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  • 聚焦當前海洋大數據關鍵詞

  • 發布時間:2020-04-05 12:11
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  •   信息技術的快速發展,帶動海洋數據的大量積累,不斷推動海洋走進大數據時代。海洋科學大數據蘊含著難以估量的巨大價值,不僅能夠為氣候、生態、災害等領域提供可靠的科學依據,還能為人類感知、預測物理世界提供前所未有的豐富信息。

      近日,記者就海洋科學大數據的定義、獲取技術、應用現狀及前景等相關問題采訪了中國海洋大學高等海洋研究院副院長、博士生導師陳戈與北海預報中心高級工程師錢程程,就當前需要關注的內容進行解答。

      陳戈:自2008年《自然》雜志發布了關于“大數據”的專刊后,科學、經濟等領域的專業人士為這個超乎想象的巨量數字信息創造了一個新詞匯:大數據。雖然目前對于大數據并沒有嚴格統一的定義,但是美國圖靈獎獲得者高德納最早描述的3V,即海量性(Volume)、快速性(Velocity)及多樣性(Variety)被普遍認為是大數據區別于傳統數據的標準,而后來又拓展的價值密度(Value)及在線(Online)兩個特點,與3V共同被列為大數據的五大特征。

      縱觀海洋科學數據各方面特征,它已然成為“大數據”的重要一員。但海洋尚未全面進入大數據時代,仍處于大、小數據共存期。一方面,從數據類型來看,90%的海洋科學數據來源于遙感及模式數據,這屬于大數據部分,而浮標、深潛器等方式獲取的數據則屬于小數據部分;另一方面,從數據分布來看,90%的海洋科學數據集中在海洋表層,而海洋深層的數據仍處于稀缺階段。放眼未來,如何發揮小數據的潛能,挖掘大數據的價值,將有限的小數據轉化成為豐富的大數據,都是值得深入探討的問題。

      錢程程:基于目前海洋觀測技術呈現出的多元化、立體化、實時化的特征,海洋科學大數據的獲取手段也在不斷發展。從早期利用海洋調查船獲取數據到浮標、潛水器、遙感方法的使用,再到海洋觀測網Argo(全球海洋觀測網計劃)等技術的實現,無一不展現了人類不斷探索海洋的決心與智慧。

      目前,我國已具有近海測繪、海島監視、水下探測、海洋浮標監測、海洋科考、油氣平臺環境監測、衛星遙感監測等多種海洋觀測和調查手段,形成了十分龐大的海洋觀測監測體系,積累了海量的海洋科學數據,包括現場觀測監測資料、海洋遙感數據、數值模式數據等,推動了海洋科學的快速發展。

      近年來,海洋觀測設備正經歷性變化,以衛星遙感數據為代表的海洋數據規模呈爆炸式增長,海洋數據量的增長速度明顯快于其他行業。網絡信息化的高速發展,也促進了海洋經濟、海洋管理、海洋文化等海洋社會科學類數據的快速積累。海洋大數據作為科學大數據的重要組成部分,也正在從單一的自然科學模式逐步向自然與社會科學的充分融合方向過渡。

      同時,類Argo觀測陣列等大規模組網觀測技術也為我們認識海洋打開了又一扇門。我國目前初步構建了大規模的區域海洋潛標觀測網——“兩洋一海”潛標觀測網,并實現數據的實時傳輸共享。另外,“白龍”浮標成功布放印度洋,海洋智能裝備立體組網觀測在南海進行。

      在數據獲取方面,雖然已實現了空基-天基-地基-海基多元立體實時化發展,但是亟待突破深海、極端環境和高分辨率的數據獲取技術及平臺的發展脈絡,即突破海洋科學數據中的小數據瓶頸;同時,如何基于空間數據的時空耦合與地理關聯特性,面向空間研究對象合理布設、高效利用觀測手段也成為數據獲取階段的又一挑戰。

      錢程程:目前,海洋科學大數據主要為氣候預測、災害評估、社會經濟發展等方面提供決策支撐。特別是建立在高性能集群基礎上的完備數值預報體系,為海洋科學大數據在氣候預報方面的應用提供了技術支持。我國海洋預報業務已實現50公里的網格化預報。目前,新一代10公里分辨率的網格化預報產品也正處于研發期。各類預報產品在赤潮、綠潮監測、海冰監測、漁業生產和水質調查等領域得到了全方位的應用。

      目前,海洋相關行業都在積極推動海洋科學大數據在行業中的應用,如穩步推進大數據發展與海洋科學有機結合,關注海洋科學領域的理論和技術創新,推進基礎研究和核心技術攻關,形成海洋科學大數據產品體系,豐富大數據在海洋行業的應用,加速推動產業化落地。然而,行業應用在大數據轉型中畢竟是個新形態、新過程,可以借鑒和參考的經驗不多,因此海洋科學大數據應用的行業落地過程還有不少問題需要解決。

      未來,海洋科學大數據將廣泛應用于海洋環境監測、防災減災、資源開發、經濟建設等領域,通過對海洋科學大數據的挖掘分析,推動海洋行業應用的發展。例如,在風暴潮監測中,通過對海洋科學大數據與沿海城市信息結合數據的挖掘與分析,提高風暴潮預警報、防災減災、災害評估水平;在遠洋漁業中,利用海洋科學大數據結合船舶位置信息、作業信息、漁情預報,做到未捕先知,探索遠洋漁業的規律和潛力;在溢油監測中,通過海洋科學大數據與船舶交通信息、港口航道信息的結合,分析溢油的特征和規律;在海洋資源開發中,海洋科學大數據可對油氣的勘探、開發和維護提供全方位的支撐,從而提高油氣田的生產效率。

      此外,對海洋科學大數據的充分挖掘及應用還很有可能解決一些長期困擾科學家的重要科學問題。如厄爾尼諾、拉尼娜等典型的氣象現象。

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