【打造中心亮点业务 服务海洋强国建设】:开拓海洋大数据治理与服务,助推大数据+智慧海洋应用交叉共融科技创新发展

信息来源:国家海洋信息中心 作者:文/韩春花 杨锦坤 发布时间:2023-01-03

海洋数据管理中心是国家海洋信息中心的核心业务部门之一,主要职责是承担全国海洋信息资源归口管理、处理分析和共享服务,建设运行国家级海洋综合数据库和国家海洋大数据共享应用平台,攻关研发海洋大数据融合分析、深度挖掘和预测预报等关键技术与信息产品,实施海洋资料国际交换与共享。近年来,部门以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,定位于国家乃至全球海洋数据汇集管理的大数据资源池、海洋大数据处理应用的研发平台、海洋数据信息产品制作服务的支撑平台、海洋专题业务和专项任务实施的保障平台,以及国际海洋信息技术合作交流的对外窗口,传承创新、砥砺奋进,开拓发展海洋大数据治理与应用服务,为基于大数据的智慧海洋应用服务保障提供有力支撑。

一、 做忠诚干净担当党员、建履职尽责先进集体:党建业务深度融合

海洋数据管理中心现有职工37人,具有高级以上职称人数占比超过60%,专业涵盖物理海洋、海洋气象、大气科学、环境科学、海洋地质、海洋地球物理、海洋生物、计算机、英语、对外汉语等,覆盖面广,综合技术能力强。部门负责人杨锦坤,入选自然资源部高层次科技创新领军人才。部门承载基层党支部建设,以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,以政治建设为统领,持续塑造“建履职尽责先进集体、做忠诚干净担当党员”的核心价值追求,不断锤炼“用心管数据、青春献海洋”的精神风貌,在国家海洋大数据管理应用领域锐意进取、深耕不辍。创新总结凝练部门“家风”和“2132”支部工作法,持续打造“小事记”“小浪华”等创新品牌,以高质量党建带动部门业务高质量发展。采用“三同三融”法推进党建和业务深度融合,即目标融合(党建业务同部署)、过程融合(党建业务同落实)和成效融合(党建业务同考核),有效破解支部党建业务工作“两张皮”,成效显著。荣获全国19届和20届青年文明号、中央和国家机关“四强”党支部、自然资源部“四强”党支部、自然资源部先进基层党组织等多项称号;自2016年以来连续七年获得国家海洋信息中心先进党支部和先进集体“双优”。

二、 积跬步、至千里:持续健全海洋大数据治理体系

持续完善海洋数据采集更新体系。基于中心职责和部门定位,持续完善海洋数据汇集交换机制,开展海洋全业务领域数据的常态化业务化采集更新。实时观测数据在线接收,调查科考数据持续汇集,机制性协议性国际海洋资料交换渠道不断拓展,涉海部委和行业间数据交换积极推进,建立起跨部门、跨行业、跨地域的多学科要素数据汇集管理与共享交换体系,数据空间范围覆盖全球海域,更新频率最高达分钟级。

坚实开展海洋数据资源管理工作。研究制定海洋数据分类分级标准,构建总量超Pb级海洋大数据管理体系。攻关列式存储、分布式、并行和虚拟化等复合型数据管理模式,建设运行国家海洋大数据综合数据库,数据总量超过3000亿条记录,数据全量查询检索速度达秒级,从根本上解决了传统数据库管用混杂、数据库表结构冗余、僵尸库、死库等问题,大幅提升了海量数据应用效能。

攻关研发海洋大数据处理分析技术体系。建立海洋环境数据处理与质量控制业务化流程和方法体系,发展多源多模态海洋数据提炼清洗、标准处理和多要素智能联合质控技术。研发要素海洋数据处理与质量评估业务系统,实现全国乃至全球海洋站、浮标、温盐、重磁等数据解码处理的业务化运行。海洋观测资料处理系统已经在全国海洋站、中心站、海区局和国家业务中心四级部署运行;海洋温盐、气象、地质、地球物理等数据处理技术已广泛应用于国家重大海洋专项工程,海洋环境统计分析业务系统已面向各级各类用户定制化输出信息产品服务。

发展谱系化海洋大数据信息产品体系。建立涵盖标准数据集、综合数据集和要素数据集在内的系列化数据集产品,总量超43亿站次,时间最早可追溯至1662年。研发海表面温度、盐度、水位、海浪、风温压湿、降水、海雾等多要素定点连续海洋站统计分析产品,不同时空分辨率的海洋温盐密声、海流、海洋气象等统计分析产品,以及系列比例尺的海洋重磁、地质沉积物要素融合分析产品。面向海洋防灾减灾、环境保障、生态保护、科学研究等领域广泛应用。


(左图:全球温盐优质基准数据集 右图:全球海洋水文融合数据集)

三、 天下之事成于共:打造海洋大数据信息服务品牌

构建海洋大数据信息服务体系。面向国家、地方、行业等各类应用的重大需求,发展大数据核心技术与海洋领域的交叉融合,建立起系列基于大数据和海洋物理机制并针对实际应用需求的模型算法,围绕海洋综合管理支撑、海洋环境安全保障、海洋现象识别、海洋科学研究和海洋资源开发利用等业务应用场景,重点推进重大项目、决策支撑、公益服务、科技创新和成果转化等多类型信息服务,构建起全面的海洋大数据信息服务体系。

海洋大数据信息服务体系

统筹推动国家海洋大数据规划实施。围绕国家大数据和海洋强国战略以及“21世纪海上丝绸之路”等倡议实施,积极推动建立完善国家乃至全球海洋大数据体系。技术牵头论证国家海洋大数据共享应用平台,纳入国家“十四五”重大基础设施重点项目清单,深海、极地、海丝路工程等国家专项海洋大数据平台,按照国家统一布局规划相继开展立项和建设工作。

有力支撑地方海洋大数据和信息化建设。面向地方海洋大数据和信息化建设,基于“国家立场、政府主导、企业参与、多方共赢”的基本原则,按照统一标准、统一架构、统一接口的建设理念,全面支撑沿海地方省市海洋大数据中心建设。总集建成浙江省智慧海洋大数据中心,成为了浙江海洋数据产业“大脑”,形成国家首个省级海洋大数据中心示范效应和全国可复制可推广的建设经验,从技术路径、合作模式、运营机制上为海洋大数据增值服务和覆盖全部沿海地方及涉海行业的国家海洋大数据中心奠定了基础。

扎实开展海洋大数据决策支撑。综合分析全球和重点关注海域的数据时空特征、环境状况和演变趋势,深入分析各学科要素的时间空窗期、空间空白区、时空低密度和数据低质量等问题,结合海洋防灾减灾、生态保护、气候变化、权益维护、环境保障等需求以及我国和全球关注重点热点科学问题,编制20多套综合分析报告提交上级部门,为海上调查布局优化、海洋观测活动监管、深海矿产资源勘探、海洋环境安全保障等提供决策支撑。

认真做好海洋大数据公益服务。基于数据安全与共享使用的双轮驱动要求,统筹兼顾全球海洋立体观测网数据在线汇聚共享、涉海部门海洋信息资源互联互通、军民海洋基础资料统一交换、公益海洋数据产品集成发布等需求和要求,利用和发展大数据、云计算和人工智能等新型信息技术,以全要素海洋环境和基础地理信息资源为基础,建设统筹规划、共建共用的国家海洋大数据服务平台(海洋云),为海洋数据共享和海洋综合治理提供一站式服务保障。

积极提升海洋大数据成果转化。面向市场需求,积极主动服务,促进成果转化。面向企业海洋观测数据检验评估需求,提供基于国家基准数据集的质量评价,提供观测设备功能改进和性能优化及观测数据推广应用等技术支撑;面向定制化的海洋数据管理和查询检索、统计分析需求,提供数据高效管理、在线统计、可视分析和展示应用;面向工程设计、海上作业、资源勘探、能源开发、装备验证、海上航行等应用保障需求,提供统计分析、专题分析等精细化参数、专题报告和专业图件等服务支撑。

四、 苟日新、日日新:大力提升海洋大数据科技创新能力

引领构建海洋大数据治理服务标准体系。研制并正式发布全国首项海洋领域大数据标准《海洋大数据标准体系框架》(HY/T 0332-2022),为海洋领域大数据技术标准、平台和工具标准、管理标准、安全标准和应用标准等提供了制修订依据,为我国海洋大数据标准体系建设发展奠定了基石。在此基础上,研制并正式发布《海洋水文资料整编技术要求》(HY/T 0327-2022)《海洋环境综合数据库分类与编码规范》(HY/T 0328-2022)等15套海洋行业标准,系统建立分类分级、质量评估、综合管理、安全治理和分析应用等海洋大数据谱系化技术规范,推动我国海洋大数据迈入标准化。

成功探索海洋大数据智能预报新路径。牵头完成“十三五”国家重点研发计划海洋领域第一个大数据项目“海洋大数据分析预报技术研发”,构建了长时序多源时空海洋大数据资源池和模型方法库,研发了海洋大数据融合分析、关联挖掘和预测预报关键技术,建立了海面温度、海面动力高度、水下三维温盐和台风移动路径等大数据分析预报模型,建立了海洋大数据分析预报集成系统并开展应用示范,成功探索出一条数据驱动的海洋智能预报新途径,成果整体达到国际先进水平,其中海面温度、海面动力高度、三维温盐大数据分析预报模型以及海面到水下一体化智能预报达到国际领先水平。在此基础上,“十四五”国家重点研发计划“基于大数据和人工智能的海洋环境快速预报技术研究与应用”成功立项,攻关提高数据快速融合与重构水平,改进智能预报时效、速度和精度,拓展海洋过程智能识别,提升应用保障能力,实现海洋环境大数据快速、轻量、智能化预报与业务化保障。

“十四五”国家重点研发计划海洋大数据项目成功立项

持续推进多源异构数据智能联合质控和融合重构技术应用。基于强化学习、证据理论等技术,研发单要素时空联合质控、多源多要素关联质控和多方法组合质控技术,建立多源异构海洋环境数据精细化智能联合质控方法,异常数据检出率较常规质控方法提升了5%。基于迁移学习和降尺度的智能时空数据融合方法,突破数据驱动与物理约束相结合的稀疏观测数据智能重构技术,研发长时序高时空分辨率多要素海洋环境大数据样本集,空间覆盖全球海域、时间跨度1900年至今,要素包括海水温度、盐度、海面动力高度、气温、气压、风等,为海洋环境预报、气候变化研究、海洋安全保障等提供了时空连续、高分辨率的数据支撑。在此基础上,自主研发基于Conv-LSTM的定点连续海洋观测资料质量控制模型,嵌入海洋综合数据库业务化运行;研究基于LightGBM的水文气象场重构技术,推广应用至天津港及周边海域数值预报和订正场景;搭建中国近海单点和大面网格水文气象预报模型,纳入浙江省智慧海洋大数据中心业务化运行。

攻关研发海洋底质与矿产资源大数据应用技术。基于机器学习、图像处理和聚类分析等方法,挖掘分析重力仪、多波束、侧扫声呐等多维海底探测数据的特征向量与优化组合,开展海洋重力场边界智能识别,建立基于不同方法的底质分类器,应用于海洋生态分类分区等工作。基于时空大数据可视分析等技术手段,建立数字深海“一张图”系统,实现全球和我国在国际海底区域矿区深海矿产资源智能化空间展示、查询检索、综合分析和态势感知与研判。在此基础上,基于数据科学和知识发现,挖掘提取矿产资源评价数据及其与矿床的相关关系和特征参数,构建符合地质约束的空间决策支持推理模型,应用于深海多金属结核资源预测和定量评价。

五、 志合者,不以山海为远:走向国际的海洋大数据

海洋大数据助力履行国际义务。我国自1971年加入联合国教科文组织(UNESCO),积极参与UNESCO政府间海洋学委员会(IOC)及国际海洋资料与信息交换委员会(IODE)的相关活动,现已与全球60多个国家130多个海洋机构建立了正式的海洋资料与信息交换关系。国家海洋信息中心代表国家履行海洋数据资料的国际合作和交换。部门承担联合国教科文组织政府间海洋学委员会国家海洋数据中心、全球海洋和海洋气候资料中心中国中心(CMOC/China)、世界数据系统天津海洋学中心(WDS-Tianjin)、中国Argo资料中心、中国GTSPP资料中心、中国NEAR-GOOS延时资料中心、世界海洋数据门户西太平洋中心、北太平洋海洋科学组织元数据联盟西太平洋中心等全球/区域中心,积极宣贯海洋大数据理念、标准和技术。我国作为全球第一个国家承建的CMOC中心,获得WMO和IOC双认证,中心主导的中国-东盟、中国-欧盟等海洋大数据合作,在国家层面为全球区域海洋治理做出了积极贡献。


海洋大数据助推区域海洋管理能力提升。国家海洋信息中心积极致力于发展中国家海洋管理能力提升,建设运行国际海洋学院(IOI)-中国西太平洋区域中心、全球海洋教师学院(OTGA)-天津中心等国际培训业务中心。部门承担常态化业务实施,自编课程《海洋大数据:获取、管理和应用》已成为国际海洋学院认定的精品课程。多年来积极推进区域海洋合作与海洋大数据等知识技术培训,着力打造海洋能力建设国际品牌,建立起跨学科综合性海洋管理培训模式,积极输出我国海洋治理成功经验,持续打造我国海洋发展走向世界、宣讲中国方案、传播中国理念、输出中国技术的窗口,为我国和西太地区国家培养海洋管理人才600余名,为不断推进我国“一带一路”倡议实施起到积极促进作用。

海洋大数据构建新型伙伴关系合作模式。积极推进中国-马来西亚海洋大数据合作研发,成功向马方输出我国海洋数据库框架标准,为其建设国家级海洋数据中心提供技术指导。深入落实2018年第二十次中国-欧盟领导人签署的关于海洋领域蓝色伙伴关系宣言,积极推进国家海洋信息中心和欧洲海洋观测与数据网(EMODnet)的“中国-欧盟海洋数据合作计划”,现已建立中欧通用互认的海洋数据共享交换标准,实现了机制和技术上的中欧海洋数据互操作,达成了中欧生态系统脆弱性、海平面变化和湿地退化等领域长效合作研究机制,项目成果成为中欧蓝色伙伴关系亮点成果,为“后疫情时代”中欧加强海洋治理对话合作,打造更具世界影响力的中欧全面战略伙伴关系做出贡献。

六、 新征程、再出发:新时代逐浪海洋大数据

党的二十大报告提出“发展海洋经济,保护海洋生态环境,加快建设海洋强国”,“建设科技强国、数字中国”。“十四五”期间,国家海洋信息中心坚持走好高质量发展之路,制定实施“1135”发展战略,锚定“建设高水平信息中心”一个目标,围绕“海洋信息管理、应用与服务”一条主线,竞逐“决策支撑、公益服务、成果转化”三个战场,建设“海洋信息资源管理、海洋战略经济决策、海洋综合监管、海洋权益安全保障、国际合作治理支撑”五大体系,海洋大数据必将发挥更大的压舱石和助推器作用。迈入新时代,踏上新征程,海洋数据管理中心将牢记初心使命,大力夯实基础,奋力开拓创新,深入激发海洋大数据增值服务效能,奋力谱写海洋信息事业发展新篇章!(文/韩春花 杨锦坤)