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生态系统长期观测数据产品化及标准规范建设

产出机构: 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室
提交机构: 中国科学技术信息研究所
产出日期: 2021-09-25   
发布日期: 2021-12-15   
作者:

 

摘要: 

生态系统长期观测(Long-term Observation for Ecosystem,EcoLTO)是开展生态系统演变规律及生态系统对全球变化响应和适应等生态学研究的重要支撑手段,开展高质量监测、获取高质量数据、进行高效数据管理,提供优 质数据共享服务是EcoLTO 的使命和目标。从“统一监测”“统一数据管理”到“统一数据产品管理”是实现EcoLTO 数据 管理目标所经历的3个循环上升阶段。本文提出EcoLTO产品化思想和EcoLTO数据产品概念,介绍具有自主知识产权 的EcoLTO 数据产品标准规范的概要组成,以及标准规范在中国生态系统研究网络(CERN)数据中心和国家生态科学数 据中心(NESDC)“生态网络云”系统的产品存储库中的应用效果。实践证明标准规范具有可行性,可为我国相关行业、 机构开展数据全生命周期中数据质量控制、数据产品开发及体系建立、数据管理及共享提供重要依据和参考。

关键字: 生态系统;生态系统长期观测;长期观测;数据产品;产品化;标准规范;中国生态系统研究网络;国;家生态科学数据中心

一、研究背景

生态系统长期观测(Long term observation for ecosystem,简称EcoLTO)是指按统一规范对主要农田、森林、草地、荒漠、沼泽、湖泊和海湾生态系统的主要环境因子和生物群落及其基本生态过程进行长期监测,定期提供主要类型生态系统的动态信息。开展高质量EcoLTO监测、获取高质量数据、进行高效数据管理和优质数据共享服务是中国生态系统研究网络(CERN)的使命和目标。

EcoLTO数据具有多样性、复杂性、专业性、长期性、继承性、公益性以及责任主体分离性等特点,在合理的标准规范指导下,CERN各方主体建立合理的数据合作治理关系对于数据规范化管理与共享至关重要。

自CERN建立起,历经“统一监测”、“统一数据管理”阶段,2015年前基于统一数据库开展数据开放共享,在实践中发现这种共享方式有数据质量难控、不好使用的缺点。

2017年以来,CERN将EcoLTO数据以数据集专著形式,或以CERN 专题数据论文专辑形式进行出版,或鼓励相关人员多层次多角度挖掘数据、生产数据产品并予以发布出版,这些行动促进了数据质量提高,探索出数据库服务向数据产品服务转变的良好模式,也促进了CERN“统一数据管理”向“统一数据产品管理”的深化和转变。

鉴于以上所述,国家生态科学数据中心(NESDC)研究团队提出EcoLTO数据产品化思想,并决定系统性地开展数据产品标准规范研究工作。

二、研究过程

通过跟踪国内外相关领域的数据管理共享方法和经验,发现数据产品思想在国内外地理信息、卫星遥感观测数据等领域都早有应用,特别在生态系统长期观测& #40;EcoLTO& #41;数据产品化管理与共享方面,NESDC借鉴了美国NEON产品分级、产品生产、产品开放共享的先进方法,并总结多年来CERN自身管理与共享服务的实践,强烈意识到,在目前发展阶段CERN应重点加强数据管理向数据产品管理转化这一环节。虽然国内外很多组织开展了数据产品生产与发布的实践,但从理论上明确提出EcoLTO产品化思想、EcoLTO数据产品的概念及相应标准规范却并未见诸文献报道。

本文分析了EcoLTO数据产品化的可行性,例如支撑数据的确权和标识数字对象标识(如DOI)技术,以及国际通行的知识共享许可协议(即CC协议)的发展为数据产品化及建立数据产品开放共享的有序机制提供了良好的外部基础环境。本文首先明确提出了产品化的思想,把生产规范化的产品体系作为EcoLTO观测的最终成果出口,并用于数据共享。

在充分调研国内外相关数据产品标准的基础上,包括GB/T 25528—2010地理信息数据产品规范、 GB/T20533-2006生态科学数据元数据等相关标准,同时借鉴了NEON数据产品分级思想、产品管理方法,在整合研究、归纳分析的基础上,系统性地提出了EcoLTO数据产品的基本概念、标准规范框架。

三、研究结果

本文确立了产品化思想,提出了数据产品这一核心概念及数据产品标准规范框架。研制了“生态系统长期观测数据产品分类分级”(即规范一)、“生态系统长期观测数据产品规范” (即规范二)、“生态系统长期观测数据产品生产与质量控制” (即规范三)共3项标准规范。

规范一主要从生态系统过程与功能的长期观测指标出发,对数据产品进行三级分类;进一步结合长期观测指标的全生命周期的各级数据产品的生产加工过程进行分级,形成EcoLTO产品谱系,为制定产品生产计划提供指导。

规范二主要规定了EcoLTO产品的描述规范,定义了产品的概述信息、基本描述信息、实体数据文件结构和内容信息、场地信息、采集方法信息、数据处理与质量控制方法信息、质量信息、分发信息等方面的一套概念模式,是保证数据产品管理规范科学,实现数据产品可发现、可访问、可理解、可再利用的指导性技术文件。

规范三规定了生态系统长期观测数据处理和质量控制的一般要求、流程、内容和方法,同时指导开展质量评价,为提高产品数据质量提供技术指导。

研制的标准规范在国家生态网络云EcoCloud2.0系统建设过程中顺利应用,验证了其适用性和有效性。标准规范已经向中国信息协会科学数据专业委员会提出立项申请。

通过各项产品标准规范的研制和实施,基于产品标准规范开展EcoLTO产品化工作,有利于高效高质数据管理和数据共享服务。

四、建议与对策

产品化思想和产品标准规范的推行,可促进EcoLTO数据库的数据质量提升、集成整合、数据挖掘、规范化产品生产,将促使形成数量不断增长、价值不断提升的数据产品群,从而将EcoLTO数据资产价值最大化,实现从结构固定不变的数据库到内容丰富、灵活多样、动态扩展的产品库的转变。

面向出版与共享服务的EcoLTO数据产品有全球唯一标识(如DOI等),可支撑形成数据互联,且有助于数据生产者、使用者规范各自的行为,体现对知识产权的尊重,为形成更好的数据共享秩序、共享环境和文化提供技术支撑手段。

未来,通过进一步研究整合生态学领域的专业知识体系,利用数据标签、知识图谱等技术进行基于内容的产品库管理,可提供数据关联发现等智慧服务,实现数据服务向知识服务的提升,为宏系统生态学发展提供数据支撑。

本文介绍的EcoLTO数据产品化思想、EcoLTO数据产品概念及标准规范的内容和应用实践,可为我国正在开展监测体系构建与监测能力建设的相关部门或机构开展长期观测数据产品体系建设和数据产品开发提供技术依据和参考,为全面提升长期观测数据的管控与应用能力、发挥数据资产价值、促进生态观测数据管理与共享创新发展提供有益借鉴。

本文为《中国科技资源导刊》2021年第5期《 生态系统长期观测数据产品化及标准规范建设 》缩略版,全文见附件。