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第9章环境空间信息元数据库与共享网络224第9章环境空间信息元数据库与共享网络9.1“国家环境背景数据库建设与服务”项目介绍“国家环境背景数据库建设与服务”是科技部科技基础性工作专项资金项目(2001DEA30045)，通过本项目的实施，将建立全国资源与环境空间信息数据库及元数据库、实现全国资源环境空间信息的网络共享。9.1.1项目的目标与任务（1）目标1）总目标：建成国家环境空间信息元数据库和农业、林业空间信息元数据库，实现数据共享，为国家资源环境管理、研究、决策和全社会提供服务。建设国家环境空间信息共享与服务分中心、农业空间信息共享与服务分中心、扩展中国空间信息网主中心，并实现主中心与分中心的集成。2）当前目标是：·开展国家资源与环境数据分类与编码体系研究，初步建立统一的国家资源与环境数据分类与编码体系。·开展国家资源与环境空间元数据的标准与规范研究。·开展国家资源与环境空间元数据的初步建设，开展分布式空间信息查询与服务系统软件建立研究，开展空间信息及元数据库的信息共享技术培训，开始各分中心的建设与扩展。·完成中空网主中心与分中心的集成。（2）主要任务有：1）国家环境与资源空间信息元数据的规范与标准2）农业资源空间信息元数据库与分中心建设3）林业资源空间信息元数据库与分中心建设4）环境空间信息元数据库与分中心建设5）中空网主中心扩展及其与环保、农业分中心的集成9.1.2立项意义第9章环境空间信息元数据库与共享网络225随着中国经济的迅速发展，人民生活水平的不断提高，一方面由于人类活动所引起的环境问题愈来愈突出；另一方面人们越来越关注自已所生存环境的健康状况、潜在的压力等。为了准确、全面、及时地掌握全国环境质量状况，为国家环境管理与决策、环境科研、环境监测、公众服务，建立国家级环境背景数据库系统具有十分重要的意义。同时在进入WTO后对农产品的评价、北京申奥成功后进一步的环境评价、国家生态管理等重大事件中发挥作用。中国幅员辽阔，自然条件复杂，自然资源丰富，生态环境类型齐全，加之经济发展区域差异明显，人文特点各不相同，由此形成环境背景亦多样化。目前，我国环境保护部门虽在全国范围内开展了例行常规监测，但监测范围和监测面都有较大局限性。一方面，在监测范围上，目前的监测主要集中在城镇地带，可以说是一种以城市为主的点上监测；另一方面，在监测内容上，目前的监测范围很有限，监测的对象主要集中在几种主要污染物上。因此目前环境部门所建立的数据库实质上是一种污染数据库，距环境背景数据库还有较大差距。大量研究工作证实，环境问题的产生、演化与区域环境背景密切相关。为了从根本上掌握环境问题产生和演化的规律，改变环境管理与保护工作的被动局面，必须从环境背景这一基础工作做起，启动环境背景数据库的研究、实质性的建库和信息服务工作。环境保护涉及方方面面，环境背景数据全社会兼需，各个行业部门兼需，个人、团体兼需，因此建立国家环境背景数据库是一项服务于社会，有广泛市场需求的大事。建立统一的国家环境背景数据库和服务系统，对我国的环境保护和社会经济发展十分必要和迫切。9.2环境空间信息元数据库与分中心建设概述“环境空间信息元数据库与分中心建设”是“国家环境背景数据库建设与服务”项目(2001DEA30045)中的一个子项目，通过本子项目的实施，将建立国家环境空间信息元数据库与分中心、实现全国环境保护、生态环境与人文环境空间信息的网络共享。9.2.1立项意义长期以来，环境保护部门和中科院等其他行业部门开展了多次基础数据调查，积累了不同尺度的生态环境要素空间数据和属性数据，涉及区域自然地理、资源、人口及产业分布、土地利用/土地覆被、土壤侵蚀、环境空气、地表水、酸雨、近岸海域、环境噪声、环境辐射等多方面数据，但这些数据分散在各个行业部门，未建立起统一、规范的国家环境背景元数据库，致使大量的环境信息不能得到充分利用，不仅造成资源浪费，而且对国家环境管理和社会经济发展极其不利。目前，我国的环境保护事业进入了前所未有的良好时机，国家经济发展突飞猛进，对环境质量的要求越来越高，在这个时候，建立统一的国家环境背景数据库和服务系统，对我国的环境保护和社会经济发展十分必要和迫切。9.2.2目标与任务第9章环境空间信息元数据库与共享网络226（1）目标：1）总目标：用3—5年的时间，研究建立国家环境保护、生态环境与人文环境背景数据库及其元数据库的分中心，建成国家环境数据库及元数据库共享系统。2）年度目标：·完成中国环境空间信息元数据库与分中心的建设·国家自然环境背景元数据库建设·国家人文环境背景元数据库建设·国家生态环境空间信息元数据库建设·环境空间信息共享与服务分中心建设（2）主要任务（2002年主要任务）1）中国生态环境空间元数据库建设2）中国人文环境元数据库的建设3）国家自然环境背景元数据库建设4）环境空间信息共享与服务分中心建设9.3中国生态环境空间数据库元数据库建设9.3.1概述中国生态环境元数据库建设是“国家环境背景数据库建设与服务”项目(2001DEA30045)下的一个子项目，通过本子项目的实施，将建立国家生态环境实现全国生态环境空间信息的网络共享。现在的生态学发展趋向于研究问题的复杂化和综合化，研究对象时空尺度的长期化和全球化，研究手段的定量化和现代化。由此使现代生态学逐渐进入了一种以网络式长期定位观测为基础、以定量化和现代化信息技术为研究手段、以建立区域和全球可持续生态系统为目标、以大型国际科学行动计划为支撑的全新阶段。这种生态学的发展所面临的挑战就是海量的生态信息如何提取？如何存储和管理？如何共享和交流等问题。随着生态学研究的长期化、大尺度化，数据采集技术的多样化，以及生态学本身的多学科性、生态系统的复杂性，形成了生态数据的空间、结构和语义的差异，因此如何合理有效的进行生态信息采集、生态数据管理、生态信息分析和生态知识发现以及生态信息的传播，便成为生态信息技术的研究核心内容。生态环境元数据库建设就是解决这些问题第9章环境空间信息元数据库与共享网络227的手段之一。9.3.2目标与任务（1）主要目标目前，我国的生态环境保护事业进入了前所未有的良好时机，国家经济发展突飞猛进，对生态环境质量的要求越来越高，在这个时候，建立统一的中国生态环境背景数据库和服务系统，对我国的生态环境保护和社会经济发展十分必要和迫切。集成中国生态环境空间信息元数据库，完善其服务体系将极大满足社会的需求。1）总目标：用3—5年的时间，研究建立国家生态环境背景数据库及其元数据库和元数据库共享系统。2）年度目标：中国生态环境空间信息元数据库建设将初步完成：·生态环境空间信息元数据分类、编码；·生态环境空间信息元数据收集；·生态环境动态监测信息元数据库收集；·生态环境空间元数据库建设与共享。（2）主要任务（2002年主要任务）完成中国生态环境空间信息元数据库建设·生态环境空间信息元数据库标准研究；·生态环境元数据库总体设计；·生态环境空间信息元数据建设方案的初步实施。9.3.3中国生态环境数据库背景介绍：中国生态环境数据库是基于中国科学院中国生态系统研究网络的大、中、小尺度的空间数据库和各生态站动态监测数据建成的。中国生态系统研究网络(CERN),成立于1989年,目前CERN中包括了29个生态站,5个分中心和一个综合中心。其中综合中心基本任务是：承担CERN监测数据的集成、管理和共享工作，开展区域和全国尺度上的资源、生态、环境演变趋势预测和重大科学问题的综合研究工作，为国民经济建设中的相关重大问题的决策与规划提供资料和咨询。定位是：努力将综合中心办成生态系统管理学研究的国家重点实验室，并最终联合各站和分中心构建国家实验室。加大开放力度，使之真正成为CERN数据管理和共享的枢纽，国际生态系统管理学研究的平台和为国家生态建设提供决策依据的知识库和思想库。成为世界了解CERN的重要窗口。中国生态环境数据库的建设是CERN的重要工作之一；5个分中心分别是水分中心、土壤中心、大气中心、生物中心、湖泊中心、它们分别挂靠在中国科学院的地理所、南京土壤所、大气物理所、植物所和武汉水生物所，目的在于发挥有关研究所的优势和积极性，对不同第9章环境空间信息元数据库与共享网络228的数据进行质量控制和分析，加强生态站长期定位研究的能力，支持综合中心跨学科的综合研究能力；29个生态站分为四大类，有农业站(16个)、森林站(7个)、草地站(2个)和水体站(4个)（祥见图1），他们完成野外的定点监测、分析和建库。为了在更大尺度上揭示生态系统的演变规律，减少生态系统管理的不确定性，长期的生态系统联网研究和监测是一种有效的方法。现在的生态环境监测和生态系统研究中，遥感、地理信息系统、全球定位系统、数据智能化处理技术、现代数学方法、现代测试技术和虚拟环境等新技术、新方法，已成为本世纪生态学发展新的强大动力。长期以来，CERN依据统一的观测标准与技术规范，进行了生态系统的网络监测，积累了大量数据和研究成果。综合利用生态数据，重新构建CERN的生态数据管理、信息分析模拟与集成系统，实现CERN数据共享以及信息交换高速化是CERN的生态数据管理系统建设的新目标，也是综合中心的一项重要研究任务。探讨生态系统网络研究数据的规范化、空间化和可视化以及网络成果综合集成和共享方式；开发新的生态系统过程信息提取、在更大范围内实现数据共享是当前CERN面临的一项重要任务。中空网的建立和运行给CERN的数据共享提供了新的途径。9.3.4中国生态环境数据库系统介绍：(1)数据集指标体系生态网络数据集共分六集（1-6集），其中，第一套数据集，反映了生态站开展生系第9章环境空间信息元数据库与共享网络229统结构、功能研究所要求的基本生态要素，它包括：气象要素、水文要素、土壤要素、生物要素等；第二套数据集，反映生态系统重要生态过程研究的数据包括：生态系统的水循环、养分循环、能流过程、微量气体产生输送和转化过程、有机污染及重金属元素分解、积累、传输过程；第三套数据集，反映生态站所在地的社会、经济指标及示范区的基础条件包括：生态站本底资料、所在地区社会、经济和统计资料，研究项目的数据管理；第四套数据集，其内容包括：对台站的数据经过专业水平的综合分析和加工处理形成的二次数据，包括各种模型和参数等、网络未覆盖的生态系统类型和区域的数据、网络外部有关生态研究所需要的数据、专业水平的基础研究所产生的数据；第五套数据集，用于大尺度研究的空间数据集，主要包括自然资源和生态环境，自然资源有水资源、土地资源、气候资源、生物资源、海洋资源；生态环境有：灾害（如气候和生物等灾害）、生态环境退化、环境治理和保护等；第六套数据集：用于大尺度研究的空间数据集，主要包括：区划界限、地形、地名、人口、经济、农业经济及农业现代化、城市、工业信息以及交通、邮电、通讯信息等。上述六套数据中，第一、二、三套数据集主要由各个台站来完成，主体为动态监测数据，以站级基础数据库为主，第四套数据集包括各分中心的所有数据集，由各个分中心负责形成网络的分中心级数据库，第五、六套数据集指由综合中心完成的数据集，综合中心承担了用于大尺度研究的空间数据集，其内容丰富，范围广泛，函盖了所有区域和研究范围，是对外的服务的窗口，综合中心建有统一发布数据信息的网站，它集30个台站，5个分中心和综合中心的数据库及信息于一体，并拥有集成、开发、扩展、维护、共享的职能。(2)数据库结构设计与编码方案第一、二、三套数据集主要指台站的动态监测数据，动态监测数据库存储了中国生态系统研究网络各生态站按照统一的观测仪器、设备和观测方法收集的长期监测数据，其建立目的是为研究生物与环境、合理开发资源及促进社会可持续发展，提供重要的科学依据。1)设计方案根据CERN生态站的类型、各类生态系统的监测手册及数据库设计原则，动态监测数据库总体设计方案为:·分别建立农业、森林、草地、湖泊和海湾生态系统长期监测数据子库；·依据各生态系统的监测手册分别对各生态系统进行学科分类；·将各生态系统的监测手册中的监测表格展开为二维表，建立各类数据表。2)各生态