海洋數(shù)據(jù)共享研究與平臺(tái)建設(shè)應(yīng)用

宋麗麗，曹盛文，符昱，姜曉軼

（1.自然資源部海洋信息技術(shù)創(chuàng)新中心，天津 300171；2.國(guó)家海洋信息中心，天津 300171）

海洋科學(xué)自興起以來(lái)，不斷在基礎(chǔ)理論和研究方法等方面取得發(fā)展和突破，特別是遙感、網(wǎng)絡(luò)通信、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)了各分支學(xué)科的相互滲透和深度融合。全方位、立體化、實(shí)時(shí)化的觀測(cè)探測(cè)使海洋數(shù)據(jù)總量達(dá)到EB 級(jí)別，日增量甚至達(dá)到TB級(jí)[1]，海洋進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代。海洋數(shù)據(jù)不僅具有大數(shù)據(jù)的海量（Volume）、快速（Velocity）、多樣（Variety）的“3V”典型特征，同時(shí)具有多源、多維、多尺度、異構(gòu)和異質(zhì)等特點(diǎn)。海洋數(shù)據(jù)作為國(guó)家重要的戰(zhàn)略資源，蘊(yùn)含著豐富的信息，在全球變化、海上安全保障、海洋資源開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)等方面具有重要作用。美國(guó)、英國(guó)、日本等海洋發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視海洋數(shù)據(jù)共享，持續(xù)推動(dòng)海洋數(shù)據(jù)的共享應(yīng)用服務(wù)，釋放海洋數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。近年來(lái)，我國(guó)海洋事業(yè)蓬勃發(fā)展，海洋信息基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，海洋數(shù)據(jù)資料體系已初具規(guī)模，數(shù)據(jù)資料的整合、處理與共享服務(wù)能力明顯提升，為支撐海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

本文首先介紹了海洋數(shù)據(jù)的組成，詳細(xì)梳理了國(guó)內(nèi)外海洋數(shù)據(jù)共享領(lǐng)域政策法規(guī)、數(shù)據(jù)中心及共享平臺(tái)等方面的發(fā)展現(xiàn)狀，并針對(duì)我國(guó)正在構(gòu)建的海洋數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐與應(yīng)用成效進(jìn)行了重點(diǎn)論述，最后提出了海洋數(shù)據(jù)共享面臨的問(wèn)題和解決思路。

1 海洋數(shù)據(jù)組成

一般地講，狹義的海洋數(shù)據(jù)主要指海洋自然屬性數(shù)據(jù)，即海洋水文、氣象等海洋環(huán)境數(shù)據(jù)。隨著海洋科學(xué)的不斷深化融合，海洋數(shù)據(jù)已從傳統(tǒng)的海洋自然屬性數(shù)據(jù)擴(kuò)展到人類在海洋和海島海岸帶上開(kāi)展的活動(dòng)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)的總和，要素類型越來(lái)越多，內(nèi)容越來(lái)越廣泛，其分類和組成也比較復(fù)雜。本文認(rèn)為，海洋數(shù)據(jù)主要由海洋環(huán)境數(shù)據(jù)和海洋活動(dòng)數(shù)據(jù)兩大類構(gòu)成，在此基礎(chǔ)上分別按照學(xué)科和業(yè)務(wù)類型的不同進(jìn)一步劃分。

海洋環(huán)境數(shù)據(jù)按學(xué)科可劃分為海洋水文、海洋氣象、海洋生物、海洋化學(xué)、海洋聲學(xué)、海洋光學(xué)、海洋地質(zhì)、海洋地球物理、海洋地形地貌九大學(xué)科數(shù)據(jù)。海洋水文數(shù)據(jù)主要包括海洋的溫度、鹽度、密度、海流、波浪等基本環(huán)境信息，以及渦旋、內(nèi)波、鋒面、躍層等現(xiàn)象或特征信息。海洋氣象數(shù)據(jù)主要包括海表氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)場(chǎng)、降水、能見(jiàn)度、太陽(yáng)輻射等信息。海洋生物數(shù)據(jù)主要包括海洋微生物、動(dòng)物數(shù)據(jù)、葉綠素、初級(jí)生產(chǎn)力等相關(guān)信息。海洋化學(xué)數(shù)據(jù)主要包括海洋水體、大氣、沉積環(huán)境中等所涉及的化學(xué)數(shù)據(jù)。海洋聲學(xué)數(shù)據(jù)主要包括聲能傳播、環(huán)境噪聲、聲速剖面和底質(zhì)聲學(xué)特性數(shù)據(jù)等。海洋光學(xué)數(shù)據(jù)主要包括固有光學(xué)、大氣光學(xué)和表觀光學(xué)數(shù)據(jù)等。海洋地質(zhì)數(shù)據(jù)主要包括沉積物、礦物、工程物理和工程力學(xué)數(shù)據(jù)等。海洋地球物理數(shù)據(jù)主要包括海洋重力、磁力和海底地震數(shù)據(jù)等。海洋地形地貌數(shù)據(jù)包括多波束測(cè)深、單波束測(cè)深和側(cè)掃聲吶數(shù)據(jù)等。

海洋活動(dòng)數(shù)據(jù)按業(yè)務(wù)類型可以劃分為海域管理、海島管理、海洋經(jīng)濟(jì)、海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋權(quán)益、海洋環(huán)保等幾大類。海域管理數(shù)據(jù)主要包括用?，F(xiàn)狀、海上構(gòu)筑物、海域界線、功能區(qū)劃等數(shù)據(jù)。海島管理數(shù)據(jù)主要包括海島地名、基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)環(huán)境、岸線以及開(kāi)放利用等數(shù)據(jù)。海洋經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)包括涉海企業(yè)名錄、經(jīng)濟(jì)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)核算等數(shù)據(jù)。海洋防災(zāi)減災(zāi)數(shù)據(jù)包括海平面變化預(yù)測(cè)與評(píng)估、海平面影響調(diào)查和評(píng)價(jià)、基準(zhǔn)和警戒潮位核定、潮汐潮流預(yù)報(bào)等數(shù)據(jù)。海洋權(quán)益數(shù)據(jù)主要包括領(lǐng)?；c(diǎn)、基線、外界線、周邊國(guó)家主張等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)以及海上執(zhí)法、權(quán)益維護(hù)事件等數(shù)據(jù)。海洋環(huán)保數(shù)據(jù)主要包括生態(tài)紅線、入海污染物、紅樹(shù)林、海草床等數(shù)據(jù)。

目前，我國(guó)建立了統(tǒng)一匯集、集中管理的海洋數(shù)據(jù)資源管理機(jī)制，海洋數(shù)據(jù)資源時(shí)間范圍最早可追溯到1662 年，空間范圍覆蓋全球海域，數(shù)據(jù)獲取渠道主要包括業(yè)務(wù)化觀監(jiān)測(cè)、專項(xiàng)調(diào)查、國(guó)際交換與合作、大洋科考、極地考察等，基本建立了較為完善的海洋數(shù)據(jù)資源分類分層、分級(jí)分區(qū)管理體系[2]。

2 國(guó)外海洋數(shù)據(jù)共享進(jìn)展

發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)據(jù)共享起步較早，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已在政策法規(guī)、管理機(jī)制、數(shù)據(jù)匯集、產(chǎn)品研制、支撐平臺(tái)和保障措施等方面形成了較為完備的體系。數(shù)據(jù)管理和開(kāi)放共享逐漸成為一種學(xué)術(shù)要求和學(xué)術(shù)態(tài)勢(shì)，成為國(guó)家政府部門、國(guó)際組織和科研機(jī)構(gòu)等關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用服務(wù)水平已成為衡量國(guó)家科技水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。

2.1 政策法規(guī)

歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)科學(xué)數(shù)據(jù)管理和共享出臺(tái)了系列政策、法規(guī)和指南，旨在通過(guò)科學(xué)數(shù)據(jù)推動(dòng)本國(guó)或本地區(qū)的科技進(jìn)步[3]。美國(guó)國(guó)家層面的數(shù)據(jù)政策從早期的《信息自由法》《全球變化研究數(shù)據(jù)管理政策》到2002 年的《電子政務(wù)法》、2007 年的《近岸和海洋綜合觀測(cè)系統(tǒng)法案》、2009 年的《開(kāi)放政府指令》、2016 年的《聯(lián)邦大數(shù)據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略計(jì)劃》，再到2019 年的《聯(lián)邦數(shù)據(jù)戰(zhàn)略與2020年行動(dòng)計(jì)劃》，形成了完整的法律和政策框架體系，為科學(xué)數(shù)據(jù)管理確定了宏觀框架和方向。此外，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation，NSF）、國(guó)家海洋與大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration， NOAA）等科研機(jī)構(gòu)在上述框架下制定了涉海相關(guān)的科學(xué)數(shù)據(jù)管理和共享政策。歐盟方面，2010 年制定“海洋知識(shí)2020”戰(zhàn)略，目標(biāo)是促進(jìn)歐洲海洋數(shù)據(jù)開(kāi)放共享[4]；2011 年發(fā)布《開(kāi)放數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》，科學(xué)數(shù)據(jù)開(kāi)放是其重要內(nèi)容之一；2016 年制定的《2020 計(jì)劃框架下的FAIR 數(shù)據(jù)管理指南》提出了科學(xué)數(shù)據(jù)管理的FAIR 原則，即可查找、可獲取、互操作和可重用；2020 年《歐洲數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》發(fā)布，提出了數(shù)據(jù)利用等領(lǐng)域的立法框架。英國(guó)對(duì)開(kāi)放科學(xué)以及科學(xué)數(shù)據(jù)管理較為重視，2012 年發(fā)布的《科學(xué)是開(kāi)放的事業(yè)》中建議，科學(xué)家應(yīng)開(kāi)放科研數(shù)據(jù)，支持建立有利于數(shù)據(jù)開(kāi)放的管理和評(píng)價(jià)機(jī)制，同年發(fā)布的《開(kāi)放數(shù)據(jù)白皮書》以及2020 年發(fā)布的《國(guó)家數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》成為國(guó)家層面指導(dǎo)性文件；2011 年英國(guó)研究理事會(huì)（Research Councils United Kingdom，RCUK）發(fā)布《數(shù)據(jù)政策通用原則》、2016 年推出《開(kāi)放科研數(shù)據(jù)協(xié)議》，為科研數(shù)據(jù)政策制定提供了框架[5]；其中，2004 年的《環(huán)境信息法規(guī)》明確提出了在海洋信息共享方面的要求。法國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家就數(shù)據(jù)和信息開(kāi)放也出臺(tái)了相應(yīng)的政策法規(guī)。

2.2 海洋數(shù)據(jù)中心及平臺(tái)

美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)家大多成立了專門機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)海洋數(shù)據(jù)匯集處理、整合集成和開(kāi)放共享工作。幾乎所有的數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)組織均通過(guò)建立共享平臺(tái)，按類型、要素、手段和區(qū)域開(kāi)展各類數(shù)據(jù)資源的訪問(wèn)下載，提高數(shù)據(jù)共享服務(wù)水平。NOAA 將國(guó)家氣候數(shù)據(jù)中心（National Climate Data Center，NCDC）、國(guó)家地球物理數(shù)據(jù)中心（National Geophysical Data Center，NGDC） 和 國(guó) 家 海 洋 數(shù) 據(jù) 中 心 （National Oceanographic Data Center，NODC）合并為國(guó)家環(huán)境信息中心（National Centers for Environmental Information，NCEI），負(fù)責(zé)托管和提供全面的海洋、大氣和地球物理數(shù)據(jù)，其中每月從130 多個(gè)觀測(cè)平臺(tái)存檔超過(guò)229 TB 的數(shù)據(jù)，通過(guò)門戶網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)約37 PB 的存檔和備份數(shù)據(jù)以及超過(guò)26 000個(gè)數(shù)據(jù)集和產(chǎn)品的管理和共享。英國(guó)海洋數(shù)據(jù)中心（British Oceanographic Data Centre，BODC）作為英國(guó)國(guó)家海洋學(xué)中心（National Oceanography Centre，NOC）的一部分，負(fù)責(zé)管理和分發(fā)超過(guò)130 000 個(gè)與海洋環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)集，通過(guò)其門戶網(wǎng)站可檢索上述數(shù)據(jù)信息，同時(shí)也提供元數(shù)據(jù)模板鼓勵(lì)數(shù)據(jù)提交。日本海岸警衛(wèi)隊(duì)水文部門設(shè)立日本海洋數(shù)據(jù)中心（Japan Oceanographic Data Center，JODC），負(fù)責(zé)收集和管理日本各政府組織、大學(xué)和其他海洋研究機(jī)構(gòu)觀測(cè)到的海洋數(shù)據(jù)，通過(guò)海洋數(shù)據(jù)在線服務(wù)系統(tǒng)J-DOSS將其管理的包括觀測(cè)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外各海洋研究所獲得的海洋數(shù)據(jù)及相關(guān)信息在互聯(lián)網(wǎng)上開(kāi)放共享。此外，國(guó)外的重大海洋項(xiàng)目也大多構(gòu)建了專門的平臺(tái)推動(dòng)數(shù)據(jù)共享服務(wù)，如加拿大海洋數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)其海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)共享服務(wù)，歐盟的MyOcean 計(jì)劃通過(guò)建設(shè)的6 個(gè)專題數(shù)據(jù)中心，提供海表溫度、海面高、水色、海冰、風(fēng)場(chǎng)等觀測(cè)資料的收集、處理和分發(fā)共享。這些數(shù)據(jù)共享平臺(tái)均已進(jìn)入業(yè)務(wù)化運(yùn)行階段，能夠提供長(zhǎng)期、穩(wěn)定、持續(xù)的數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

國(guó)際海洋組織也紛紛成立相關(guān)計(jì)劃促進(jìn)全球范圍內(nèi)海洋數(shù)據(jù)和信息的發(fā)現(xiàn)、交換和獲取。聯(lián)合國(guó)教科文組織“政府間海洋學(xué)委員會(huì)”（Intergovernmental Oceanographic Commission，IOC）成立國(guó)際海洋學(xué)數(shù)據(jù)和信息交換委員會(huì)（International Oceanographic Data and Information Exchange，IODE），將成員國(guó)的研究機(jī)構(gòu)、國(guó)家海洋數(shù)據(jù)中心、世界數(shù)據(jù)中心-海洋中心等收集的百萬(wàn)次海洋觀測(cè)資料進(jìn)行存檔管理并在成員國(guó)范圍內(nèi)共享。WMO/IOC 海洋學(xué)和海洋氣象聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)（The Joint WMO/IOC Technical Commission for Oceanography and Marine Meteorology，JCOMM）于2012 年實(shí)施了全球海洋與海洋氣候資料中心（Center for Marine-meteorological and Oceanographic Climate Data，CMOC）建設(shè)計(jì)劃，整合集成全球海洋和氣象資料及信息產(chǎn)品，并在合作框架下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、管理和交換。

3 我國(guó)海洋數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀

3.1 政策法規(guī)

進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)從國(guó)家和行業(yè)層面相繼出臺(tái)了一系列與科學(xué)數(shù)據(jù)共享相關(guān)的法規(guī)和管理辦法（表1）。2015 年國(guó)務(wù)院發(fā)布《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》明確要求“積極推動(dòng)由國(guó)家公共財(cái)政支持的公益性科研活動(dòng)獲取和產(chǎn)生的科學(xué)數(shù)據(jù)逐步開(kāi)放共享”，以實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)家重要科技數(shù)據(jù)的權(quán)威匯集、長(zhǎng)期保存、集成管理和全面共享。隨后，十八屆五中全會(huì)提出“實(shí)施國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”。2018 年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》是我國(guó)首個(gè)在國(guó)家層面出臺(tái)的關(guān)于科學(xué)數(shù)據(jù)的管理辦法。十九屆四中全會(huì)上，數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)要素之一被正式納入國(guó)家所定義的要素市場(chǎng)化配置中，按照貢獻(xiàn)參與分配。2020 年，科技部發(fā)文《關(guān)于破除科技評(píng)價(jià)中“唯論文”不良導(dǎo)向的若干措施（試行）》中指出，要注重科學(xué)數(shù)據(jù)等標(biāo)志性成果的質(zhì)量、貢獻(xiàn)和影響。2021 年9 月，《數(shù)據(jù)安全法》正式實(shí)施，與已實(shí)施的《網(wǎng)絡(luò)安全法》《密碼法》及同時(shí)實(shí)施的《個(gè)人信息法》共同構(gòu)成了中國(guó)數(shù)據(jù)安全的法律保障體系。海洋領(lǐng)域?qū)用妫逗Ｑ筚Y料使用申請(qǐng)審批管理暫行辦法》《海洋資料匯交管理暫行辦法》《海洋觀測(cè)資料管理辦法》相繼發(fā)布實(shí)施，詳細(xì)規(guī)定了海洋觀測(cè)資料的匯交、管理及共享。自此，我國(guó)海洋領(lǐng)域已初步形成國(guó)家統(tǒng)籌與行業(yè)聯(lián)動(dòng)的數(shù)據(jù)政策體系。

3.2 海洋數(shù)據(jù)中心及平臺(tái)

近幾年，隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提高，社會(huì)各方對(duì)海洋數(shù)據(jù)的共享需求愈發(fā)強(qiáng)烈，海洋主管部門、科技主管部門、涉?？蒲性核透咝?，正逐步加大海洋數(shù)據(jù)共享范圍，呈現(xiàn)“多點(diǎn)開(kāi)花”的局面。在科技部的支持下，2019 年國(guó)家海洋信息中心牽頭組織建設(shè)了國(guó)家海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心，截至2022 年底已研制發(fā)布海洋實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、分析預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)和專題信息產(chǎn)品等共695 個(gè)數(shù)據(jù)集、302 萬(wàn)條元數(shù)據(jù)，總量達(dá)10 億站次，年均提供在線數(shù)據(jù)服務(wù)1 000 余萬(wàn)次。中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋大數(shù)據(jù)中心上線發(fā)布了400 余套數(shù)據(jù)集和10 余項(xiàng)海洋大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用產(chǎn)品，面向海洋領(lǐng)域用戶提供數(shù)據(jù)資源管理與共享、交互式數(shù)據(jù)分析、輔助決策等服務(wù)。自然資源部第二海洋研究所和浙江大學(xué)共建的海洋遙感在線分析平臺(tái)SatCO2 已面向多學(xué)科科研人員免費(fèi)分發(fā)與海洋生態(tài)及碳循環(huán)相關(guān)的近20 年中國(guó)鄰近海域、西太-印度洋區(qū)域及全球的衛(wèi)星及模式數(shù)據(jù)集產(chǎn)品，促進(jìn)海洋遙感數(shù)據(jù)的共享和多學(xué)科應(yīng)用。中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所研發(fā)了南海海洋科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)，整合共享了1985 年以來(lái)南海及鄰近海區(qū)的水文、氣象、生態(tài)、地質(zhì)等數(shù)據(jù)，已為粵港澳大灣區(qū)等國(guó)家重大戰(zhàn)略和多項(xiàng)重大項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)支撐[6]。國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心研制的中國(guó)海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)主要提供高分和海洋系列衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)及產(chǎn)品的分發(fā)共享，面向海洋、環(huán)保、減災(zāi)、交通、農(nóng)業(yè)、氣象等多個(gè)行業(yè)用戶分發(fā)數(shù)據(jù)67萬(wàn)多景。

4 海洋數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐

海洋數(shù)據(jù)資料種類繁多，數(shù)據(jù)量大，但是由于尚未建立海洋數(shù)據(jù)分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，很大一部分?jǐn)?shù)據(jù)尚未實(shí)現(xiàn)開(kāi)放共享[2]，使得涉海單位、科研院所和企業(yè)很難在實(shí)際科研和業(yè)務(wù)中充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)。對(duì)于非公開(kāi)數(shù)據(jù)，如何在數(shù)據(jù)不被下載的情況下供用戶使用，成為海洋數(shù)據(jù)共享服務(wù)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

作為國(guó)家海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心面向?qū)＞W(wǎng)用戶提供共享服務(wù)的平臺(tái)，海洋數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)在充分整合現(xiàn)有海洋數(shù)據(jù)資源的基礎(chǔ)上，構(gòu)建海洋數(shù)據(jù)管理體系（圖1），利用云計(jì)算、虛擬化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中匯集管理，建成集數(shù)據(jù)查詢檢索、可視化展示、實(shí)時(shí)分發(fā)、在線使用、自由下載、接口服務(wù)于一體的數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理、信息審批、用戶管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表于一體的后臺(tái)管理系統(tǒng)，以及供用戶在線使用數(shù)據(jù)的云桌面管理系統(tǒng)。旨在以“數(shù)據(jù)商城+虛擬終端”模式通過(guò)海洋信息通信專網(wǎng)為國(guó)家部委、沿海省市、科研院所、高校等各類用戶提供按需定制、實(shí)時(shí)分發(fā)、協(xié)同共享的海洋數(shù)據(jù)共享服務(wù)，為推動(dòng)海洋數(shù)據(jù)在線共享提供切實(shí)可行的解決方案，提高海洋數(shù)據(jù)利用率和服務(wù)效能。

圖1 平臺(tái)總體框架圖

4.1 數(shù)據(jù)規(guī)劃與管理

海洋數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)主要包括專項(xiàng)調(diào)查、業(yè)務(wù)化觀測(cè)監(jiān)測(cè)、國(guó)際合作與交換等海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，以及基礎(chǔ)地理與遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品、分析預(yù)報(bào)產(chǎn)品、圖集報(bào)告和服務(wù)資源接口等。采用數(shù)據(jù)庫(kù)和文件實(shí)體相結(jié)合的混合存儲(chǔ)方式，針對(duì)不同類型數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，主要采用三種不同的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理：一是對(duì)如國(guó)內(nèi)專項(xiàng)和國(guó)際合作與交換數(shù)據(jù)，采用航次-站位方式；二是對(duì)如業(yè)務(wù)化觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用手段（海洋站、浮標(biāo)、雷達(dá)、GNSS等）-清單方式；三是對(duì)如業(yè)務(wù)化監(jiān)測(cè)以及分析預(yù)報(bào)、基礎(chǔ)地理與遙感、圖集報(bào)告等產(chǎn)品級(jí)數(shù)據(jù)，采用純清單的方式。三種方式?jīng)Q定了數(shù)據(jù)下載使用的不同，同時(shí)按照數(shù)據(jù)粒度定義公開(kāi)、內(nèi)部安全指標(biāo)，用于控制數(shù)據(jù)的訪問(wèn)級(jí)別（表2）。

表2 不同類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式

4.2 功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

如圖2 所示，平臺(tái)提供數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)收藏、訂單提交、在線使用、數(shù)據(jù)下載等一站式數(shù)據(jù)服務(wù)，數(shù)據(jù)申請(qǐng)的流程類似于“網(wǎng)上購(gòu)物”，平臺(tái)中所有的數(shù)據(jù)均作為“商品”進(jìn)行展示，用戶可以將感興趣的數(shù)據(jù)加入“購(gòu)物車”（即收藏夾），當(dāng)確定需要某些數(shù)據(jù)時(shí)，在“購(gòu)物車”里進(jìn)行下單“購(gòu)買”（在線使用或下載）。當(dāng)然，數(shù)據(jù)訂單的提交會(huì)涉及相應(yīng)申請(qǐng)審批表的填寫，便于審批管理系統(tǒng)審核，替代了以往相關(guān)數(shù)據(jù)使用申請(qǐng)證明的郵寄方式，減少了中間過(guò)程，大大節(jié)省了審批時(shí)間。

圖2 一站式數(shù)據(jù)服務(wù)示意圖

在線數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)使用虛擬云桌面終端作為橋梁為用戶搭建數(shù)據(jù)使用平臺(tái)。云桌面與普通的PC 機(jī)類似，但不支持用戶將數(shù)據(jù)拷貝到本地，從而防止數(shù)據(jù)非法外傳，從而達(dá)到保密的目的。用戶在使用云桌面的過(guò)程中，會(huì)涉及數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出，即用戶生成的成果如何導(dǎo)出到本地以及用戶個(gè)人的資料如何上傳到云桌面。包括數(shù)據(jù)使用申請(qǐng)、成果導(dǎo)出功能等所有用戶申請(qǐng)操作都在門戶服務(wù)系統(tǒng)中進(jìn)行。

4.2.1 數(shù)據(jù)檢索

在保證數(shù)據(jù)可靠性和安全性的前提下，依據(jù)每一類海洋數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提供與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢檢索條件（區(qū)域、學(xué)科、專業(yè)、要素、行業(yè)、應(yīng)用領(lǐng)域、管理主題），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的查詢檢索功能。用戶能查詢到數(shù)據(jù)結(jié)果與給其分配的權(quán)限有關(guān)。查詢方式包括任意條件查詢、模糊匹配查詢以及空間查詢。

4.2.2 數(shù)據(jù)訂單

數(shù)據(jù)訂單功能為用戶提供對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)在線使用和對(duì)公開(kāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行下載的申請(qǐng)審批服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)申請(qǐng)審批訂單的管理。用戶對(duì)收藏夾里的數(shù)據(jù)進(jìn)行提交，對(duì)感興趣的數(shù)據(jù)申請(qǐng)?jiān)诰€使用或下載，從而轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)訂單模塊。數(shù)據(jù)訂單模塊可以查看用戶當(dāng)前所提交訂單的狀態(tài)以及訂單的詳情，包括查看每個(gè)訂單下的各種數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息，訂單是否處理，數(shù)據(jù)是否通過(guò)，以及數(shù)據(jù)使用的截止時(shí)間等，也可以取消已提交且尚未處理的訂單。

4.2.3 云桌面

云桌面是在線數(shù)據(jù)使用的虛擬終端，采用虛擬化安全策略，為用戶提供虛擬工作環(huán)境訪問(wèn)入口，防止非法用戶連接訪問(wèn)；禁止本地與虛擬工作環(huán)境之間的數(shù)據(jù)交互，防止了數(shù)據(jù)的非法外傳。每個(gè)用戶最多只能有一個(gè)可用的云桌面。用戶可以申請(qǐng)對(duì)云桌面的使用，包括提出對(duì)云桌面的軟硬件需求。如果用戶存在未處理的申請(qǐng)，則不允許再次申請(qǐng)；如果用戶存在通過(guò)且未回收，并且還未撤銷的記錄，也不允許再次申請(qǐng)。

用戶可以查看當(dāng)前云桌面的狀態(tài)，包括申請(qǐng)時(shí)間、審批狀態(tài)等。如果當(dāng)前云桌面的硬件無(wú)法滿足需求或者不再使用云桌面，用戶可以撤銷當(dāng)前可用的云桌面。只有當(dāng)前可用的云桌面才允許用戶撤銷，如果該云桌面撤銷后，管理員暫未回收，則顯示“已撤銷”。用戶撤銷后的云桌面由審批管理系統(tǒng)回收處理。

4.2.4 成果導(dǎo)出

該模塊是用于將用戶在云桌面中的成果導(dǎo)出到本地。用戶在云桌面中產(chǎn)生的成果，需要通過(guò)傳輸客戶端上傳到中間機(jī)中，審批通過(guò)后，可以在Web 系統(tǒng)中查看當(dāng)前的成果導(dǎo)出申請(qǐng)，如果申請(qǐng)通過(guò)，則可以點(diǎn)擊鏈接進(jìn)行下載?！吧蟼鳌焙汀跋螺d”是需要用戶觸發(fā)的動(dòng)作。

當(dāng)前用戶可以對(duì)所申請(qǐng)的成果進(jìn)行查詢，查看當(dāng)前成果的審批狀態(tài)。如果當(dāng)前的申請(qǐng)審批通過(guò)，則會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的“下載鏈接”，點(diǎn)擊即可下載（圖3）。

圖3 成果導(dǎo)出數(shù)據(jù)流示意圖

4.2.5 共享服務(wù)

依據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和密級(jí)程度，分別提供在線下載、在線計(jì)算使用、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)共享、接口調(diào)用以及可視化展示等服務(wù)方式。

（1）在線下載

對(duì)于公開(kāi)類的數(shù)據(jù)，用戶提交訂單后無(wú)須審批即可直接下載到本地。對(duì)于非公開(kāi)數(shù)據(jù)，用戶需要填寫數(shù)據(jù)使用申請(qǐng)并提交訂單，待審核通過(guò)后即可下載到本地。

（2）在線計(jì)算使用

對(duì)于非公開(kāi)且不允許下載到本地的數(shù)據(jù)，用戶提交的數(shù)據(jù)訂單審批通過(guò)后即可在所申請(qǐng)的云桌面賬號(hào)中使用，產(chǎn)生的產(chǎn)品等成果可申請(qǐng)導(dǎo)出到本地。云桌面為用戶提供在線計(jì)算環(huán)境，且限制了用戶本地與虛擬工作環(huán)境之間的數(shù)據(jù)交互，在一定程度上緩解了數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)保密的矛盾。

如圖4 所示，虛擬登錄后的界面與普通的PC機(jī)操作系統(tǒng)無(wú)異，通過(guò)訪問(wèn)云桌面系統(tǒng)將用戶申請(qǐng)?jiān)诰€使用的數(shù)據(jù)下載到云桌面中使用；用戶在云桌面中產(chǎn)生的成果上傳，再通過(guò)Web 系統(tǒng)中的“成果導(dǎo)出”功能下載到用戶本地；“用戶文件導(dǎo)入”是將用戶通過(guò)Web 系統(tǒng)中的“資料上傳”功能上傳的個(gè)人文件資料下載到云桌面中。

圖4 云桌面登錄（左）和云桌面系統(tǒng)界面（右）

（3）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)共享

針對(duì)特定數(shù)據(jù)，為有特殊需求的用戶提供直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)和信息產(chǎn)品的分發(fā)共享服務(wù)，比如定期資料分發(fā)等業(yè)務(wù)化工作，用戶不需要查詢、收藏和提交訂單等系列流程，管理員會(huì)定期分發(fā)資料，用戶即可看到所需的數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)共享效率。

（4）接口調(diào)用

對(duì)于基礎(chǔ)地理、遙感影像、實(shí)時(shí)觀測(cè)等數(shù)據(jù)，采用Web Service、SOAP、REST 等接口服務(wù)技術(shù)，將數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行分類封裝，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用業(yè)務(wù)信息的實(shí)時(shí)共享。研發(fā)空間信息可視化、數(shù)據(jù)庫(kù)、文件、業(yè)務(wù)信息、專題圖層等服務(wù)調(diào)用接口，通過(guò)調(diào)用上述服務(wù)接口，快速構(gòu)建滿足各類用戶需求的綜合展示應(yīng)用服務(wù)。

（5）可視化展示

通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)、可視分析等技術(shù)，對(duì)海洋環(huán)境要素和典型海洋現(xiàn)象進(jìn)行可視化表達(dá)分析，基于地圖服務(wù)實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的“一張圖”表達(dá)，直觀展示海洋數(shù)據(jù)的特征，方便用戶了解數(shù)據(jù)情況，從而進(jìn)一步挖掘海洋物理過(guò)程規(guī)律，為用戶科學(xué)研究、海洋工程等提供技術(shù)支撐（圖5）。

圖5 某個(gè)航次的站位（左）和某實(shí)況分析數(shù)據(jù)地轉(zhuǎn)流要素可視化（右）

4.3 運(yùn)行服務(wù)成效

海洋數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)面向海洋信息通信網(wǎng)的400 余個(gè)節(jié)點(diǎn)用戶，提供一站式海洋數(shù)據(jù)在線共享服務(wù)，已面向沿海11 個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）業(yè)務(wù)化實(shí)時(shí)分發(fā)共享全國(guó)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)，每分鐘推送1 次，按季度向三個(gè)海區(qū)提供經(jīng)過(guò)質(zhì)量反饋后的海洋環(huán)境觀測(cè)數(shù)據(jù)以及海岸帶遙感資料，滿足海洋預(yù)警監(jiān)測(cè)和應(yīng)急服務(wù)保障等需求（圖6）。整個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)簡(jiǎn)化了以往紙質(zhì)提交數(shù)據(jù)使用申請(qǐng)的流程，方便了用戶使用。在此基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)展應(yīng)用到海洋信息通信專網(wǎng)以外的涉海部委、科研院所、高校及軍方用戶。

圖6 海洋數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)界面

5 總結(jié)與展望

本文系統(tǒng)梳理了國(guó)內(nèi)外海洋領(lǐng)域數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)踐進(jìn)展，立足于海洋數(shù)據(jù)資源的應(yīng)用服務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)了一站式海洋數(shù)據(jù)在線共享服務(wù)，提出“海洋數(shù)據(jù)商城”模式，通過(guò)類似網(wǎng)上購(gòu)物的方式提供數(shù)據(jù)在線使用和下載功能，采用虛擬終端的方式為用戶搭建數(shù)據(jù)共享使用平臺(tái)，初步解決了數(shù)據(jù)保密與數(shù)據(jù)共享之間的矛盾。

但是與歐美等國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的海洋數(shù)據(jù)共享水平整體偏低，仍存在以下幾方面不足：一是缺少翔實(shí)完整的海洋數(shù)據(jù)分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致難以界定何種數(shù)據(jù)在何種范圍內(nèi)可共享；二是數(shù)據(jù)共享的約束和激勵(lì)機(jī)制不完善，數(shù)據(jù)管理單位或項(xiàng)目單位不愿意共享數(shù)據(jù)，認(rèn)為數(shù)據(jù)共享是項(xiàng)目負(fù)擔(dān)，不產(chǎn)生效益，高水平技術(shù)人員也不愿承擔(dān)數(shù)據(jù)共享工作，認(rèn)為沒(méi)有技術(shù)含量，難以體現(xiàn)價(jià)值；三是數(shù)據(jù)共享技術(shù)研發(fā)不夠深入，建設(shè)的平臺(tái)或系統(tǒng)基本上以下載數(shù)據(jù)、展示數(shù)據(jù)為主，服務(wù)手段有限，只能瀏覽數(shù)據(jù)清單或元數(shù)據(jù)，真正使用數(shù)據(jù)還需要額外申請(qǐng)，走線下審批，難以留住用戶；四是數(shù)據(jù)產(chǎn)品不豐富、規(guī)范性不強(qiáng)、應(yīng)用價(jià)值不高，難以滿足科學(xué)研究和工程應(yīng)用等需求。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星遙感、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，海洋領(lǐng)域觀監(jiān)測(cè)體系逐漸趨于完善，積累的大量數(shù)據(jù)對(duì)開(kāi)放共享提出了迫切需求。為持續(xù)推動(dòng)海洋數(shù)據(jù)開(kāi)放共享，本文提出以下幾點(diǎn)思考和建議：

（1）落實(shí)由國(guó)家主管部門負(fù)責(zé)的海洋數(shù)據(jù)管理體系與職責(zé)。在《數(shù)據(jù)安全法》《網(wǎng)絡(luò)安全法》等法律基礎(chǔ)上制定出臺(tái)細(xì)化可行的管理制度或辦法，覆蓋海洋領(lǐng)域各類數(shù)據(jù)的全生命周期，用于指導(dǎo)數(shù)據(jù)管理和共享工作。盡快出臺(tái)海洋數(shù)據(jù)分類分級(jí)制度，以“共享為常態(tài)，不共享為例外”為原則，加大互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放共享力度。加強(qiáng)各級(jí)主管部門對(duì)數(shù)據(jù)共享的重視程度，通過(guò)一定的激勵(lì)機(jī)制鼓勵(lì)數(shù)據(jù)匯交共享，提高數(shù)據(jù)共享意識(shí)。

（2）加強(qiáng)新技術(shù)新方法在數(shù)據(jù)管理與共享領(lǐng)域的應(yīng)用。發(fā)展大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代技術(shù)，集成多來(lái)源、多類型數(shù)據(jù)集和跨領(lǐng)域數(shù)據(jù)，開(kāi)展海洋數(shù)據(jù)挖掘分析，研制長(zhǎng)時(shí)序、全要素、多維度、多學(xué)科交叉的海洋融合分析產(chǎn)品，研發(fā)統(tǒng)一的、通用的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工具/軟件/平臺(tái)，從以單一的數(shù)據(jù)集為主的服務(wù)模式向提供定制化產(chǎn)品和在線計(jì)算分析工具方向轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)即服務(wù)”。

（3）傳播和推廣數(shù)據(jù)共享理念。數(shù)據(jù)共享的模式包括數(shù)據(jù)匯交、數(shù)據(jù)出版、數(shù)據(jù)聯(lián)盟、服務(wù)激勵(lì)等[7]，海洋數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)共享方式的基礎(chǔ)上，應(yīng)在加強(qiáng)科技計(jì)劃項(xiàng)目匯交主動(dòng)性和規(guī)范性、探索數(shù)據(jù)有償服務(wù)模式、提高數(shù)據(jù)提供者的積極性等方面進(jìn)一步創(chuàng)新。明確數(shù)據(jù)資源的權(quán)屬、利益分配、倫理等問(wèn)題，推動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、突破傳統(tǒng)數(shù)據(jù)共享的法律和技術(shù)壁壘[8-9]，推動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)、出版與評(píng)價(jià)，從而提高海洋數(shù)據(jù)整體共享效率和水平。

（4）強(qiáng)化數(shù)據(jù)安全治理?！毒W(wǎng)絡(luò)安全法》《數(shù)據(jù)安全法》的頒布將數(shù)據(jù)安全治理提升至法律高度。數(shù)據(jù)安全治理是以“讓數(shù)據(jù)使用更安全”為目的，易于落地的數(shù)據(jù)安全建設(shè)的體系化方法論[10]。目前海洋領(lǐng)域中對(duì)數(shù)據(jù)類型劃分和限制共享數(shù)據(jù)識(shí)別的規(guī)定過(guò)于寬泛，缺乏分級(jí)分類評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)；數(shù)據(jù)管理多以信息系統(tǒng)為中心，沒(méi)有上升到數(shù)據(jù)安全治理層面，缺乏針對(duì)數(shù)據(jù)生命周期各場(chǎng)景的安全保護(hù)，不能很好地滿足科學(xué)數(shù)據(jù)管理與共享服務(wù)的需要。因此需要加大海洋數(shù)據(jù)安全治理力度，梳理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)屬性，制定數(shù)據(jù)安全策略，以數(shù)據(jù)的分級(jí)分類為核心，從人員組織、策略規(guī)范、技術(shù)支撐三方面建立以數(shù)據(jù)為中心的安全架構(gòu)體系[11]，從而提升海洋數(shù)據(jù)的安全水平。