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          海洋大數據邁向標準化

          信息來源:自然資源報 作者: 宋曉 梁志翔 發布時間:2022-03-15

          近日,《海洋大數據標準體系》通過全國海洋標準化技術委員會審查,將于2022年5月1日起實施。該標準由國家海洋信息中心牽頭編制。作為首項海洋領域的大數據標準,《海洋大數據標準體系》規定了海洋大數據體系結構和標準明細表,制定了海洋領域的大數據標準的規劃和計劃,為海洋領域大數據標準的組成以及制修訂框定了范圍。

          該標準的發布為海洋大數據技術標準、平臺和工具標準、管理標準、安全標準和應用標準等提供了制修訂依據,為我國海洋大數據標準體系建設發展奠定了基石,有效推動海洋大數據領域標準建設,在海洋大數據標準領域具有重要里程碑意義。

          海洋觀測數據呈指數級增長

          大數據及人工智能技術正在全球引發一場深刻的地球科學研究革命,隨著海洋觀測數據的指數級增長和海量數據計算分析能力提升,海洋環境數據已進入大數據時代。

          聯合國“海洋十年”計劃中指出,數據和信息是實現“海洋十年”成果的關鍵推動因素。美國國家海洋和大氣管理局也制定了大數據和人工智能長期戰略,將充分利用機器學習來改善或替代現有的核心技術,以改善預報和數據服務。

          20世紀80年代以來,國際上持續推進全球業務化海洋觀測,并組織實施了一系列重大國際合作計劃,歐美等國和我國均相繼發射了一系列海洋觀測衛星。我國針對近海及關注大洋區域,相繼實施了海洋普查、海洋專項調查、業務化海洋觀監測、海洋科學考察和海洋科技調查等活動,已經積累了大量的海洋環境實測、基礎地理和海洋資源等數據,以及時間跨度超過60年的全球海洋再分析數據等。

          大數據標準化工作是支撐大數據產業發展和應用的重要基礎。因此,為更加科學、有效地開展數據處理和分析應用,加強數據管理和服務,迫切需要海洋大數據標準體系,為進一步發揮海洋數據的應用價值提供技術保障。

          海洋大數據的六項標準體系

          海洋大數據標準體系主要包含基礎通用標準、技術標準、平臺和工具標準、管理標準、安全標準和應用標準六大類。

          基礎通用標準參考相關大數據規范,結合海洋大數據通用、共性指標,綜合確定了包括參考模型、術語、分類、編碼等通用型標準。

          技術標準主要是針對數據從創建到處理的數據生命周期,研究相關大數據關鍵技術,結合海洋數據業務流程,從數據采集、數據處理、質量控制等關鍵節點確定需要制定海洋大數據技術標準計劃。

          平臺和工具標準結合海洋數據業務建設過程涉及的平臺和工具,從數據計算平臺、管理平臺、服務平臺三個方面提出標準制修訂計劃。管理標準作為技術標準和平臺工具的支撐體系,貫穿于數據生命周期的各個階段,主要從存儲管理和運維管理兩個方面提出標準制修訂計劃。

          安全標準主要用于數據安全和隱私保護,針對數據/信息安全的方法指導、監測評估和要求等安全技術內容,確定從數據安全、信息技術安全兩個方面提出標準制修訂計劃。

          應用標準從共享服務和專題應用兩個方面提出標準制修訂計劃,其中共享服務標準通過制定共享服務接口、共享交換記錄格式等標準保障海洋數據的交換共享;專題應用標準從海洋經濟、海洋生態、海洋政務管理等方面提出大數據的應用方向。

          整個標準共規定了169項國家/行業標準,已頒布或立項97項,待制定72項,其中海洋大數據應用標準制修訂的數量較大,說明大數據在專題應用和服務共享上存在較大的差距,下一步可以加大該類標準的申報立項,促進大數據在海洋領域的應用落地。

          海洋大數據的內涵和特征

          海洋大數據是指為決策海洋問題提供服務的海洋大數據資源、海洋大數據技術和海洋大數據應用的總稱。

          其中,海洋大數據資源是指一個海洋決策問題可能遇到的所有數據,通常數據量巨大、來源多樣、類型多樣;海洋大數據技術是指海洋大數據資源獲取、存儲管理、挖掘分析、可視展現等技術;海洋大數據應用是指海洋大數據資源和海洋大數據技術來支撐海洋決策活動,是新的決策方法。

          同時,海洋大數據具有“4V+5H” 的特征?!?V”是指海洋數據量巨大(Volume)、數據類型多樣(Variety)、數據流動快速(Velocity)和數據價值巨大(Value)。

          其中數據量巨大是指隨著探測設備和信息技術的不斷發展,海洋信息獲取的速度和精度也在不斷提高,獲取的海洋數據量越來越大,海洋數據呈現出海量特征;數據類型多樣是指海洋數據獲取手段的多樣化以及海洋觀測要素的多元化,使得海洋數據類型呈現出多類性特征;數據流動快速是指隨著全球海洋觀測系統的不斷完善,海洋數據更新頻率越來越快,大量實時數據更新速度到秒級;數據價值巨大是指海洋數據本身代表的物理機理能夠開展海浪、潮汐潮流、風暴潮等海洋災害的預測、預警和預報工作,蘊藏著巨大的經濟價值。

          海洋大數據還具有強時空關聯(High Correlation)、高耦合(High Coupling)、高變率(High Diversification)、多層次性(Hierarchy) 和高規律性(High Regularity) 的“5H”特征。

          其中強關聯性是指海洋大數據具有明確的時空屬性特征和意義,多個數據/要素之間更是存在時間和空間上的相互關聯;高耦合性是指海洋與陸地、大氣、人類活動等都有著各種復雜的相互作用,相互之間存在著強烈的耦合性;高變率性是指海洋是瞬息萬變的,同一要素在同一地點、不同時間都在不斷地變化,多個要素不斷發生相互作用,從而產生出變化的環境和現象;多層次性是指海洋中存在著混合層、溫躍層、溫度、鹽度鋒、渦、內波等物理化學現象,具有四維的結構特征。高規律性是指從宏觀上來看,海洋水體環境、海洋生態等系統都存在著月、季、年、年代際等周期性的變化,導致海洋數據也存在著多周期疊加的規律。

          技術標準的應用實踐

          近年來,國家海洋信息中心積極推動大數據技術與海洋行業的深度融合,充分發揮海洋大數據標準體系的指導作用。

          國家海洋信息中心研發了海洋環境大數據分析預報系統,實現了海表溫、海面高、三維溫鹽、臺風移動路徑、赤潮發生概率等大數據分析預報,系統在東海預報中心和福建省海洋預報臺開展示范應用,另外還開展了基于大數據的海洋生態分類分區、海洋礦產資源潛力預測等技術研究并投入應用。

          國家海洋信息中心聯合浙江省著力打造浙江智慧海洋大數據中心建設,形成可復制可推廣的數據運營和應用服務模式,協助遼寧、天津、江蘇、福建、海南等地方開展大數據中心設計,有力推進國家海洋大數據地方節點規劃布局,在支撐沿海地方海洋大數據中心建設過程中,充分發揮海洋大數據標準的支撐作用。

          另外,近三年來,依托中心海洋數據管理和中國-東盟海洋大數據服務平臺等建設技術與經驗,國家海洋信息中心向登嘉樓大學承建的馬來西亞國家級海洋數據中心和馬來西亞海洋大數據體系建設提供智力和技術支持,圍繞馬來西亞海洋大數據架構、建設標準和技術路線等方面提供技術支撐。該項目的合作進一步推動了我國海洋數據技術和標準“走出去”,對于深入引領東盟和西太地區海洋數據科技合作進行了有效實踐。

          下一步,國家海洋信息中心將積極推進國家海洋大數據共享應用平臺論證和落地,加快推進極地和深海大數據中心建設,持續推進基于大數據和人工智能的海洋環境快速預報技術研發,推進海洋生態大數據、海洋經濟大數據、海域海島管理大數據等專題技術研究和應用示范,推動海洋大數據分析預測功能要求、海洋專題大數據挖掘分析技術參考模型等標準編制和立項。(來源:自然資源 作者:宋曉 梁志翔)

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