国际全球变化研究的数据管理政策（二）
ＵＮＥＰ的《环境数据报告》是ＧＥＭＳ所有定期出版物中最为重要的，由１０个主要部分组成，即：环境污染、气候、资源、人口、酸沉降、人类健康、能源、、垃圾、自然灾害以及国际合作。其中每一部分都有一个简短的摘要,各种解释性曲线图表以及用表格表示的数据。由于《环境数据报告》主要是提供数据，则不是数据的解释，因此，ＧＥＭＳ又支持世界资源研究所编著出版了解释性的出版物——《世界资源》。该书包括了一系列有关主要环境问题的不同方面的长文章，并附有用表格表示的数据。该书也是每两年出版一次，与《环境数据报告》隔年交替出版。ＧＥＭＳ数据可供许多不同的人以不同的方式利用。当然，最重要的是可供团体用于分析和进一步研究，使环境管理者和政策制定者能重视环境评价，并能使这些数据得到更加广泛的利用。为此，ＧＥＭＳ于１９８８年筹建了“环境图书馆”，目的是编辑一些以通俗语言编写的出版物，既能被不具环境专业知识的人阅读和理解，又能提供比一般通俗读物更加详细的有关环境的见解。该“图书馆”已取得很大成功。现已出版了有关温室气体、臭氧层、非洲大象、Ｅｌ Ｎｉｏ现象、食品污染、淡水污染、城市空气污染、气候变化等主题的读物，今后，这类系列出版物将不断扩充，将涉及ＧＥＭＳ的全部研究主题。
全球资源信息数据库（ＧＲＩＤ）是ＧＥＭＳ的一个重要组成部分，建于１９８５年。目前，ＧＲＩＤ正为一个由各中心组成的全球性，这些中心都能利用机技术来处理环境数据并分析各环境变量之间的相互作用。因此，ＧＲＩＤ就是在监测、评价以及环境管理之间（特别是在国家水平上）架起的一座桥梁。
ＧＲＩＤ的长期目标包括三个方面：①增强全球性和区域性具地理坐标的环境数据集的可利用性和公开交换；②向联合国和各政府间机构提供先进的环境数据管理技术；③使世界上所有的国家都能利用与ＧＲＩＤ兼容的技术进行国家的环境评价和管理。
ＧＲＩＤ是以环境地理信息系统为基础的，而环境地理信息系统在大型计算机上可用来研究全球性的环境问题，在微型计算机上可用来研究国家级的甚至区域的环境问题。?
(3)全球大气观测系统(GAW)的数据管理
１９８９年６月世界气象组织（ＷＭＯ）执行委员会批准了建立全球大气观测（ＧＡＷ）系统的计划。目的是加强并协调ＷＭＯ开始于５０年代的由全球臭氧观测系统（ＧＯ?３ＯＳ）、本底大气污染监测网络（ＢＡＰＭｏＮ）及其它较小的测量网络分别进行的数据收集活动。通过可靠而系统的观测，获取有关大气中化学组分变化及相关物理特性的信息，以便进一步了解这些变化对环境和气候的影响以及对其进行调控的要求，使那些不良的环境趋势（如全球变暖、臭氧耗减、酸雨等）能得到减缓或制止。
ＧＡＷ系统的数据收集与管理由受过专门培训的人员，按照特定的标准，使用统一的仪器进行操作。这样有利于保证数据的质量。
数据存储活动由设在ＷＭＯ成员国的各ＷＭＯ数据中心承担。设在加拿大大气环境管理局的ＷＭＯ世界臭氧数据中心（ＷＯＤＣ）负责收集臭氧数据，并每２个月公布一次分析结果；设在美国ＮＯＡＡ的国家气候数据中心负责存储有关降水化学分析、悬浮颗粒物质和大气浑浊度的数据；设在俄罗斯的世界辐射数据中心负责收集太阳辐射数据；设在日本气象厅的ＷＭＯ世界温室气体数据中心（ＷＤＣＧＧ）负责收集除臭氧外全部大气气体的数据。此外，有些数据也存储在一些国家数据中心或国家项目的主持机构。有一些ＷＭＯ成员国负责提供中心实验室和培训条件。
在ＧＡＷ范围内已开始设立质量保证与科学活动中心（ＱＡ／ＳＡＣｓ）。这些中心将在确定ＧＡＷ测量数据的质量目标和质量保证标准方面发挥重要的作用，还将配合ＧＡＷ测量活动进行必要的培训。第一个ＱＡ／ＳＡＣ建在德国Ｇａｒｍｉｓｃｈ－Ｐａｒｔｅｎｋｉｒｃｈｅｎ的环境研究所，它将负责欧洲和非洲ＧＡＷ数据的质量保证与质量控制（ＱＡ／ＱＣ）。ＧＡＷ还将在美洲、亚洲和其它地区建立这样的中心。(4)全球气候观测系统(GCOS)的数据管理
气候变化是全球变化中的一个重要方面，它所涉及的问题会影响人类生活方式的许多方面。气候问题已列在国际议事日程的最前列，形成了大量创议的重点，包括政府部门和科学界的专题讨论会、代表大会、政治声明，以及社会发展研究报告。１９９２年各国政府首脑签字承诺的《联合国气候变化框架公约》就说明了气候变化问题的重要性。
在全球气候变化研究的支持保障方面，数据与信息系统和数据管理方法有着决定性的作用。全球气候研究需要大量的、各种类型与来源的、全球的、区域的和局部的数据，因此，要加强并扩大目前的气候数据管理计划，说明需存储哪些数据、确定数据的质量与可获取性、促进数据交换，这些都是非常重要的。
进行全球气候变化研究还必须重视对气候记录中不确定性的定量表示，要建立高质量的区域性和全球性基本气候数据集。在这一方面全球气候观测系统（ＧＣＯＳ）将与世界气候计划（ＷＣＰ）的数据部分紧密合作。
目前，差不多所有的气候数据与其它地面基础数据都是通过世界天气监测网ＷＷＷ的全球通信系统（ＧＴＳ）和卫星数据收集系统进行收集的。由于气候的描述必须兼有空间数据和非空间数据，其数据量要比目前在ＧＴＳ中流通的量大几个数量级。因此，需要改进ＧＴＳ收集附加分类数据的功能，或者建立一些辅助系统。
为获取卫星仪器观测数据，需利用地面配套设备。同样的设备可用来接收几个卫星的数据。因此，如果和其它研究或观测计划共用卫星与地面设备，则气候数据成本可有效降低。卫星数据与地面数据的合并通常可以提高其价值，而实时处理可以有助于控制成本。
以易获取形式进行长期的数据归档存储，对于气候变化研究具有决定性的意义。随着技术和模型的发展，需对长期数据集进行重新处理，因此必须要附有辅助数据或称作“元数据”（ｍｅｔａｄａｔａ），表明该数据处理或校验的情况以及质量控制评价、算法指示符等。对于大多数卫星仪器数据集来说，必须要含有足够的档案库存储器，以便能对原始仪器输出的地球物理参数进行重新计算，使修改后的数据成为有用的信息。
产生以空间为基础的气候数据的所需的总计算能力越来越大。要获取空间数据需要开发多信道技术和多种仪器协作测量的方法，建立质量控制方面的数值模型；还需要经常对全部原始数据进行重新处理，以便能不断更新校验记录或改进数据处理技术。
这些问题是ＧＣＯＳ将要解决的具有代表性的问题。为此，ＧＣＯＳ将以综合性基本数据目录、分布式数据中心、综合性国际联网功能、以及与国际数据标准相一致的开放式系统结构为基础，制定一个国际ＧＣＯＳ数据管理计划。在这项计划中，ＧＣＯＳ将充分利用ＩＣＳＵ世界数据中心系统来加强其实力。
(5)世界天气监测网(WWW)的数据管理
ＷＷＷ数据管理的目标是，将ＷＷＷ观测网络和通信系统连接成一个协调的全球系统，满足ＷＷＷ计划以及ＷＭＯ其它相关计划的需求。数据管理的任务是，协调有关ＷＭＯ数据交换标准编码和数据表示形式的制定与维护，管理并促进数据处理和操作软件的交换、协调分布式数据库系统的发展，进行气象数据的交换。?
ＷＷＷ系统提供的信息包括：?
①基础气象学、水文学、海洋学和其它相关的环境数据，以数值代码的形式存储，可供各方面利用。②天气分析、预警和预报数据，包括为一般目的和为各种专门活动（如农业、航运业、渔业、交通、水文、水管理、和业）提供的数据。③对由气象现象（特别是热带气旋）引起的自然灾害的预警报。ＷＷＷ的数据管理系统，按照开放式系统互连模式和国际标准化组织（ＩＳＯ）的有关标准，其最终目标是通过各种通信网络将管理方式和复杂程度不同的各种型号的计算机系统互连起来。现在，对气象数据的交换、归档和检索，都采用了二进制通过形式来表示数据的值，这就是向最终目标迈出了成功的第一步。ＷＷＷ数据管理系统可保证对ＷＷＷ数据进行有效的组合、交换和处理，帮助所有成员从观测系统和数值天气预报（ＮＭＰ）模式中获得最大的好处。通过有规则的管理，可改善数据质量并能使各成员更容易获取ＷＷＷ数据和产品，从而可提高ＷＭＯ数据工作效率，使其它ＷＭＯ计划也都能从ＷＷＷ基本系统中受益以支持其运行需要。１９９３年，ＷＭＯ征求了气候学专家们对数据的需求和意见，制定了ＷＭＯ分布式数据库（ＤＤＢ）计划，现已进入实施阶段。为了改善ＷＷＷ观测数据的质量，ＷＭＯ在各区域设立了数据质量指导中心，还编辑出版了《ＷＷＷ数据管理指南》，对ＷＷＷ系统数据管理的各个方面提供具体的指导。
(6)地球观测系统(EOS)计划的数据信息系统(DIS)
地球观测系统（ＥＯＳ——Ｅａｒｔｈ Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）计划是由美国宇航局（ＮＡＳＡ）发起，欧洲空间局（ＥＳＡ）、日本、加拿大等多国空间机构参与的大型国际计划，是近年来也是未来十年国际上最宏大的一项遥测地球计划，是一项跨世纪的长期计划。ＥＯＳ计划最初是为了参与美国全球变化研究计划（ＧＣＲＰ），以航天领域能作出贡献为其目的缘起的。从８０年代开始，ＮＡＳＡ一边准备与美国国家海洋大气管理局（ＮＯＡＡ）、ＥＳＡ、日本、加拿大的合作体制，一边致力于地球环境问题的研究，逐步推进而发展了ＥＯＳ计划。ＥＯＳ科学与任务需求工作组于１９８４年提出报告，ＥＯＳ科学指导委员会对报告进行了讨论，提出了现在的ＥＯＳ计划，并于１９８５年获得美国总统的明确支持，并把ＥＯＳ计划置于利用空间观测技术实施地球系统科学和全球变化研究的主要位置上，因此，ＥＯＳ计划与国际地圈生物圈计划（ＩＧＢＰ）、美国全球变化研究计划（ＧＣＲＰ）间的关系非常密切，起到相辅相成、互相支持的作用。
进入９０年代，在美国、欧空局、日本、加拿大等国的积极推进下，ＥＯＳ计划获得重要进展。随着ＥＯＳ数据信息系统（ＥＯＳ ＤＩＳ）的启动，以及今后几年一些大型平台的升空，ＥＯＳ计划的主计划大约从１９９７年左右开始。在这之前，各参与机构围绕全球环境变化、资源调查都在积极地推进ＥＯＳ计划的实施。目前，ＥＯＳ计划的目的已经明确，已构建好框架，学科研究课题及其优先领域也已拟定，卫星及其传感器研制和发射也已列入日程。
ＥＯＳ计划的一个主要目标是将依靠各研究组织及其合作增强ＥＯＳ数据的应用能力。以往的经验表明，只有通过一定的组织程序建立起来的信息系统才能更有效地发挥作用，而积极的用户参与是其程序中的重要一项。为了有效地支持ＥＯＳ科学研究，ＥＯＳ计划拟建立庞大的数据信息系统（ＥＯＳＤＩＳ）。ＥＯＳＤＩＳ已在１９９１财政年度随ＥＯＳ的重新启动而正式开始实施。初始任务是利用现有数据来支持已有的地球科学与应用数据系统，在适当时机将这些系统纳入ＥＯＳＤＩＳ网络，这一步骤靠给用户配置计算机设备来完成，积累一定经验之后，有关ＥＯＳＤＩＳ的处理、分发、建档等活动的试验性文件将产生并提供给研究团体检验。根据用户反馈意见，持续不断地改进原有系统。?
未来ＥＯＳＤＩＳ的功能如下：?
①ＥＯＳ极轨平台及其载荷的运营管制；平台的寿命是５年，ＥＯＳ的任务是１５年，因此要更换两次平台，在替换平台期间不能产生数据的间断现象。这是ＥＯＳＤＩＳ对数据信息系统的一个重要。②ＥＯＳ数据的处理和再加工；制作１－４级的数据产品，制作标准产品和特殊产品。③数据的保存、分发。④信息管理。⑤的建设。⑥数据算法的交换。
ＥＯＳ数据的使用和交换原则：
ＥＯＳ数据的使用者分为缔结了研究合同的用户、与ＥＯＳ运行有关的美国国家机构中的用户和其他考虑想将数据用于商业目的的用户三种。前两种用户享有使用ＥＯＳ数据的优先权。
由研究型设备得到的数据：①研究数据对于参加国的研究者来说，以不超过数据的复制和传输费用的价格提供；②为使其它国家的使用者也能在上述同样条件下获得数据，最好缔结研究合同；③经过处理的ＥＯＳ数据、研究结果、算法也可依照与提供原始数据相同的条件向其他研究者提供。
由业务型设备得到的数据：①ＥＯＳ计划的目的之一就是向任何数据使用者和任何使用目的的用户提供数据；②所有数据的取得和使用，必须经提供观测数据的机构的同意；③确立一种数据提供手段，使所有的机构对于任何申请者和任何数据都能以合理的价格保证提供；④任何研究型设备的提供机构在将来都可以把研究型设备变成业务设备。?
(7)全球陆地观测系统(GTOS)数据的获取、管理与流通
由三个国际组织：萨赫勒与撒哈拉观测计划（ＯＳＳ），国际地圈生物圈计划（ＩＧＢＰ）的全球变化与陆地生态系统（ＧＣＴＥ）核心计划和联合国教科文组织（ＵＮＥＳＣＯ）的人与生物圈计划（ＭＡＢ）共同发起，达成了建立全球陆地观测系统（ＧＴＯＳ）的协议，其有关数据政策如下。
在确定并开始实施全球陆地观测系统的过程中，需要考虑被监测的变量、监测系统的时空结构、实施计划、研究站选择／管理、测定方案、资金来源、其它操作要求以及与其它网络的耦合。所有这些都与数据处理有关。同时，一个设计得好的信息管理策略将为此网络奠定基础。在很大程度上，数据定义和管理草案将规定网络本身的结构。
为了根据信息和数据流来确定网络的基本结构设计，就必须始终记住以下三点：①形式必须遵循功能：只有确定了系统功能之后，才能决定采用的硬件和软件。②技术有效性和转让：网络中各研究站的可达性、舒适性（水、电和通讯系统）以及工作人员的水平具有很大的差异性。所有数据管理方面的决议必须考虑这种差异性，并提供各种适当的选择。③数据流通：网络的目的就是促进数据的流通和收集。在网络中以及在网络在各合作机构之间，数据必须畅通无阻。因此，通讯在网络发展中是一个极其重要的因素。
数据获取
应首先确定被监测的变量和要能的数据用户。应符合网络的主要目的，尤其是帮助限定被监测的变量，包括格式、抽样频率、分辨率和分布。
①数据质量目标（ＤＱＯｓ）：在采样、监测和定期复查之前，就必须制好ＤＱＯｓ。若未达到ＤＱＯｓ，那么所收集的数据集就没有什么用处，并且妨碍数据之间的相互比较。 ②测定单位：每一个变量必须用标准的测定单位来表示。 ③统一方法：在整个网络中，必须统一采样的方法，即尽可能采用标准的测定技术和方法。 ④网络手册：把所运用的一般采样方式、变量单位和测定方法绘编成网络手册，为网络的工作人员和用户提供清楚的指南。网络手册将定期复查和更新。⑤核心数据：构成网络的各研究站将负责收集专门的核心数据。基本的数据集已经列出，但还必须包括本站的基本特征和土地覆盖数据才能进行ＧＣＴＥ的评估。各研究站可选择收集他们所愿意收集的数据。在网络中，虽然总是鼓励协调一致，但是这种一致仅限于核心数据集的收集与提供方面。对于特殊的研究站（如特殊的生物群，特选的重点研究站）可指定收集和提供补充数据集。⑥空间数据：在收集与空间有关的数据时必须尽可能准确地标明数据收集点的纬度和经度。如有可能则组成光栅扫描网络或导线，这是最灵活的系统。
虽然某些与多变的或广泛分布的物象相关的参数将是很难准确定其空中位置的。但不鼓励用人工标志（如高山研究站的顶点或研究站的中心点）来表示数据的空间属性。
? 数据流维护规划
①数据输入：应采用统一的数据输入模式（有效的数字化格式和硬拷贝格式）把核心数据输入数据库。②数据的互换格式：数据供给者与用户之间的数字化数据的互换将只有通过统一的格式来实现。③数据存档：核心数据档案库应保存在地区数据中心或专题数据中心。虽然全球中心不重复贮存这些数据库，但是这些中心相互间是直接联网的，通过任何一个中心都能存取所有的数据。④数据传送给用户：数据能以联机、脱机和硬拷贝方式提供，目标是使所有的数据都能联机提供用户使用。⑤数据共享：网络的成员应当服从统一的有关数据共享、属性程序和商品化利用的协议。可把英国环境变化监测网络（ＥＣＮ）达成的协议作为仿效的样板。
数据管理
图1是一个推荐的数据管理结构模型，共分为三个层次。层次１为网络台站，每个研究站都有责任进行研究、数据收集、数据输入和质量控制。层次２为地区数据中心（ＲＣ）和专题数据中心（ＴＣ）。?图1 与数据管理有关的ＧＴＯＳ结构模型?
地区数据中心需设５～１０个，其任务是：数据存档；编制报告；质量评估；协调技术支持；检测数据的应用，包括由非网络用户提出的对数据进行分析和扩充的建议；与非网络的研究站进行合作；存取非网络数据；把数据集提供给用户。
每个地区数据中心的职责就是为研究站保存所有核心数据集的档案库拷贝，以此为目的，每个地区中心将联接成网络。在特殊情况下，地区中心可以委托其它中心行使其职责。
①在设在专题数据中心（ＴＣ）的地方，可以把特殊变量的管理委托给他们。例如，专门负责生物多样性保护研究的世界保护监测中心（ＷＣＭＣ）。②在技术和基础设施较差的区域，可以建立支撑中心并委托负责存档之前的数据准备工作。③可以委托支撑中心进行专门的实验室调查，包括网络中一批研究站的样品分析。例如水或有机物的化学分析。
层次３为总数据中心（ｍｅｔａｄａｔａ ｃｅｎｔｒｅ）。
唯一的文档文件数据中心将对中心协调委员会负责：①保存所有有效数据集的目录或索引，包括有关格式、存取和有效性的详细说明；②保存利用过这些数据的人员名单；③确保网络内信息流的畅通；④确保质量控制和评估的全球协调；⑤保存操作日程表；⑥与内外合作者和数据用户保持联系。
(8)全球海洋观测系统(GOOS)的数据管理
全球海洋观测系统（ＧＯＯＳ）是一个国际合作系统，其主要任务是应用遥感、海表层和次表层观测等多种技术手段，长期、连续地收集和处理沿海、陆架水域和世界大洋数据，并将观测数据及有关数据产品对世界各国开放。
ＧＯＯＳ的主要目标是获取全球统一标准的海洋数据集，据估计，其核心数据集可能达到２０～３０种，因此，这些数据应用效率只能通过有效的数据管理来实现。ＧＯＯＳ数据管理的基本策略是数据存取便捷，各国充分共享。这一策略是ＧＯＯＳ获得各国（特别是西方国家）财政和物力资源支持的关键。据设计者初步估计，ＧＯＯＳ建成后，数据管理经费每年将达２～４亿美元，约占ＧＯＯＳ整个维持费用的２０％左右。
ＧＯＯＳ数据管理包括数据获取、传输、产品制作和模式设计等过程。这些过程的执行机构是地区中心和世界数据中心（海洋学）。每一过程都存在数据质量控制问题，为了取得统一标准的高可靠性数据，传感器的比测和相互校准，测量和传输过程的数据质量控制和误差检验等是数据管理的基本内容，ＷＷＷ、ＩＧＯＳＳ、ＧＬＯＳＳ和国际海洋数据与信息交换系统（ＩＯＤＥ）以及银行、航空等商业部门数据管理系统适用的先进技术、软件都将引入ＧＯＯＳ数据管理，ＧＯＯＳ数据管理系统将随上述领域的技术进步而逐渐升级和完善。
