中图分类号:TP391.7 文献标识码:A DOI:10.3772/j.issn.1674-1544.2014.04.010 1 引言 现代地球科学(简称“地学”)研究正朝向“地球系统科学”的综合集成研究发展,其研究对象是复杂的非线性巨系统,更加强调圈层间的相互作用、学科间的交叉集成[1-3]。“未来地球计划”指出:全球变化研究及风险解决方案的设计,不但要靠自然科学,更需要社会科学,在全球可持续发展的框架下,由各个利益相关者共同协商、设计[4]。 因此,现代地学研究是典型的数据密集型研究,其关键和基础是根据地球系统研究中最重要的科学问题和切实可行的测量能力,获取关键变量的精确数据[5]。现代地学研究,比如全球环境变化研究,不仅需要长时空序列的基础数据,而且需要全球范围的集成性综合数据产品的支持[6]。 随着全球导航定位、遥感遥测技术、深部探测技术、物联网、互联网络等的发展,人类获取地球科学数据的能力得到了极大的提升。全球陆地观测系统(GTOS)、全球气候观测系统(GCOS)、全球海洋观测系统(GOOS)、全球地震监测网(GSN)、全球气溶胶监测网络(AERONET)、全球大气观测网络(GAW)等,为地球科学研究建立起了立体式的全球监测网络。特别是,随着智能手机、Web2.0、微博、微信等的兴起,以用户为核心的数据采集方式得到快速的发展。一个新的地理信息时代已经到来,人人都是传感器、志愿者,地理信息的使用者和贡献者[7-8]。相对于全球观测数据和社交网络数据的开放、共享,科学研究产生的数据共享情况并不理想。据《科学》2011年的调查显示:曾经向同事要过已发表论文的相关数据的科研人员占96.3%,但只有76.4%的科研人员从同事处得到了数据;当问到有足够的经费支持实验室或研究团队进行数据长期保管时,只有8.8%的科研人员回答足够,10.9%回答有但不足,而80.3%则回答没有经费支持[9]。由此可见,现代地学研究首先必须要解决数据共享的问题。实际上,建设全球变化与地球系统研究的数据、信息系统,推动区域和全球数据共享几乎都是各国际科学团体的一项重要任务[5],并且逐渐向集成数据、模型、计算等科技资源一体化共享的科研信息化环境发展[10]。 本文在总结国内外地学数据共享发展现状的基础上,剖析当前地学数据共享存在的主要问题,并研究相应的发展对策。 2 地学数据国内外共享现状 地学数据是与地球参考空间(二维或三维)位置有关的、表达与地理客观世界中各种实体和过程状态属性的数据,具有来源多样、分散异构和多种尺度的特征[11]。地学数据共享问题已经引起国内外学术界、政府部门、国际组织等的广泛关注,在一系列国际计划、国家行动、学术组织等的推动下,建立了各类数据中心和共享系统。 国际科学联合会(International Council for Science,ICSU)于1957年成立的世界数据中心(World Data Center,WDC),经过50多年的发展在全球建立了51个数据中心,分布在美国、欧洲、中国、日本和印度等国家和地区。2008年在第29届ICSU大会上WDC正式发展变革为世界数据系统(World Data System,WDS),进一步强调WDS向国际科学联合体和其他利益相关者提供长期的数据访问和数据服务,鼓励各国加强数据和信息工作,把专业的数据服务作为一项国家级的长期科学基础设施来重视和支持[12-13]。为了进一步促进全球地球观测数据的共享,2005年地球观测组织(Group on Earth Observations,GEO)成立,其目标是制定和实施全球地球综合观测系统(Global Earth Observation System of Systems,GEOSS)。目前,GEO已经有87个成员国和欧盟及61个参加组织[14]。国际山地中心作为兴都库什-喜马拉雅区域国际组织,自2006年开始积极推动该区域的山地空间数据共享,主持创建了兴都库什-喜马拉雅地区空间信息共享网络[15]。 美国国家航空航天局(NASA)20世纪80年代起就建立了分布式在线数据存档中心和地球观测系统数据信息系统(Earth Observing System Data and Information System,EOSDIS),负责地球观测系统数据的处理、再加工、保存管理和分发服务等[16]。同时构建了全球变化主目录(Global Change Master Directory,GCMD)[17],提供世界范围与全球变化研究相关的数据、服务和辅助(观测平台、仪器设备、项目、数据中心等)信息元数据描述,目前已经拥有2.9万个地球科学数据和服务的描述信息(http://gcmd.gsfc.nasa.gov/learn/index.html)。