（环境科学专业论文）中国大洋研究成果数据库平台系统建设.pdf

c o n s t r u c t i o no fc h i n a 0 e c u nr e s e a r c hr e s u l td a t a b a s ep l a t f o r ms y s t e m a b s t r a c t c h i n ah a sb e e nd o i n go c e a nm i n e r a lr e s o u r c es u r v e ya n dr e s e a r c hf o r2 0y e a r s ，a n d g a i n e dag r e a tm o u n to fs c i e n t i f i cr e s e a r c hd a t aa n db a s i cg r a p h i c si ng e o l o g y 、 g e o p h y s i c s 、h y d r o l o g y 、m e t e o r o l o g y 、c h e m i c 、b i o l o g y h o w e v e r ，d u et ot h el a c ko f r e g a r da n do u t l a y , t h ew o r ko f o c e a n r e s e a r c hr e s u l td a t am a n a g e m e n th a sd e p l o y e di n 砌le x t e n t t h e r ea r en o tr e g u l a t i o n so f d a t am a n a g e m e n t , a n dt h ed a t ad o e sn o th a v e u n i tm a n a g e m e n t m o s to ft h ed a t ai si nm a n yd e p a r h n e n t ss e p a r a t e l y , w h i c hm a k e s d i f f i c u l tt os h a r et h er e s u l td a t ag a i n e db yo c e a nm i n e r a lr e s o u r c es u r v e ya n dt o e x c h a n g ed a t aw i t hr e s e a r c h e r sa b r o a d s o ，c o n s t r u c t i n gt h ec h i n ao c e a nr e s e a r c h r e s u l td a t a b a s ep l a t f o r ms y s t e mw h i c hc a l lp r e s e r v ea n dm a n a g et h ed a t as c i e n t i f i c a l l y i st h et a s k 、i mf i r s tp r i o r i t y t h i sp a p e rb r i n g sf o r w a r dt h ec o l l e c t i v ef r a m e w o r ka n dc h i n ao c e a nr e s e a r c hr e s u l t d a t as e r i a ls t a n d a r d st h r o u g hr e s e a r c h i n gt h ec o n s t r u c t i o n s 、u s a g e sa n dm a n a g e m e n t o fr e l a t i v ed a t am a n a g e m e n ts y s t e m si na n do n tc h i n a ，a n db a s i n go nt h es t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i co fo c e a nr e s e a r c hr e s u l td a t a t h i sp a p e rf u l f i l l st h eo c e a nr e s e a r c h r e s u l td a t a b a s ea n dt h ed a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hh a st h ef u n c t i o n ss u c ha s d a t a b a s ei n p u t 、d a t am a n a g e m e n t 、d a t aq u e r y i n gu s i n gd a t a b a s et e c h n i q u e 、n e t w o r k t e c h n i q u e 、c o m p u t e rg r a p h i ct e c h n i q u e 、c o m p u t e rs o f t w a r et e c h n i q u e t h i sp a p e ra l s o r e s e a r c h e sa n df u l f i l l st h em u l t i m e t h o d so fd a t a b a s eq u e r ya n de x p r e s s i o no fq u e r y r e s u l t ，a n do c e a nr e s e a r c hr e s u l tc h e c ka n da c c e p ts u b s y s t e mb a s i n go nt h e c h a r a c t e r i s t i co f c h e c ka n da c c e p to f o c e a nr e s e a r c hr e s u l t i nc o n c l u s i o n , t h er e s e a r c ho ft h i sp a p e rf u l f i l l st h ef u n c t i o n so fi n f o r m a t i o n c o l l e c t i o n 、s t o r a g e 、m u t i l - w a yd y n a m i cq u e r y 、a n a l y s i sa n dd i s p l a yo f c h i n ao c e a n r e s e a r c hr e s u l td a m ，a n dc o m p o s e so c e a nr e s e a r c hr e s u l ts h a r ei n f o r m a t i o ns y s t e m ， t h e r e b ys a t i s f i e st h en e e do fm a n a g e m e n ta n da p p l i c a t i o no fo c e a nr e s e a r c hr e s u l td a t a o fo c e a n s u r v e y a n dr e s e a r c h p e r s o n s ， w h i c hc a n p r o v i d ed a t a s h a r ea n d a s s i s t a n t - d e c i s i o ns u p p o r ts e r v i c ef o rt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fo c e a nm i n e r a l r e s o u r c e k e yw o r d s ：d a t a b a s et e c h n i q u e ；m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o n e t ；o r a c l e ；j a v a s c r i p t ； s v g 2 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不舍任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本声明的法律结果由本人承 担。 论文作者签名 j 纠 鸟 日期：2 。7 年多月矽日 学位论文使用授权说明 本人完全了解国家海洋局第一海洋研究所关于收集、保存、使用学位论 文的规定，即： 按照本所要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 研究所有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 研究所可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，研究所可以公布论文的部分或全部内容 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 葺y 自 二月砰日 、 年 钐缛c ： 期 名 日 签肴作文论 中国人洋研究成果数据库平台系统建设 第一章绪论 海洋是地球上最大的水体地理单元，约占地球表面积的7 1 ，海底蕴藏 着极为丰富的资源。随着全球资源需求量的日益增加和陆地资源的日益短缺， 海洋资源的开发逐渐引起了各国的重视，资源开发的战略重点已经从陆地转 向海洋。海洋已经成为2 1 世纪能源探索和开发的重要场所，合理的开发和利 用海洋资源对于世界各国的可持续发展有着重要的意义。 大洋研究成果数据是大洋矿产研究开发数据的重要组成部分，即大洋科 学数据库的重要组成部分，缺之则会造成大洋科学数据的不完整。同时，成 果数据和基础数据各有特点，两者具有不可替代的作用。“八五”以来，大洋 科学数据库建设的重点主要侧重于原始数据与实测数据方面，针对这些具有 多源、异构、海量特点的数据提出了高效动态的存储和管理方法，已经建立 起了以实测数据为主体的基础数据库；然而，对结论性的成果类数据未进行 过系统地收集和管理，大多数成果数据仍存于原始成果中，未进行过标准数 字化处理，仍以原始产出的介质保存，除极个别的成果外，还未采用数据库 进行管理。 为了更好地管理和使用大洋研究成果数据，充分发挥其作用，并最终形 成完整的大洋科学信息库，必须建立大洋研究成果数据库，随着计算机技术 和数据库技术的广泛应用，搭建大洋科学信息共享平台，提高大洋综合信息 管理和应用的效率，从而促进大洋矿产资源勘探开发事业的迅速发展。上述 目标构成了本文目标的立足点。 中国丈洋研究成果数据库平台系统建磴 第二章需求分析 本文针对目前我国大洋( 深海) 矿产资源勘查、开发以及其它相关工作 的现状和实际需要，通过收集整理历年来大洋研究课题的成果资料数据，利 用先进的计算机信息存储及处理、通讯技术，建立集文字、图形、图象、数 字等于一体的大洋研究成果数据库，开发一套方便实用的综合信息查询与应 用系统，通过该系统将已有的大洋研究成果数据科学地、高效地管理起来， 搭建服务于国内国际社会的大洋研究成果数据交换与共享的数据库平台，实 现对成果数据的科学规范化管理和应用，可通过大洋协会网站及大洋数据库 网络平台发布服务，并将成果资料数据库纳入大洋矿产数据库，最终形成包 括大洋矿产实测数据基础数据、中间结果数据和最终成果数据的完整的大洋 科学数据库系统。 2 1 国内、外类似数据库系统建设情况 2 i 1 中国大洋矿产数据库服务系统 网址：h t t p ：2 2 1 2 3 9 0 1 3 8 s j k u i n d e x a s p 首页页面：见图2 - l 系统介绍：主要包括了矿产资源、地球物理、海洋地质、海洋环境、海 洋生物等方面的资料。矿产资源主要包括结核、结壳、硫化物等，富钴结壳 及多金属结核以其富含重要稀有金属元素c u 、c o 、n i 的经济价值，而成为 海洋最重要的金属矿产资源之一；地球物理资料包括多波束测深、重磁测量 和海底照相等，主要描述了调查区的海底地形情况及当地的重磁异常情况， 以进一步对测区的地质构造和岩浆活动进行分析和研究，海底照相可以清晰 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 的观察到海底的矿产覆盖及深海生物情况；地质资料包括沉积物取样、粒度 分析、化学分析、矿物分析、古生物分析等，主要描述了调查区的地质沉积 类型、化学组成及地质成因情况；海洋环境资料包括c t d 、a d c p 、水化学、 深海锚系、海浪气象等，描述了调查区的海水温度、盐度、海流、风等环境 因素；海洋生物资料包 括调查区内各种海洋生物种类、数量等。 数据组成：见图2 2 图2 - 1 中国大洋矿产数据库服务系统首页 生里查堂堕壅盛墨墼堡壁! 鱼墨竺塞堡 图2 2 中国大洋矿产数据库数据组成 2 1 2n o a a 的世界大洋数据库 网址：w w w n o d c n o a a g o v o c s w o d 0 1 p r _ w o d 0 1 h t r n l 首页页面：见图2 3 4 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 w o r l d o c 日m 西妇加盯( w o d 0 1 ) u p d a t eo f w o r l d o c e a n d a l a b a 剪1 9 9 8 ( w o d 9 8 ) 里逃1 盟亚垫生o n w o d g b b y m c h 出n c wv b l e s 幽t y r , e s a n da d d m o n a l b i a o r m a l “ w c 丑越m o bo b # e r v 曲o n sf o ro r d e n n g m f o r m a h o n c 饵虹吐 星三望望皇里型a m d 断k c h m h 咖g o t o 坠韭旦! 凼 坌t ! q d ! 坠4 坠盥q 耻! w o d 0 10ubued a m 峭坤k c i 睁f o f k dd a 埘 w o d 0 10 d i md a l ac t 缸s o r k dd 神 w o d 01u o d 砷m 0w o d 0 1d a t au p d a n s ow n n 0 1f m n m r n ha h td 椭 们d 蚰! _ 图2 3n o a a 的世界大洋数据库首页 系统介绍：n o a a 的世界大洋数据库( 2 0 0 1 版) 是世界大洋数据库( 1 9 9 8 版) 的升级版本，它分为c d r o m 版本和在线版本。世界大洋数据库在标准 和观察水深的基础上通过地理和时间进行排序，通过仪器类型对数据进行组 织：通过地理分类的的数据按世界矿产组织( w o r l dm e t e r o r o l o g i c a l o r g a n i z a t i o n ) 的l o 度矩形进行分类( 图2 - - 4 ) ；通过时间进行排序的数据以 年为单位进行排序。 数据组成：n o a a 的世界大洋数据库主要包含了o s d ( b o t t l e ，l o w r e s o l u t i o nc t d a n dp l a n k t o nd a t a ) 、c t d ( h i g hr e s o l u t i o nc o n d u c t i v i t y t e m p e r a t u r ed e p t hd a t a ) 、m b t ( m e c h a n i c a lb a t h y t h e r m o g r a p hd a t a ) 、x b t ( e x p e n d a b l eb a t h y t h e r m o g r a p hd a t a ) 、a p b ( a u t o n o m o u sp i n n i p e d b a t h y t h e r m o g r a p h ) 、m r b ( m o o r e db u o yd a t a 、p f lp r o f i l i n gf l o a td a m ) 、d r b ( d r i f t i n gb u o yd a t a ) 、u o r ( u n d u l a t i n go c e a n o g r a p h i cr e c o r d e r ) 等数据类 型。 傩裕h r “ 魄1 0 甜 剁和 1 ) # ，翻o 。m 图2 4 空间地理数据按照w m o 的1 0 度矩形进行分类 2 1 3s c o t t 极地研究所极地与冰川数据库 网址：h t t p ：w w w s p r i c a m ，a c u k r e s o u r c e s s p r i l i b 首页页面：见图2 - 5 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 图2 - 5s c o l r 极地研究所极地与冰川数据库首页 系统介绍：s c o t t 极地研究所极地与冰川数据库是由剑桥大学的斯科特 极地研究所和剑桥的世界冰川数据中心联合创建的。该数据库包括与南极北 极相关的所有学科的各种语言编写的文章，同时也提供全世界关于冰与雪的 深度数据。 数据组成：极地与冰川数据库由南极数据库、冰与雪数据库和俄罗斯诺 氏数据库三个数据库组成，其中t 南极数据库( s p r i l i b ) 拥有世界上最多的 关于南极洲和南大洋的出版物，可以通过在线来查找这些出版物，当前的库 中有大约4 3 4 5 0 条记录，涵盖了从1 6 0 2 到2 0 0 3 年这个时间段所出版的内容， 这个数据库定期地升级并增加最新出版的文章。 2 1 4 美国极地科学数据库 网址：h t t p ：n s i d e o r g d a t a i n d e x h t m l 首页页面：见图2 - 6 7 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 图2 - 6 美国极地科学数据库首页 系统介绍：美国国家雪与冰数据中心为研究者、商业用户，以及其他用 户提供大量的数据产品与服务。它提供了三种方式( 1 ) s e a r c hd a t as e t s ；( 2 ) b r o w s ed a t as e tl i s t s ；( 3 ) d a t ac e n t e r s ，p r o g r a m s ，& p r o j e c t s 对数据进行查找( 图 2 7 ) 。点击s e a r c hd a t as e t s 后出现选择页面，可以通过输入关键字、空间范围、 时间期限进行查找，输入查询条件后点击s e a r c h 键，将出现所有符合条件的 结果。此外，数据库还可以提供了调查项目的地理范围，并通过一个静态地 图显示出来。 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 图2 7 美国极地科学数据库首页 通过对上述数据库的分析表明，多数数据库都是通过元数据库进行查询 和检索，所记录的都是描述原始数据的数据，比如数据集内容描述( 标题， 空间属性，时间属性等) 、数据集责任人的描述等。对于原始数据，则是通过 某种方法指示到原始数据所在的位置，如该数据所在机构、具体存储位置、 或是链接到原始数据所在的网址、链接到包含所有数据的扫描文档等。 2 2 系统的功能需求 基于本文研究目标，通过向协会相关部门、国家海洋信息中心、部分大 洋项目承担单位的相关领导和专家进行调研、咨询和分析，提出了系统的功 能需求、性能要求和用户分类。 通过对系统用户的需求调研，“中国大洋研究成果数据库系统”需要满足如 下几方面的功能要求： ( 1 ) 系统应该具有用户管理、日志管理等系统维护功能，用于管理用户 9 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 的功能权限，监控用户的操作行为，保障系统的安全性和可靠性； ( 2 ) 系统具有成果报告、图件和报表等原始数据的录入、输出和编辑功 能，方便成果数据的采集，从而提高数据的录入速度和质量； ( 3 ) 系统能够实现对多源、异构、海量的大洋研究成果数据的集成存储 和管理，使数据库能动态、高效地响应系统的数据请求： ( 4 ) 基于网络提供多种方式的信息查询、显示和下载等共享功能，使用 户能够以一种方便、快捷的方式对大洋成果信息进行浏览和获取； ( 5 ) 系统应该能对已收集到的大洋矿产资源数据进行可视化数据统计、 分析和挖掘等功能，从而为大洋矿产资源的研究和开发工作提供决策参考依 据。 2 3 系统的性能要求 通过对用户的需求调研，“中国大洋研究成果数据库系统”在性能上应当满 足以下几种需求： ( 1 ) 实用性 由于该系统将应用于国内国际社会大洋研究数据交换与共享的实际工作 中，而且将是未来“数字海底”的组成部分，所以该系统应当具有实用性。该 系统应当符合今后的发展方向，在功能上紧紧围绕大洋资源研究和开发的管 理需求，结合先进、合理的模式进行设计开发，同时充分考虑用户操作方便， 界面友好，符合日常工作习惯，应能够满足用户对过去、现有以及未来成果 资料的录入、管理，并能结合已收集到的数据进行综合分析和挖掘，以为大 洋矿产资源的研究和开发提供辅助决策服务。 ( 2 ) 开放性 o 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 该数据库系统应当符合国家和行业制定的标准和技术规范，使其具有良 好的兼容性和可扩充性，能够较为容易地实现系统的升级和扩充。 ( 3 ) 可维护性 该数据库系统应当具备详细的系统开发文档和用户文档，使维护人员能 够比较容易的对系统进行理解、修正和改进，可方便的对系统进行测试。 ( 4 ) 安全保密性 由于海洋特殊的地理环境，其在资源研究开发和国防建设等方面具有重 要的战略意义，因此收集到的部分数据属于涉密资料，需要通过权限控制的 方式来保护这些数据不被泄漏和修改。 ( 5 ) 可靠性 为了保证系统有效、可靠地运行，必须进行系统稳定性和可靠性测试。 其目的是为了通过对新建系统进行全面的测试和检验，以确定该系统是否符 合需求分析所规定的各项功能要求，及时发现和改进其中错误，保证系统可 靠、稳定地运行。 ( 6 ) 兼容性 目前与大洋矿产资源研究相关的基础数据库信息系统正在开发和建设过 程中，因此，该系统应当最大限度的与这些已有的大洋研究信息系统相兼容， 提供相应的数据转换接口以及信息交互接1 2 1 ，实现协同工作，使其更好地为 大洋研究和开发工作服务，满足用户的需求。 第三章研究的重点与难点 本文研究的重点和难点可归纳为以下方面：( 1 ) 编制“中国大洋研究成果 数据系列标准”；( 2 ) 元数据库搜索引擎与空间搜索引擎之间的匹配；( 3 ) 多 中国丈洋研究成果数据库平台系统建设 视图的数据动态查询和灵活下载；( 4 ) 基于s v g 的空间矢量图形数据表达技 术研究。 3 1 编制“中国大洋研究成果数据系列标准” 由于“中国大洋研究成果数据系列标准”是本文的最基础工作之一，本文针 对大洋研究课题的特点，在参考“八五”、“九五”、“十五”期间的一些典型课 题的基础上，吸取了多位大洋项目管理、大洋调查、深海研究、数据处理、 档案管理等专家提出的宝贵意见和建议，研究制定了“中国大洋研究成果数据 管理规定( 讨论稿) ”，建立了“资料收集、归档和预处理、生成电子文件、 提取元数据信息、加载入库”的业务流程，编制了“中国大洋研究成果数据逻 辑结构和填写规定”。 其中，大洋研究成果数据库系统就是基于“中国大洋研究成果数据逻辑结 构和填写规定”和o r a c l e 数据库系统提供的关系模式进行设计和开发的， “中国大洋研究成果数据逻辑结构和填写规定”包括课题数据系列表、成果数 据系列表和系统数据系列表三类数据表：课题数据系列表包括与课题相关的 信息，如课题基础信息、参加人员信息、验收信息等：成果数据系列表包括 课题所取得的各种类型的成果，如报告成果、图件成果、软件成果、视频成 果、声音成果等i 系统数据系列表包括数据库建设、系统开发和维护所必需 的信息，如数据字典、日志记录、用户信息等。 3 2 元数据库搜索引擎与空间搜索引擎之间的匹配 由于大洋研究成果数据库系统具有两个方面的数据需求：( 1 ) 围绕一般 信息查询服务的数据需求；( 2 ) 围绕空间数据查询服务的数据需求。因此， 中国丈洋研究成果数据库平台系统建设 系统为用户提供了多种信息检索引擎在信息查询子系统中开发了查询统计 功能模块予以实现，使用户能够方便、快速地对大洋研究成果数据库中的信 息进行查询、浏览和统计分析。 元数据查询根据用户数据的元数据关键字( 项目基础信息、项目责任人、 项目内容等元数据信息) 在元数据库中进行查询，将符合元数据查询条件的 大洋研究成果数据返回到w e b 浏览器。空间查询主要根据用户输入的空间范 围信息从大洋研究成果数据库中检索出符合空间范围条件的数据返回到w e b 浏览器。空间范围的数据有两种方式：一种方式是用户直接在空间范围文本 框输入想要查询的空间位置信息；另一种是用户通过系统提供的全球电子地 图直接选择空间范围，然后系统自动从电子地图中读出空间位置信息放回到 空间范围文本框。 3 3 多视图的数据动态查询和灵活下载 大洋研究成果数据库包含的基础数据，包括各类研究成果，如文字报告、 成果图件、表格、数据( a s c i i 码、或其它要求格式) 、实物成果( 模型、图 片、说明等) 、视频( 多媒体) 、其它类型成果( 上述类型外上级部门特别要 求需要进行展示的成果) 。在系统中为了向用户便捷地提供多种类型信息，在 信息查询子系统中开发了查询统计、项目统计、示范演示、收藏下载等功能 模块予以实现。 查询统计功能模块为用户提供对数据库中的相关信息进行统计查询，通 过柱状图、饼状图、线状图等方式进行直观地表达，从而为大洋调查研究工 作提供辅助决策支持服务。 项目统计功能模块基于大洋调查研究项目的类别特征对大洋研究成果数 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 据库中的数据进行组织，用户可以按照项目类别来检索和浏览相应的项目信 息。 示范演示功能模块主要针选择资料数量比较丰富、种类比较齐全的大洋 研究区域作为示范区，利用先进的空间信息表达技术对示范区内的大洋研究 成果数据进行综合建模和表达，从而为示范区的大洋调查研究工作提供辅助 决策支持服务。 收藏下载功能模块为用户提供了一种方便的信息共享渠道。用户在对大 洋研究成果数据进行查询和浏览的过程中，感兴趣的专题信息可以暂时放到 系统建立的用户收藏夹中，等用户结束信息查询操作之后，可以将个人收藏 夹中的数据一次性打包下载到本地计算机中，用于进一步分析和研究。 3 4 基于s v g 的空间矢量图形数据表达技术研究 在“信息查询”子系统中，将大洋多金属结核调查区、c c 区等我国进行大 洋研究工作时间较长、成果数量丰富、资料类型齐全的区域作为示范区，对 示范区内获得的成果图件通过s v g 技术进行综合建模和表达，为示范区的大 洋调查研究工作提供辅助决策支持服务 第四章系统设计与实现 4 1 系统的总体设计 4 1 1 系统建设的必要性 为适应我国大洋研究多方位的需求，除了对大洋基础数据进行收集和信 息化管理，还要收集和保存国际海底区域研究开发中所取得的研究成果数据 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 ( 包括中间结果数据和最终结论数据) ，来为科技界数据共享和学科间渗透的 综合性研究提供基础。 目前，大洋基础数据库已经在研究和开发过程中，对大洋基础数据进行 统一的管理和共享。但是，对于部分研究成果和数据，至今可能仍分散在各 单位和个人手中，使得大洋矿产资源研究开发协会投资所取得的成果数据无 法实现国内科学界的共享，进而无法充分体现其科学价值；同时也无从开展 与国际上的有效交换，取得更多、更系统的数据，以补充国内科技界对长时 间序列和多学科研究的数据需求，在某种程度上已造成科学研究的重复和部 分成果资源浪费。 在大洋矿产资源研究开发领域，多学科综合研究或多专业资料的综合查 询、分析和应用等方面相对落后，因此需要将数据库和空间信息技术引进大 洋勘探开发领域，针对大洋研究成果数据的特点和应用需求，设计并开发“中 国大洋研究成果数据库系统”，使大洋成果数据的管理和共享向科学化、可视 化、便捷化方向发展，实现大洋成果资料的集成存储、高效管理和动态共享， 以符合当今“数字地球、数字海洋”的发展趋势。 4 1 2 系统框架结构 中国大洋研究成果数据库系统应该具有分布式多数据库集成的特点。围 绕其总体目标，利用先进的计算机信息存储及处理、通讯技术，以储存和查 询为主，兼有数据管理、数据信息服务、在互联网上供浏览下载等功能的数 据库网络管理系统。按照统一规划、集中实施的原则，建成大洋研究成果数 据子库，最终完成“中国大洋研究成果数据库系统”，并将此后获得的大洋研 究成果数据持续入库、存储管理和共享服务( 图4 - 1 ) 。 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 图4 - 1 系统总体框架图 根据系统的框架结构，将中国大洋研究成果数据库系统分成大洋成果数 据库和大洋研究成果数据库综合应用系统两部分。其中大洋研究成果数据库 的研究主要是研究大洋研究成果的数据属性、结构、建库技术和相应的数据 库录入编辑软件；大洋研究成果数据库综合应用系统则是在大洋研究成果数 据库的基础上开发的相应的应用系统。 4 2 大洋成果数据库设计 4 2 1 建设目标 根据本文研究的总体目标、数据特点及应用需求，采用面向对象的软件 工程分析方法设计和开发了中国大洋研究成果数据库系统。中国大洋研究 成果数据库系统针对我国在大洋调查和研究过程中获得的时间空间跨度大、 成果类型复杂、数据量庞大、标准不统一的研究成果数据进行了有效的组织 和管理，并提供快速高效的数据存储、维护和检索的功能，使用户通过应用 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息，进行多学科综合 研究或多专业资料的综合查询、分析等应用，搭建服务于国内，国际社会的大 洋研究成果数据交换与共享的数据库平台。 大洋研究成果数据库系统对于成果数据的查询和使用主要通过两种路径 来实现：元数据库引擎和空间数据库引擎。因此，在实现时将数据需求主要 分为两大类，一类是与研究成果报告和图件有关的数据，另一类是在大区域 海洋背景下进行信息定位所需的空间数据( 图4 2 ) 。 图4 - 2 大洋研究成果数据流程 为了满足上述实际需求，大洋研究成果数据库系统具有两条主要的数据 轴线：左面的一个主线是围绕一般信息查询服务的数据需求；右面的一个主 线是围绕空间数据查询服务的数据需求。这两类数据需求的交集即为大洋研 究成果数据库包含的基础数据，包括各类研究成果，如文字报告、成果图件、 表格、数据( a s c i i 码、或其它要求格式) 、实物成果( 模型、图片、说明、 等) 、视频( 多媒体) 其它类型成果( 上述类型外上级部门特别要求需要进 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 行展示的成果) 。因此，围绕课题任务合同书的具体要求，数据平台以多学科、 多来源、多手段和多分辨率为依托，匹配相应的课题基础信息、课题责任人、 课题内容等元数据信息或课题研究区位置、成果图件范围等空间地理位置信 息，力求为广大从事大洋研究的科研队伍提供信息查询、检索、数据共享等 服务。 4 2 2 建设原则 中国大洋研究成果数据库系统在设计上以需求分析成果、数据库系列标 准和对象关系数据库技术为基础，严格按照规范的数据库工程设计方法从数 据库的概念结构、逻辑结构、物理结构和安全性能等几个方面进行分析和设 计对课题数据库系统进行分析和设计。 4 2 2 1 需求驱动原则 从用户的实际需求出发，依据大洋调查和研究工作的实际情况，以调查 项目为纽带，将多来源、多期次、多存储格式和多标准的数据进行组织和关 联，设计数据的整合、录入和管理方案，保证数据库应用的灵活性和方便性。 4 2 2 2 对象模型和关系模型相结合原则 采用面向对象的关系数据库设计来建立大洋研究成果数据库。面向对象 的关系数据库是从传统的关系数据库加以扩展，增加面向对象的特性，把面 向对象技术与关系数据库相结合，建立对象关系数据库管理系统 ( o r d b m s ) ，这种系统既支持已经被广泛使用的s q l ，具有良好的通用性， 又具有面向对象特性，支持复杂对象和复杂对象的复杂行为，是对象技术和 传统关系数据库技术的最佳融合。针对大洋调研和研究工作的特点，运用面 向对象的数据建模方法对大洋研究成果数据进行分类和建模，兼顾关系模型 和对象模型的优点构建大洋研究成果数据库，实现复杂数据的高效组织和管 理。 4 2 2 3 实用和规范原则 在关系模式的逻辑结构的设置和标准化等方面，要自始至终从实用和规 中国丈洋研究成果数据库平台系统建设 范的角度出发，遵循“国家标准优先”的原则，对用户部门的勘查单位的习惯 不同进行相应的转换，提高数据库的灵活性、开放性和可扩展性。 4 2 3 数据内容和特点 4 2 3 1 数据来源 大洋研究成果数据库的数据资料主要来源于大洋协会在“八五”、“九五”、 “十五”期间支持的研究课题进行归档的研究报告以及其他相关研究成果，载 体主要为电子光盘和纸质资料。至今为止，收集到的研究成果类型主要为 航次报告与现场报告、技术报告、研究论文、附图和专题图集等图件、国际 交流资料( 如数据文件、矿区坐标、图件、勘探合同、年度报告等) 等。研 究成果涉及的领域涵盖了富钴结壳资源调查研究的相关成果资料、多金属结 核调查研究的相关成果资料、硫化物等其他资源研究的相关成果资料、基础 地质研究的相关成果资料、环境研究与评价研究的相关成果资料、资源加工 技术研究的相关成果资料、深海技术发展研究的相关成果资料及其它相关成 果资料等。 4 2 3 2 数据内容及要素组成 如前所述，由于大洋研究课题涉及到的研究范围较广，涵盖基础地质研 究、资源评价研究、资源加工利用、开采技术与设备、深海技术发展等多个 领域，近年来又逐渐由单一的多金属锰结核调查研究向富钴结壳资源、热液 硫化物、深海基因、天然气水合物等前瞻性资源调查研究转变，因此，大洋 协会组织或设立的研究方向在“八五”、“九五”、“十五”期间均有所不同( 表 4 1 ) 。 十五d y l 0 5 - 0 1 资源d y1 0 5 0 卜0 富钴结壳资源评价与研究 ( d y 勘查与评价项目 l 1 0 5 ) 期d y l 0 5 - 0 l - o 多金属结核资源评价与研究 间2 1 9 中国犬洋研究成果数据库平台系统建设 d y l 0 5 - 0 l - 0 硫化物等其他资源 3 d y l 0 5 - 0 l - 0 基础地质研究 4 d y l 0 5 - 0 2 环境研究与评价项目 d y l 0 5 - 0 3 - 0 资源勘查技术 d y l 0 5 - 0 3 深 i 海技术发展项目 d y l 0 5 - 0 3 - 0 深海资源开采技术开采技术 d y l 0 5 0 4 o 矿产资源加工 d y l 0 5 - 0 4 资 i 源加工利用项目 d y l 0 5 0 4 - o 生物基因资源开发技术 d y l 0 5 0 5 o 综合评价 d y l 0 5 0 5 综 l 合评价项目d y l 0 5 0 5 旬 战略研究 2 九五d y 9 5 - 0 2 多金 d y 9 5 - 0 2 - o l 东太平洋勘探区多金属结核矿床局 ( d y属结核资源评价与部分布规律研究 9 5 ) 期间 地质研究多金属结核矿床分类及矿床特征综 d y 9 5 0 2 加2 合分析研究 d y 9 5 0 2 0 3 多金属结核成矿控制的模型研究 中国开辟区地震地层学构造特征与 d y 9 5 0 2 0 4 成矿条件研究 中国大洋多金属结核开辟区( 西区) d y 9 5 - 0 2 0 5 地形地貌系列图编制及其特征研究 中国大洋多金属结核开辟区( 东区) d y 9 5 - 0 2 - 0 6 地形地貌系列图编制及其特征研究 中国多金属结核勘探区资源动态评 d y 9 5 - 0 2 - 0 7 价和矿区圈定综合研究 浅地层剖面的底质分类和声学特征 d y 9 5 - 0 2 - 0 8 研究 大洋多金属结核矿区工程地质条件 d y 9 5 0 2 - 0 9 研究 中国大洋开辟区沉积物和多金属结 d y 9 5 - 0 2 1 0 核( 壳) 的s r 、n d 、c e 同位素组成及其 示踪意义研究 锶、氮、硅同位素在寻找富矿结核、 d y 9 5 - 0 2 1 l 结壳中的应用研究 中国开辟区多金属结核生物成因研 d y 9 s - 0 2 一1 2 究 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 d y 9 5 - 0 2 1 3 微生物生态与结核生长关系研究 太平洋多金属结核保存与富集条件 d y 9 5 0 2 - 1 4 实验研究 大洋多金属结核的化学演化与古海 d y 9 5 - 0 2 - 1 5 洋学 l n m 锰矿相的人工合成及其特征研 d y 9 5 - 0 2 1 6 究 利片i 深拖资料对中国开辟区结核分 d y 9 5 - 0 2 1 7 布的综合研究 多金属结核资源定量评价的多元地 d y 9 5 - 0 2 1 8 质统计方法研究 太平洋多金属结核矿产k 值的实验 d y 9 5 - 0 2 1 9 研究 d y 9 5 - 0 2 2 0 深海生物的分子生物学及其应用 d y 9 5 0 3深海采矿中试系统开发 d y 9 5 0 4 资源加工利用 d y 9 5 - 0 5基础业务建设 d y 9 5 - 0 6 环境研究与评价 d y 9 5 0 7 深海勘探技术应用研究 d y 9 5 0 8 富钴结壳资源研究 八五 d y 8 5 - 0 2 _ o l 多金属结核分布规律研究 ( d y 东北太平洋( c c 区) 多金属结核成 b 5 1 期间 d y 8 5 0 2 - 0 2 因( 形成机制) 的研究 东太平洋海盆多金属结核矿物地球 d y 8 5 - 0 2 多金 d y 8 5 - 0 2 - 0 3 化学研究 属结核资源评价与 东北太平洋c c 区海底沉积物物质 d y 8 5 0 2 - 0 4 地质研究 组成与沉积作用研究 东太平洋海盆多金属结核资源勘探 d y 8 5 - 0 2 - 0 5 与评价方法研究 东北太平洋c c 区多金属结核勘探 d y 8 5 - 0 2 0 6 开发环境影响评价 d y 8 5 - 0 3 _ 0 l 集矿方法和设备研究 d y 8 5 - 0 3 开采 d y 8 5 0 3 - 0 2 大洋多金属结核扬矿技术研究与论 证 技术与设备研究 d y 8 5 - 0 3 0 3 大洋多金属结核集矿、扬矿遥测遥控 系统的研究开发 d y 8 5 - 0 4 大洋 d y 8 5 0 4 - 0 l大洋多金属结核冶炼工艺研究 多金属结核选冶实 d y 8 5 0 4 _ 0 口 大洋多金属结核特殊选矿工艺研究 日 2 1 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 验研究大洋多金属结核工艺矿物学及采选 d y 8 5 0 4 j - 0 3 冶过程标准分析方法研究 d y 8 5 - 0 5 0 1战略和法规研究 d y 8 5 - 0 5 基础d y 8 5 _ 0 5 0 2 综合评价 业务建设 d y 8 5 - 0 5 - 0 6 d y 8 5 旬5 0 7大型设备引进( 项目) 表4 - l 大洋研究成果涉及的研究方向及内容 通过对收集到的上述研究成果数据资料的整理、编录和分析，可以将大 洋研究成果数据归纳为课题基础数据、课题研究报告数据以及其它类型成果 数据三部分内容，其中又分别包含了多种要素数据。 4 1 2 j 2 1 课题基础数据 可进一步划分为以下几种要素数据： ( 1 ) 课题基础数据：包含课题承担单位、课题负责人、所属项目、起止 日期、研究范围、研究内容、密级、经费等信息。 ( 2 ) 课题参加单位数据：包含参加单位名称、通讯地址、邮编、主管部 门等信息。 ( 3 ) 课题成员数据：包含每个课题成员的姓名、专业、职称、单位等信 息。 ( 4 ) 课题验收成果数据：验收结论、验收时间、验收地点、验收委员会、 验收结论等信息。 ( 5 ) 课题出版物成果数据：课题成果名称、成果出版物的时间、作者、 出版社等。 ( 6 ) 课题所获的专利成果数据：包含专利名称、持有人、批准时间、申 报单位、登记号等信息。 ( 7 ) 课题成果元数据：包含成果名称、成果所属类别、关键词、存储介 质、成果生产单位、成果存放单位、成果作者、技术支持入、成果提交者等 信息。 4 2 322 课题研究报告数据 从收集到的数据资料来看，所有研究课题均提交了课题研究报告，包含 了研究报告基础数据、报告章节数据、报告插图数据、报告表数据、图件成 中国大洋研究成果数据库平台系统建设 果数据等信息。 4 2 3 2 3 其它类型成果数据 可进一步划分为以下几种要素数据： ( 1 ) 软件成果数据：软件安装文件、软件格式说明等。 ( 2 ) 视频成果数据：成果数据文件、格式说明等。 ( 3 ) 数据成果数据：成果数据文件、格式说明等。 ( 4 ) 声音成果数据：成果数据文件、格式说明等。 4 2 3 3 数据特点 经过对这些种类繁多的大洋研究成果数据的收集、整理和分析，发现这 些大洋研究成果数据具有如下特点： ( 1 ) 数据涉及的部门多，但分布较集中 大洋矿产资源调查研究工作包含许多研究就课题，每一个课题是由一个 或多个单位负责完成。但是，这些研究成果数据在课题验收时都会最终提交 给大洋协会统一收集管理。 ( 2 ) 数据标准不统一 从收集到的资料可以看出，由于大洋调查研究工作由不同的部门来负责 实施完成，尽管有相关的海洋调查研究规范作为依据，但是在具体的工作过 成果中，不同单位之间采用的方法和标准还是不一致。 ( 3 ) 数据类型及文件格式复杂 由于大洋矿产资源调查研究工作涉及到的研究方向和课题种类繁多，因 此大洋研究成果数据的类型和格式也比较复杂，包括文字报告成果、图件成 果、表格成果、数据成果( a s c i i 码、或其它要求格