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寒区旱区特色数据库为开展西部高寒、干旱特殊环境下的高原大气、水土资源、脆弱生态等提供基础数据,特色数据的充分共享和有效利用能有效促进学科发展.
寒区旱区特色数据库（以下简称特色数据库）以探索寒区旱区陆地表层系统的过程、尺度、格局及其相互关系为基础,以开展环境与全球变化及区域可持续发展研究服务为主,特色数据的充分共享和利用能有效促进学科发展.为开展西部高寒、干旱特殊环境下的冰川、冻土、沙漠、高原大气、水土资源、脆弱生态与农业研究提供基础数据,为西部国土资源合理开发利用、环境保护与工程建设提供决策数据, 为寒区旱区人地关系、资源利用、生态建设与社会经济可持续发展提供研究数据.
数据资源分类及管理结构
从数据管理的角度将数据分为原始数据、关系型数据、二进制数据、文本型数据、图形图像和空间数据.从突出特色和应用服务角度,可将数据分为气象、人文地理、自然资源、社会经济、土地利用、冰冻圈、水文（分地表水和地下水）、辐射收支、大气成分、土壤与植被资源、生态环境、气候环境、地理环境、地质环境、沙漠及沙漠化、社会经济等.
依据以上数据分类将研究课题、研究项目、定位观测站、定点观测、野外考察、交流等具体项目数据作为一级数据来源,建立一级分布式数据子库,形成二级数据库群建立的数据基础.为方便应用,将数据在一级数据库群的基础上,按照研究专业特点提炼为: 冰川数据库（极地冰川与海冰、山岳冰川与雪）、冻土数据（多年冻土、季节冻土）、大气数据（高原大气和陆面）、土壤数据、沙漠数据（沙漠与沙漠化、沙尘暴）、水文数据（地表水、地下水）、生态数据（寒区生态、旱区生态）、雷电数据（雷电观测与强对流、人工引雷与影响天气）、社会经济数据等.由这些分类数据库构成二级数据库群,并由二级数据库群构成特色数据集,以高性能计算机曙光3000为核心进行管理.
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数据抽象 特色数据库分为三层数据抽象.底层数据集是物理上实际存储的各类关系型数据,非关系型数据存放在磁盘上的分类目录中.数据集是整个特色数据库的基础与核心,含有大量必要的数据分类及其他数据属性,是数据库的数据资源所在.数据集建设基本思想就是依据数据分类,将所有数据资源以更小的、用户容易操作的单位来进行细化,将这种最小单位所表示数据资源的元素称之为数据集.每个数据集包含多个物理数据资源表（关系表和磁盘文件）,是特色数据库的基础数据层.也是二、三级数据库群和数据库应用系统建设的基础.所有不同层次的数据抽象及其相互的逻辑关系都建立在数据集群的属性上.
第二层是逻辑子库层,由抽象出的物理上实际相互独立的不同数据集,按数据来源构建.这里所谓的逻辑子库群是按研究课题、研究项目、定位观测站、定点观测、野外考察和交流等具体项目来划分的,为不同的项目、课题和观测站、点分别建立各自的专业子数据库.二级数据库群是在一级数据库群的基础上以不同的课题、台站以及项目为类型所抽象出来的.
第三层是逻辑类数据库群（逻辑数据库）,是在第一、二逻辑抽象层的基础上的再一次的数据按学科归类抽象.一、二级数据库群的建设是以三级数据库群为目标的.一级数据库群中的数据集将包含多个三级数据库群的属性.总之,三级数据库群数据的不同分类标准是在建设一、二级数据库群时就要建好的,且后期也不会有较大的变动.如果数据分类的标准发生变化时,三级数据库群要做相应的变化.
数据的管理 按照数据的分类和层次抽象以及用户如何使用数据,可实现数据库及表设计.数据按原始数据、关系型数据、二进制（图形图像文件）、多媒体、文本数据、空间数据进行管理.
原始数据是指从科研第一线提交上来的第一手数据（包括数据、应用程序、说明文档等）.这类数据主要以磁盘目录文件的方式进行管理,将不同的科研数据详细分类,在磁盘上建立相应目录,运行磁盘目录遍历程序将磁盘文件路径读出,并写入相应数据库表中,建立逻辑数据库,为用户下载提供服务.
关系型数据入库前,需要人工作一些适当的修正（增加一些必要的属性字段,去掉不合理的字段）,采用Oracle9i管理.为了提供不同的数据服务格式,需要对数据的操作和访问细化到每一个表字段上.
图形图像、多媒体、文本数据的管理.文本分为能够生成关系的简单文本数据和可用excel分析的图形文件,这类文件不是很大,易通过程序提取关系,生成表数据字段,可以在内存中生成文本文件和图像（用户只需要选择要生成图像的字段列）展示给用户, 二是那些难以生成关系的复杂文本数据和大图像,采用数据、应用程序和图像关联的方式以文本文件集和图形图像集的方式存储
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空间数据的管理.空间数据主要是空间遥感数据、地理信息数据,采用两种方式管理.一种是以Arc/Info的Coverage,ArcView的Shape文件形式管理, 另一种是采用Oracle Spatial管理空间数据管理.
数据服务结构
服务分管理服务和用户服务.
管理服务主要将数字化的数据进行分析、校正并按照规范进行组织.将数据按照数据集、专业子库、分类数据库三级数据库体系结构进行管理,通过物理层面的数据集来形成逻辑层面的专业子库和分类数据库管理与服务系统.管理服务遵循权利与义务对等的原则积极开展数据共享与数据发布,遵循谁发布谁享有所有权,享有其他数据的优先使用权.按照用户类别,确定访问的数据范围, 在数据作者许可的前提下,尽可能广泛地开展共享服务,但数据用户要尊重数据发布作者的知识产权.
用户服务将基于共享网络技术,以学科分类、地域分类、时间分类、数据格式分类等提供逻辑组合的数据快速查询和下载服务,开展网络数据库的多维可视化动态网上发布技术服务,促进数据库的充分共享和有效利用,充分发挥数据的科学价值.
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寒区旱区特色数据中心的建设遵循开放、自愿原则.为确保数据作者的知识产权,充分调动数据作者对所有数据的发布积极性,促进寒区旱区特色数据库建设的广泛性,数据库管理系统要求数据使用者将数据的使用情况反馈给数据发布者,在利用中心数据的研究成果中体现数据作者.数据中心跟踪数据的流向与使用,建立数据使用者与数据发布者之间的联系,分析数据使用的频度,根据反馈信息,改进数据服务方式,加强数据服务力度.
系统充分考虑了基于以上管理和服务的原则,从用户和数据的管理都做了多层安全设计,管理人员（包括数据所有者）有权对数据进行必要的管理.数据分完全公开、时效保护和项目共享三种类型.数据用户分科研处、所内研究人员、国内研究单位及非营利性机构、国外研究单位及非营利性机构和其他用户五类.设计了逻辑子库的创建、编辑和删除以及相关设置,数据集的创建、编辑和删除,向数据集添加表/文件、日志, 元数据的创建、编辑和删除,数据集的共享/发布、审批、跟踪核实等功能.
作者简介:张耀南
博士、研究员.就职于中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,任计算机网络室主任、甘肃省高性能网格计算中心主任、中国科技网兰州节点中心主任、中国高性能计算专业委员会委员、甘肃省互联网协会常务理事、九三甘肃省委员会委员、九三中国科学院兰州分院委员会主任委员、中国计算机协会高级会员.
数据是构建知识大厦的基石.在全球化日益发展的今天,科技数据共享成为科技合作的一种基本形式.面对通过实验、观测和模拟获取的大量数据,科学家们需要新的信息技术手段来完成数据的采集、加工、存储、分析和发布.
数据建设和应用是第20届CODATA国际学术大会关注的重点领域之一.大会设有“数据、信息技术和数据应用”专题研讨会.届时,来自美国加州大学圣地亚哥分校、美国国家科学基金会美国约翰斯霍普金斯大学等机构的科学家将和与会者分享科技数据在材料科学、天文学和地球科学等领域的建设和应用心得.CODATA中委会成立十几年来,我国科研人员陆续组建了九个科技数据协作组,学科领域涵盖: 基本常数、化学化工、材料、核数据、原子分子、生物、环境、地学、机械结构与设计.
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