中國湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)共享的路徑和方法

馬榮華，許金朵，侯渲，王貞

1.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京 210008

2.國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心湖泊–流域分中心，南京 210008

引 言

科學(xué)數(shù)據(jù)是科研人員從事基礎(chǔ)應(yīng)用研究過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，或者通過野外調(diào)查、野外試驗、野外觀測、室內(nèi)實驗、檢測檢驗等方式取得的、用于科學(xué)研究的原始數(shù)據(jù)及其衍生數(shù)據(jù)，包括實驗記錄手稿、電子表格或文本、電子圖片或視頻、軟件代碼等?？茖W(xué)數(shù)據(jù)是科研人員的生命線。不同的科研活動，會產(chǎn)生不同類型、不同數(shù)量的科研數(shù)據(jù)。科研數(shù)據(jù)有時候是巨大的，稱為海量數(shù)據(jù)，后來又稱為大數(shù)據(jù)（mega data）。

大數(shù)據(jù)的概念起源于美國，由思科、甲骨文、IBM 等公司發(fā)起并發(fā)展。全球頂級期刊《Nature》在2008 年9 月推出了“Big Data”?？?，其主旨就是為了研討大數(shù)據(jù)發(fā)展對生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及超級計算等多個科技領(lǐng)域所帶來的挑戰(zhàn)[1]。2009 年開始，“大數(shù)據(jù)”成為互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)行業(yè)的熱門詞匯，用于指代超出了常規(guī)機器或者軟硬件工具捕捉、管理和處理能力，而在一定時間范圍內(nèi)難以處理的數(shù)據(jù)集合[2]。2011 年2 月，《Science》推出“Dealing with Data”?？痆3]，通過社會調(diào)查的方式，第一次綜合分析了大數(shù)據(jù)對人們生活造成的影響，詳細(xì)描述了人類面臨的“數(shù)據(jù)困境”。2012 年開始，大數(shù)據(jù)成為全球科學(xué)研究的新熱點。大數(shù)據(jù)具有如下5V 特征[4]：（1）體量大（Volume），即從GB、TB 級躍升到PB 乃至EB 級別；（2）類型多（Variety），包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如我們?nèi)粘Ｉ钪兴a(chǎn)生的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、流媒體數(shù)據(jù)、射頻識別RFID 數(shù)據(jù)、感應(yīng)數(shù)據(jù)等[5]，超過80%都是典型的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；（3）價值大（Value），單條數(shù)據(jù)并無太多價值，但由巨量的數(shù)據(jù)匯聚所形成的數(shù)據(jù)集中蘊含著巨大的價值[6]；（4）變化快（Velocity），這是大數(shù)據(jù)區(qū)分于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘最顯著的特征；物聯(lián)網(wǎng)分分秒秒都在采集數(shù)據(jù)，微博內(nèi)容時時刻刻都在更新，處理速度達到每小時10 TB 或更高；（5）準(zhǔn)確性好（Veracity），數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性好、可信賴度高，即數(shù)據(jù)質(zhì)量高。因此，對于大數(shù)據(jù)的處理和分析更加艱巨、更加復(fù)雜，大數(shù)據(jù)很難由單臺計算機處理，須采用分布式計算架構(gòu)，依賴云計算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫、云存儲和/或虛擬化技術(shù)[7]。

進入大數(shù)據(jù)時代，國家高度重視數(shù)據(jù)共享工作。為進一步加強和規(guī)范科學(xué)數(shù)據(jù)管理，以保障科學(xué)數(shù)據(jù)安全，提高開放共享水平，更好支撐國家科技創(chuàng)新、經(jīng)濟社會發(fā)展和國家安全[8]，國務(wù)院于2018 年3 月印發(fā)施行了我國首部針對科學(xué)數(shù)據(jù)管理與共享的法律規(guī)范《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》（國辦發(fā)〔2018〕17 號），明確提出了“分級管理、安全可控、充分利用”的原則；2019 年2 月，中國科學(xué)院在落實國家《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》的基礎(chǔ)上，印發(fā)了《中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)管理與開放共享辦法（試行）》（科發(fā)辦字〔2019〕11 號）[9]；2019 年6 月，科技部和有關(guān)部門在前期工作的基礎(chǔ)上，組建了20 個國家科學(xué)數(shù)據(jù)中心；2022 年12 月19 日，《中共中央 國務(wù)院關(guān)于構(gòu)建數(shù)據(jù)基礎(chǔ)制度更好發(fā)揮數(shù)據(jù)要素作用的意見》（即“數(shù)據(jù)二十條”）[10]對外公布。

湖泊是由湖盆、湖水和水中所含物質(zhì)以及水生生物組成的自然綜合體，是組成地球表層系統(tǒng)的重要單元之一，是包括大氣圈、生物圈、巖石圈、陸地水圈等在內(nèi)的地球表層各圈層相互作用的聯(lián)結(jié)點，是流域生物地球化學(xué)要素循環(huán)的中心樞紐和物質(zhì)能量的匯，是流域生態(tài)環(huán)境變化的指示器[11]；湖泊生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應(yīng)顯著。湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)作為支撐國家科技創(chuàng)新和經(jīng)濟社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源之一，湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)采集能力也隨著我國科技創(chuàng)新能力和投入不斷增強而持續(xù)提升，具有大數(shù)據(jù)5V 的顯著特征，大數(shù)據(jù)為湖泊科學(xué)研究提供了一種新途徑、一個新思路。湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)共享逐漸成為我國國家科技創(chuàng)新體系建設(shè)的重要內(nèi)容，也是大數(shù)據(jù)時代科技創(chuàng)新和經(jīng)濟社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

1 湖泊數(shù)據(jù)生產(chǎn)渠道

科學(xué)數(shù)據(jù)作為科技創(chuàng)新的基石，湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)驅(qū)動湖泊科學(xué)研究的創(chuàng)新，而湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)主要來源于野外考察調(diào)查，數(shù)據(jù)獲取費時費力，長時間序列的觀測數(shù)據(jù)獲取主要依賴于固定的野外觀測站點，特別是進入國家序列的野外科學(xué)研究觀測臺站（太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（“太湖站”）、東湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（“東湖站”）、梁子湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（“梁子湖站”）、洞庭湖湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（“洞庭湖站”）、興凱湖湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（“興凱湖站”）、鄱陽湖湖泊濕地綜合研究站（“鄱陽湖站”）），能夠穩(wěn)定、持續(xù)開展監(jiān)測任務(wù)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了不同程度的開放共享。其中太湖站、東湖站、梁子湖站通過國家生態(tài)系統(tǒng)觀測研究網(wǎng)絡(luò)科技資源服務(wù)系統(tǒng)（http://www.cnern.org.cn/）共享了2004–2016 年的常規(guī)站點監(jiān)測數(shù)據(jù)，共享的數(shù)據(jù)類型包括了氣象、湖泊浮游植物、湖泊底棲動物、湖泊大型水生植物、湖泊微生物、湖泊浮游植物葉綠素、湖泊浮游植物初級生產(chǎn)力、湖泊水物理、湖泊水化學(xué)、湖泊沉積物等數(shù)據(jù)資源。共享方式以協(xié)議共享為主，即需要用戶提出申請野外臺站進行審批同意后數(shù)據(jù)方可下載使用，部分氣象數(shù)據(jù)可直接下載使用。洞庭湖站、興凱湖站以及鄱陽湖站通過國家生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.nesdc.org.cn/）發(fā)布了洞庭湖2012–2016 年洲灘土壤元素含量、南荻生態(tài)系統(tǒng)通量和常規(guī)氣象數(shù)據(jù)，興凱湖2011–2018 年水體物理和化學(xué)指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)以及“浮毯”沼澤植物組成動態(tài)數(shù)據(jù)，鄱陽湖2013–2018 年水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)以及水體富營養(yǎng)化指標(biāo)空間分布數(shù)據(jù)，共享方式為直接下載。

目前，我國上述6 個國家級野外觀測臺站的數(shù)據(jù)開放程度最高，但數(shù)據(jù)共享的時效也不同程度地存在滯后。據(jù)不完全統(tǒng)計，其他我國水域野外科學(xué)觀測站點還有：撫仙湖高原深水湖泊研究站（中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所）、呼倫湖生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站（中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所）、天目湖流域生態(tài)觀測研究站（中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所）、博斯騰湖濕地生態(tài)系統(tǒng)觀測點（中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所）、青海湖高原湖泊濕地生態(tài)環(huán)境科學(xué)觀測野外臺站（中國科學(xué)院水生生物研究所）、南水北調(diào)東線湖泊生態(tài)系統(tǒng)湖北省野外科學(xué)觀測研究站（中國科學(xué)院水生生物研究所）、三峽水庫香溪河生態(tài)系統(tǒng)實驗站（中國科學(xué)院水生生物研究所）、查干湖生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站（中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）、洪湖濕地生態(tài)系統(tǒng)湖北省野外科學(xué)觀測研究站（中國科學(xué)院測量與地球物理研究所）、紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)研究站（中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所）、滇池湖泊生態(tài)系統(tǒng)云南省野外觀測研究站（昆明市滇池高原湖泊研究院）、內(nèi)蒙古烏梁素海濕地生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)）、華北淺水湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)野外科學(xué)觀測研究站（河北大學(xué)）、丹江口濕地生態(tài)系統(tǒng)野外科學(xué)觀測研究站（中國科學(xué)院武漢植物園）等。這些臺站所積累的科學(xué)觀測數(shù)據(jù)暫未對外提供公開開放共享。

除了野外科學(xué)研究觀測臺站外，湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)的積累還來源于大量的科研項目的觀測數(shù)據(jù)、調(diào)查數(shù)據(jù)、實驗數(shù)據(jù)以及計算模擬分析數(shù)據(jù)等[12]，科研項目類型包括國家重點研發(fā)計劃、國家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項、國家重大專項“水體污染控制與治理科技重大專項（水專項）”、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973 計劃）、國家自然科學(xué)基金等項目。

由于受到人力、物力、財力、天氣和水文條件的限制，常規(guī)人工監(jiān)測難以進行長時間追蹤和監(jiān)測，只能了解監(jiān)測斷面上的水質(zhì)或水環(huán)境狀況。盡管這些數(shù)據(jù)具有局部和典型樣點的代表意義，但對于整個水體而言，數(shù)據(jù)的代表性并不充分，無法滿足實時、大尺度的監(jiān)測評價需求[13]。遙感技術(shù)具有大范圍、快速實時、周期性的特點，彌補了傳統(tǒng)人工觀測手段的不足，被廣泛應(yīng)用于湖泊水體邊界、藻類水華、水生植被以及水質(zhì)衛(wèi)星遙感監(jiān)測產(chǎn)品的生產(chǎn)[14]。目前基于衛(wèi)星遙感手段生產(chǎn)典型的、廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)集/庫主要有：（1）覆蓋全球140 萬個表面積至少為10 公頃湖泊或水庫矢量邊界的HydroLAKES 數(shù)據(jù)庫[15]；（2）1984–2019 年間全球340 萬個面積≥0.03 km2的全球湖泊邊界數(shù)據(jù)集GLAKES[16]；（3）全球面積大于0.1 km2的248 243 個湖泊（面積總量占全球湖泊面積的57.1%）的藻華爆發(fā)頻率及爆發(fā)面積數(shù)據(jù)集[17]；（4）全球10 km2以上約14 700 個自然湖泊2003–2020 年水位-水量變化的空間分布數(shù)據(jù)集[18]；（5）全國1 km2以上2660 個湖泊近四十年（1986–2020）長時序的透明度數(shù)據(jù)集[19]。

除此以外，國際上對觀測數(shù)據(jù)的管理與共享，建立了許多部門和行業(yè)數(shù)據(jù)中心來為公眾提供數(shù)據(jù)共享[20]。如世界數(shù)據(jù)中心（World Data Center，WDC）、地球觀測組織（Group on Earth Observations，GEO）、全球陸地觀測系統(tǒng)（Earth observation system，GTOS）、地球觀測數(shù)據(jù)網(wǎng)（The Canadian Earth Observation Network，GeoNET）、世界溫室氣體數(shù)據(jù)中心（World Data Centre for Greenhouse Gases，WDCGG）、德國遙感數(shù)據(jù)中心（the German Remote Sensing Data Center，DFD），旨在促進與推動國際科學(xué)數(shù)據(jù)的共享。

2 湖泊數(shù)據(jù)類型及格式

湖泊科學(xué)是一門研究地球表層系統(tǒng)重要單元的交叉學(xué)科[21]，湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)覆蓋的學(xué)科范圍廣，包括了自然地理、水物理、水化學(xué)、水文學(xué)、氣象學(xué)、沉積學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)等多個學(xué)科方向。數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)格式復(fù)雜多樣，既有觀測類表格文本型數(shù)據(jù)、空間矢量柵格數(shù)據(jù)，也包含了特定觀測儀器產(chǎn)生的特定格式，數(shù)據(jù)格式涵蓋了xls、txt、doc、shp、tif、hdf、img 等（表1）。

表1 湖泊數(shù)據(jù)類型Table 1 Types of lake data

面對多源異構(gòu)、復(fù)雜多樣的湖泊數(shù)據(jù)，其整編需要建立一套標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范體系。為提高野外調(diào)查數(shù)據(jù)的規(guī)范性，保障監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量，使調(diào)查數(shù)據(jù)具有可比性，編著了《湖泊調(diào)查技術(shù)規(guī)程》[22]（2015），對湖泊調(diào)查、樣品采集、分析測試方法進行了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的統(tǒng)一，包括湖泊水質(zhì)調(diào)查規(guī)程、湖泊水量調(diào)查規(guī)程、湖泊生物資源調(diào)查規(guī)程、湖泊沉積物量調(diào)查規(guī)程、湖泊沉積物質(zhì)量調(diào)查規(guī)程、湖泊衛(wèi)星遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)程以及湖泊數(shù)據(jù)整編技術(shù)規(guī)程。在湖泊數(shù)據(jù)的整編方面，對湖泊編碼的規(guī)范、湖泊數(shù)據(jù)加工處理的規(guī)范，以及湖泊水質(zhì)、水量、生物資源、沉積物、衛(wèi)星遙感監(jiān)測等各類數(shù)據(jù)的集成、加工、整編、入庫進行了統(tǒng)一的規(guī)定。

中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所是我國唯一以湖泊–流域為研究對象的國家級科研機構(gòu)，通過對湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)的加工整理，構(gòu)建了湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)分類體系，以此為基礎(chǔ)建設(shè)了中國湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)庫（http://www.lakesci.csdb.cn/）、湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺（http://lake.geodata.cn/）。

3 湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)的共享現(xiàn)狀

目前，在全球科學(xué)家的共同努力下，湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)的開放共享已初具規(guī)模：（1）世界湖泊網(wǎng)：世界湖泊網(wǎng)（http://www.worldlakes.org/）[23]是1998 年建立的美國非營利組織，共享世界8000 多個湖泊的位置、海拔、深度、水量等信息；（2）WDS（World Data System）成員PANGAEA：PANGEA[24]是世界數(shù)據(jù)中心WDS 的成員，收集、發(fā)布、共享和出版地球和環(huán)境領(lǐng)域科學(xué)數(shù)據(jù)，共收錄了800 個湖泊和河流相關(guān)數(shù)據(jù)集；（3）中國湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)庫（http://www.lakesci.csdb.cn）[25]：由中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所建設(shè)，發(fā)布了全國1 km2以上2693 個湖泊空間位置、大小、形狀以及湖泊相關(guān)的水系、流域信息、典型湖泊的水質(zhì)觀測、藍藻水華監(jiān)測數(shù)據(jù)；（4）湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺（http://lake.geodata.cn）[26]：國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心的湖泊–流域分中心，面向湖泊科學(xué)領(lǐng)域收集、整編、發(fā)布和共享數(shù)據(jù)，目前收集國內(nèi)湖泊科學(xué)領(lǐng)域約60%數(shù)據(jù)，發(fā)布數(shù)據(jù)集891 個，數(shù)據(jù)資源量累計30 TB；（5）中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所科學(xué)數(shù)據(jù)中心：中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://data.niglas.ac.cn）[27]是中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)中心，收集研究所科研項目和論文關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，目前已發(fā)布數(shù)據(jù)集568 個，數(shù)據(jù)資源量約10 TB。另外，國家生態(tài)系統(tǒng)觀測網(wǎng)絡(luò)（http://cnern.ac.cn/index.action）也發(fā)布了部分湖泊觀測數(shù)據(jù)。

BIM技術(shù)能夠提高成本核算的速度：數(shù)據(jù)分析速度較快，匯總能力較強，工作效率較高。BIM技術(shù)能夠增強成本核算的準(zhǔn)確性，采用先進技術(shù)進行成本核算，減少成功核算過程中的失誤（見圖30）。

4 湖泊數(shù)據(jù)共享的路徑和方法

為進一步加強科學(xué)數(shù)據(jù)管理，保障科學(xué)數(shù)據(jù)安全，提高科學(xué)數(shù)據(jù)開放共享水平[8]，2018 年，科技部和財政部共同研究制定了《國家科技資源共享服務(wù)平臺管理辦法》[28]，隨后國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》[8]（國辦發(fā)[2018] 17 號）。為落實上述兩個《辦法》，科技部與財政部以“完善科技資源共享服務(wù)體系，推動科技資源向社會開放共享”為建設(shè)目標(biāo)，于2019 年在原有的國家科技資源共享服務(wù)平臺基礎(chǔ)上進行優(yōu)化調(diào)整，建設(shè)了包含高能物理、基因組、對地觀測、地球系統(tǒng)、人口健康、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、氣象、海洋等在內(nèi)的20 個國家科學(xué)數(shù)據(jù)中心[29]。中國科學(xué)院為落實國家《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》，為了進一步加強中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)管理，保障科學(xué)數(shù)據(jù)安全，提高科學(xué)數(shù)據(jù)開放共享水平，于2019 年2 月印發(fā)了《中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)管理與開放共享辦法（試行）》[9]，提出了科研項目數(shù)據(jù)匯交的要求，加強科研論文關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)匯交管理，明確科學(xué)數(shù)據(jù)開放共享的原則和主體責(zé)任，并隨之開展了中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)中心體系建設(shè)，由1 個總中心、18 個學(xué)科中心和12 個所級中心三類組成，實現(xiàn)中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)的常態(tài)化、規(guī)范化匯聚管理與安全開放共享。2021 年，又印發(fā)了《中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)中心管理暫行辦法》（科發(fā)辦字[2021]61 號），并發(fā)布《中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)工作要點》[30]。國家相關(guān)部門和中國科學(xué)院對科學(xué)數(shù)據(jù)管理與共享空前重視。

為保障國家科學(xué)數(shù)據(jù)安全，防止數(shù)據(jù)流失，把我國的關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)“牢牢掌握在手中”，國家層面針對重大項目制定了系列數(shù)據(jù)匯交管理辦法[31]。早在2008 年，科技部就頒布了《國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃資源環(huán)境領(lǐng)域項目數(shù)據(jù)匯交暫行辦法》，啟動了“973”計劃資源環(huán)境領(lǐng)域項目數(shù)據(jù)匯交工作，實現(xiàn)了已結(jié)題的103 項“973”計劃資源環(huán)境領(lǐng)域項目數(shù)據(jù)匯交清單發(fā)布[32]，其中包含湖泊科學(xué)相關(guān)的項目6 項，共匯交數(shù)據(jù)集285 個[33]。2014 年5 月，科技部發(fā)布了《科技基礎(chǔ)性工作專項項目科學(xué)數(shù)據(jù)匯交管理辦法（試行）》[34]；截至2019 年底，已完成1999–2015 年結(jié)題驗收的科技基礎(chǔ)性工作專項項目的數(shù)據(jù)匯交，共計331 項，占所有立項項目的76.1%，對外發(fā)布共享的湖泊科學(xué)相關(guān)的科技基礎(chǔ)工作專項項目6 項[35]，共匯交64 個數(shù)據(jù)集。2017 年5 月，科技部印發(fā)《國家重點研發(fā)計劃管理暫行辦法》[36]。2019 年12 月，科技部辦公廳印發(fā)《科技計劃項目科學(xué)數(shù)據(jù)匯交工作方案（試行）》（國科辦基〔2019〕104 號），明確了科學(xué)數(shù)據(jù)匯交原則、關(guān)聯(lián)主體與職責(zé)、主要內(nèi)容與流程，加快推進科技計劃項目科學(xué)數(shù)據(jù)匯交。中國科學(xué)院為進一步優(yōu)化和完善中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的管理，促進重大成果產(chǎn)出，2022 年9 月，中國科學(xué)院在國家相關(guān)法規(guī)、辦法的基礎(chǔ)上，結(jié)合先導(dǎo)專項實際情況，印發(fā)了《中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項科學(xué)數(shù)據(jù)匯交管理實施細(xì)則（試行）》（科發(fā)規(guī)字〔2022〕47 號）[37]，指導(dǎo)先導(dǎo)專項有效、保質(zhì)地完成數(shù)據(jù)匯交工作，使中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)作為國家戰(zhàn)略性資源得以安全保存和利用。

為加強和規(guī)范科學(xué)數(shù)據(jù)管理，保障科學(xué)數(shù)據(jù)的安全，防止數(shù)據(jù)資源流失，中國科學(xué)院還將目光投向了期刊論文關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。2021 年，中國科學(xué)院傳播局印發(fā)《中國科學(xué)院科學(xué)傳播局關(guān)于進一步加強和規(guī)范論文關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)管理的通知》（傳播字〔2021〕2 號）；2022 年印發(fā)《中國科學(xué)院科學(xué)傳播局關(guān)于從嚴(yán)監(jiān)管論文關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)匯交工作的通知》（傳播字〔2022〕3 號），從嚴(yán)監(jiān)管論文關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)匯交工作，開展院內(nèi)論文關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的匯交工作。此項舉措保障了院內(nèi)科研論文關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的匯交共享。

在湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)的共享路徑與方法上，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)中心（以下簡稱“數(shù)據(jù)中心”），致力于湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)的收集、集成、整編、加工整理與共享。為促進湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)的共享，節(jié)約項目經(jīng)費使用，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所制定了研究所內(nèi)數(shù)據(jù)購買報銷制度。截至目前，此項措施收集積累衛(wèi)星遙感影像、土地利用、社會經(jīng)濟、水文氣象、水質(zhì)等數(shù)據(jù)量共81 GB。購買的數(shù)據(jù)面向所內(nèi)人員免費開放共享，此項舉措節(jié)約了科研人員的大量科研經(jīng)費。此外，數(shù)據(jù)中心制定了所內(nèi)自主設(shè)立課題數(shù)據(jù)匯交制度，鼓勵研究所自主設(shè)立課題的項目數(shù)據(jù)匯交。數(shù)據(jù)中心制定了系列的規(guī)章制度來保障中心的可持續(xù)運行，在共享服務(wù)方面，采取數(shù)據(jù)分級分類共享策略。

數(shù)據(jù)中心以湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺為依托，整合的數(shù)據(jù)資源按照數(shù)據(jù)類型、共享權(quán)限等劃分等級，依據(jù)一定的共享策略提供共享服務(wù)，采取相應(yīng)的服務(wù)模式保證服務(wù)質(zhì)量，使共享資源的服務(wù)長期穩(wěn)定運行（圖1）。

圖1 我國湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)共享路徑和方法Figure 1 Shared strategies and methodologies of lake science data

（1）共享權(quán)限分級

湖泊科學(xué)共享權(quán)限分級形式包括數(shù)據(jù)密級分級共享、用戶積分共享以及數(shù)據(jù)提供者審核共享三種形式。

①按照數(shù)據(jù)密級分級共享：劃分為秘密數(shù)據(jù)、次密數(shù)據(jù)和公開數(shù)據(jù)。

③數(shù)據(jù)提供者審核共享：數(shù)據(jù)提供者向平臺匯交數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)申請者在數(shù)據(jù)共享使用時，需要提出申請，數(shù)據(jù)提供者同意后，平臺可向申請者發(fā)放數(shù)據(jù)，提供共享服務(wù)。

（2）服務(wù)流程

湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)共享的服務(wù)流程有以下幾種模式：①離線服務(wù)共享；②在線服務(wù)的數(shù)據(jù)密級和積分策略共享；③在線服務(wù)的數(shù)據(jù)提供者審批共享。

①離線服務(wù)共享：用戶離線填寫數(shù)據(jù)使用申請，通過離線的形式郵寄到數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心服務(wù)人員受理，根據(jù)用戶申請的數(shù)據(jù)范圍和類型來判斷分發(fā)數(shù)據(jù)的方式。如果申請的數(shù)據(jù)是公共類型的數(shù)據(jù)，則采用離線的方式，通過郵寄等分發(fā)給用戶；如果該數(shù)據(jù)的使用需要獲取數(shù)據(jù)擁有者的同意，則由平臺服務(wù)人員聯(lián)系數(shù)據(jù)擁有者，咨詢數(shù)據(jù)擁有者意見，征得同意后，采用離線的方式和用戶簽署數(shù)據(jù)保密協(xié)議，平臺服務(wù)人員收到數(shù)據(jù)申請者簽署后的保密協(xié)議后，再將數(shù)據(jù)離線分發(fā)給用戶；如果數(shù)據(jù)屬于密級數(shù)據(jù)，則和用戶離線簽署數(shù)據(jù)保密協(xié)議，按照國家密級數(shù)據(jù)使用的相關(guān)規(guī)定，指導(dǎo)用戶使用。

②數(shù)據(jù)密級和積分策略共享：數(shù)據(jù)用戶提出數(shù)據(jù)使用申請，數(shù)據(jù)中心收到使用申請后，根據(jù)數(shù)據(jù)的可公開性進行審核，公開共享數(shù)據(jù)可通過國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心湖泊–流域分中心（http://lake.geodata.cn）或中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://lake.data.ac.cn）進行申請獲?。蝗羰欠枪_數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心判斷根據(jù)用戶積分情況進行審核。

③數(shù)據(jù)提供者審批共享：對該類共享條件的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心將湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)的審核權(quán)限轉(zhuǎn)交至數(shù)據(jù)提供者，根據(jù)數(shù)據(jù)提供者的審核意見來提供數(shù)據(jù)。

通過這3 種共享服務(wù)方式，保障了密級數(shù)據(jù)資源的安全、數(shù)據(jù)提供者的知識產(chǎn)權(quán)以及處理權(quán)，使數(shù)據(jù)申請者最大程度獲益，同時也激勵數(shù)據(jù)申請者轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)提供者，擴大數(shù)據(jù)資源積累。

（3）質(zhì)量控制

湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)，遵守“FAIR”原則，即可發(fā)現(xiàn)（Findable）、可訪問（Accessible）、可互操作（Interoperable）和可重復(fù)（Reproducible）。共享數(shù)據(jù)的質(zhì)量，采取一體化流程進行質(zhì)控，貫穿整個數(shù)據(jù)生命周期。原始數(shù)據(jù)知識產(chǎn)權(quán)歸屬數(shù)據(jù)提供者，原始數(shù)據(jù)質(zhì)量由數(shù)據(jù)提供者負(fù)責(zé)。數(shù)據(jù)中心在數(shù)據(jù)發(fā)布共享的過程中，數(shù)據(jù)進行二次校驗。第一次由數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)進行質(zhì)量校驗，發(fā)現(xiàn)異常值和數(shù)據(jù)生產(chǎn)者進行確認(rèn)；第二次發(fā)布數(shù)據(jù)前邀請業(yè)內(nèi)專家對數(shù)據(jù)質(zhì)量把關(guān)，對存在問題的數(shù)據(jù)反饋給數(shù)據(jù)生產(chǎn)者進行修改校正。共享發(fā)布的過程中，數(shù)據(jù)質(zhì)量采取“五位一體”的原則，即每個發(fā)布的數(shù)據(jù)集要具有數(shù)據(jù)說明文檔、數(shù)據(jù)縮略圖、元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)樣例，以及數(shù)據(jù)實體。

（4）共享成效

數(shù)據(jù)中心自2011 年至2023 年9 月以來，通過上述的共享方式與共享流程，面向國內(nèi)外用戶共提供了12 941 次共享服務(wù)（圖2），開展典型服務(wù)82 項，專題服務(wù)92 項；服務(wù)各類科研項目3640項，其中國家重大項目1035 項，國家自然科學(xué)基金1343 項，省部級項目與國際合作項目1262 項；支撐發(fā)表SCI/EI 等各類論文共1788 篇，支撐授權(quán)軟著49 項，發(fā)明專利37 項，共享成效顯著。

圖2 數(shù)據(jù)中心2011–2023 年日常服務(wù)情況Figure 2 Daily shared-service of data center from 2011 to 2023

5 中國湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)共享保障

國務(wù)院辦公廳在2018 年3 月17 日印發(fā)了《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》，其目的就是為了進一步規(guī)范科學(xué)數(shù)據(jù)管理，提高科學(xué)數(shù)據(jù)共享的水平[8]。對促進科學(xué)數(shù)據(jù)共享工作具有開創(chuàng)性意義；2019 年2 月，中國科學(xué)院在此基礎(chǔ)之上印發(fā)了《中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)管理與開放共享辦法（試行）》，為科學(xué)數(shù)據(jù)開放共享提供規(guī)范制度的同時，也對科學(xué)數(shù)據(jù)安全進行保護，加強科學(xué)數(shù)據(jù)管理，是中國科學(xué)院實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的重要舉措[9]。

中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所為保障湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)的共享與使用，制定了系列的規(guī)章制度，包括《湖泊數(shù)據(jù)整編規(guī)程》《中國湖泊沉積物底質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)整編技術(shù)規(guī)程》《中國湖泊衛(wèi)星遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)程》《湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)規(guī)范V1.0》《湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)整編技術(shù)規(guī)范V1.0》《湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范（試行稿）》和《湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)整合集成方案》。制定了一系列數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)共享的規(guī)范制度：《中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法（試行）》《湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)共享條例》《湖泊–流域數(shù)據(jù)共享平臺數(shù)據(jù)共享積分政策（試行）》《湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)保密協(xié)議》《湖泊–流域科學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)讓保密協(xié)議》《中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所科研項目數(shù)據(jù)匯交管理辦法》和《中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所期刊論文數(shù)據(jù)匯交方案》。

6 湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)共享存在的問題

中國湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)資源數(shù)據(jù)共享服務(wù)雖取得了一定的成效，但是仍然存在一些問題和困難：①國內(nèi)從事湖泊科學(xué)研究機構(gòu)眾多，湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)資源分散，不同單位（大學(xué)、科研院所、政府事業(yè)單位）、不同部門（院系、處室）、不同科研團隊、不同臺站，信息孤島以及數(shù)據(jù)壁壘問題，難以短時間內(nèi)容消除；②有價值的核心科學(xué)數(shù)據(jù)資源大多掌握在科研人員手中，這些數(shù)據(jù)是科研人員的核心競爭力，導(dǎo)致共享意愿不強烈；③在饋贈數(shù)據(jù)提供者方面，目前主要以論文標(biāo)注、致謝等方式，導(dǎo)致了推廣及傳播效果不是很顯著。

7 展望

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，信息化已進入了新階段，數(shù)據(jù)密集型科研已經(jīng)成為大數(shù)據(jù)時代科學(xué)發(fā)展的新模式，科學(xué)數(shù)據(jù)開放共享已成科技界的普遍共識[38]。黨中央、國務(wù)院高度重視數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展，“推動大數(shù)據(jù)技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、構(gòu)建以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素的數(shù)字經(jīng)濟、運用大數(shù)據(jù)提升國家治理現(xiàn)代化水平、運用大數(shù)據(jù)促進保障和改善民生、切實保障國家數(shù)據(jù)安全”的戰(zhàn)略，是我國構(gòu)筑大數(shù)據(jù)時代國家綜合競爭新優(yōu)勢的必由之路。未來很長的一段時間內(nèi)，湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)共享要在下面幾個方面持續(xù)發(fā)展：

（1）成立湖泊數(shù)據(jù)共享聯(lián)盟，建立同盟機制，最大限度地聚合湖泊學(xué)科數(shù)據(jù)資源，建立長時間序列的、要素信息完整的數(shù)據(jù)集；確立湖泊科學(xué)數(shù)據(jù)資產(chǎn)地位、定量價值地位，打破行業(yè)、部門之間的數(shù)據(jù)壁壘，助力湖泊數(shù)據(jù)融入應(yīng)用場景，釋放湖泊數(shù)據(jù)資源真正價值；

（2）構(gòu)建集成由數(shù)據(jù)資源、開源平臺、API、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)挖掘與分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用等板塊構(gòu)成的湖泊大數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)；持續(xù)構(gòu)建可伸縮的湖泊生態(tài)環(huán)境治理保護的計算體系結(jié)構(gòu)，提高湖泊數(shù)據(jù)處理和再分析能力；建立完善的湖泊數(shù)據(jù)安全機制，實現(xiàn)湖泊數(shù)據(jù)要素安全流通，釋放科學(xué)數(shù)據(jù)資源價值。

（3）國家層面，大力推進數(shù)據(jù)共享事業(yè)的發(fā)展，形成數(shù)據(jù)共享的濃厚氛圍和利劍行動，推進人大立法，制定實施《中華人民共和國數(shù)據(jù)共享法》。

致 謝

本研究得到中國科學(xué)院“十四五”網(wǎng)絡(luò)安全和信息化專項（CAS-WX2022SDC-SJ05，CASWX2021SF-0306）資助。

作者分工職責(zé)

馬榮華（1972—），男，山東臨沂人，研究員，研究方向湖泊環(huán)境遙感與數(shù)據(jù)共享。主要承擔(dān)工作：論文框架構(gòu)建、主體撰寫以及文章校驗。

許金朵（1982—），女，江蘇徐州人，高級工程師，研究方向數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)共享。主要承擔(dān)工作：文章修改與校對。

侯渲（1998—），男，甘肅天水人，工程師，研究方向數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)共享。主要承擔(dān)工作：負(fù)責(zé)相關(guān)規(guī)章制度的整理與校對。

王貞（1983—），女，河南安陽人，工程師，研究方向湖泊水文。主要承擔(dān)工作：文章的修改與校對。