研究部門(mén)，其任務(wù)是為其他機(jī)構(gòu)的資源管理決定提供健全和中立的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)解釋。這些決定可能會(huì)引起爭(zhēng)議，有可能往往會(huì)在法庭上受到質(zhì)疑。必須充分記錄做出這些管理決定的數(shù)據(jù)，以便使其透明和可復(fù)制，能夠使第三方將這些點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)得出類似的結(jié)論。USGS規(guī)定，在批準(zhǔn)和出版之前，元數(shù)據(jù)必須伴隨所有USGS科研數(shù)據(jù)、軟件和其他信息產(chǎn)品。這些元數(shù)據(jù)記錄必須符合聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(huì)（FGdc）批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)之一。數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)必須在出版前進(jìn)行質(zhì)量和完整性檢查。在實(shí)際管理過(guò)程中，USGS建議讓同一個(gè)人評(píng)審元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)。一旦獲得批準(zhǔn)，這些元數(shù)據(jù)必須存入合適的機(jī)構(gòu)目錄和更大的系統(tǒng)（如DOI目錄），并通過(guò)這些系統(tǒng)共享，DOI目錄向管理和預(yù)算辦公室及data.gov報(bào)告數(shù)據(jù)資產(chǎn)。最后，必須更新元數(shù)據(jù)記錄，以反映更改，確保鏈接正常工作，并繼續(xù)指向預(yù)期的文件。

USGS產(chǎn)生的大多數(shù)數(shù)據(jù)本質(zhì)上是地理空間數(shù)據(jù)，因此，必須提供符合FGDC批準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的元數(shù)據(jù)。地理空間數(shù)據(jù)不僅包括可導(dǎo)入地理信息系統(tǒng)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，還包括重要位置的野外照片和樣本等數(shù)據(jù)。FGDC在1994年采用了數(shù)字地理空間元數(shù)據(jù)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，并在1998年進(jìn)行了修訂。2010年，F(xiàn)GDC通過(guò)了ISO 19115標(biāo)準(zhǔn)。到2015年，這一套標(biāo)準(zhǔn)文件包括ISO 19115-2，即圖像和網(wǎng)格數(shù)據(jù)的擴(kuò)展；ISO 19110地理空間特征編目標(biāo)準(zhǔn)和ISO 19119地理空間Web服務(wù)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)；以及ISO 19139 XML實(shí)現(xiàn)模式。USGS并不支持一種標(biāo)準(zhǔn)勝過(guò)另一種標(biāo)準(zhǔn)，但要求使用其中一種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)描述地理空間數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

USGS作為將數(shù)據(jù)管理和共享職責(zé)視為重要使命的政府部門(mén)，其對(duì)數(shù)據(jù)資源的認(rèn)知和管理機(jī)制啟示如下。

（1）出版物和數(shù)據(jù)集都是科學(xué)研究的成果，反應(yīng)了研究成果的不同側(cè)面，具有天然的聯(lián)系，都具有很高的科學(xué)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。作為其產(chǎn)出的重要部門(mén)，要進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)和規(guī)劃，建立兩者融合集成的管理機(jī)制，使二者發(fā)揮更大的作用。

（2）需要建立項(xiàng)目管理與數(shù)據(jù)管理的集成化管理機(jī)制，使科學(xué)研究所產(chǎn)生的信息成果實(shí)現(xiàn)高效收集、管理和利用。項(xiàng)目管理與數(shù)據(jù)管理制度只有彼此獨(dú)立，又相互依存，互為支撐，才能使數(shù)據(jù)管理活動(dòng)得以制度化推廣和應(yīng)用。

（3）數(shù)據(jù)管理機(jī)制的成敗關(guān)鍵在人，因此需要將人員的角色、定位和任務(wù)清晰劃分。行政管理人員、數(shù)據(jù)管理人員和科研人員的關(guān)注點(diǎn)和職責(zé)不同，將基本職責(zé)和工作原則劃分清晰，會(huì)更加有利于數(shù)據(jù)的高效管理和利用。

（4）數(shù)據(jù)信息與出版物信息相比更加復(fù)雜，領(lǐng)域差異性很大，管理過(guò)程中需要更多的標(biāo)準(zhǔn)，為了方便交換和共享，需要更加注重開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的建立和使用。