張峰，金繼業(yè)，石綏祥

（國家海洋信息中心數(shù)字海洋重點實驗室）

我國數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架建設(shè)進展

張峰，金繼業(yè)，石綏祥

（國家海洋信息中心數(shù)字海洋重點實驗室）

20世紀90年代末提出“數(shù)字海洋”的概念以來，我國海洋科技工作者開展了大量的數(shù)字海洋技術(shù)理論研究工作。2003年，隨著國家“908”專項的啟動，作為我國數(shù)字海洋一期建設(shè)工程，數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架建設(shè)全面展開，經(jīng)過多年的不懈努力，取得了一系列重要的建設(shè)成果，初步搭建完成數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架，為我國數(shù)字海洋系統(tǒng)工程的全面建設(shè)打下了堅實基礎(chǔ)。

1998年，前美國副總統(tǒng)戈爾首次提出了“數(shù)字地球”概念，數(shù)字地球是指以地理坐標（經(jīng)緯網(wǎng)）為依據(jù)，將地球自然屬性信息與社會屬性信息數(shù)字化，并提供立體顯示與多維分析的地球技術(shù)系統(tǒng)。數(shù)字海洋是數(shù)字地球的重要組成部分，它通過集成海量、多分辨率、多時相、多類型的海洋觀測與監(jiān)測等數(shù)據(jù)及其分析算法和數(shù)值模型，運用3S（GPS，RS，GIS）技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、科學視算、虛擬現(xiàn)實與仿真等技術(shù)手段構(gòu)建一個虛擬的海洋系統(tǒng)。通俗地講，數(shù)字海洋是利用現(xiàn)代信息技術(shù)，收集和處理海量的海洋數(shù)據(jù)，形成多樣化的信息服務產(chǎn)品，把現(xiàn)實海洋世界數(shù)字化，裝入計算機而形成的信息系統(tǒng)。數(shù)字海洋系統(tǒng)以數(shù)字化、可視化等方式，通過計算機實現(xiàn)對海洋現(xiàn)象和過程的虛擬表達，展現(xiàn)真實海洋世界的各種狀況，再現(xiàn)海洋的過去、預現(xiàn)海洋的未來，從而促進和提高人類對海洋的客觀認識，為海洋的可持續(xù)發(fā)展提供信息支撐服務。

數(shù)字海洋是一項龐大、復雜的信息化系統(tǒng)工程。建設(shè)數(shù)字海洋需要總體規(guī)劃，有計劃、有步驟地分階段實施，需要先期開展標準規(guī)范的建設(shè)，強化信息資源的整合，搭建信息基礎(chǔ)框架，在此基礎(chǔ)上，全面推進數(shù)字海洋建設(shè)。為此，在2003年國務院批準并實施“我國近海海洋綜合調(diào)查與評價”專項（908專項）中，專門設(shè)立了“數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架構(gòu)建”項目（908-03項目）。我國數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架項目建設(shè)的目標定位為：制定完善海洋信息標準體系，按照統(tǒng)一標準處理整合“908”專項調(diào)查資料和歷史海洋數(shù)據(jù)，搭建數(shù)字海洋基礎(chǔ)信息平臺，奠定數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)；開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，建設(shè)數(shù)字海洋原型系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)實海洋的動態(tài)可視化表達，奠定數(shù)字海洋技術(shù)基礎(chǔ)；開發(fā)數(shù)字海洋綜合管理和公眾服務系統(tǒng)，開展數(shù)字海洋特色服務系統(tǒng)的嘗試應用，奠定數(shù)字海洋應用基礎(chǔ)，從而為今后我國數(shù)字海洋的全面建設(shè)打牢基礎(chǔ)。

1 國外數(shù)字海洋領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過十余年的發(fā)展，國外一些發(fā)達國家在數(shù)字海洋相關(guān)領(lǐng)域，如數(shù)字海洋基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、海洋立體觀測系統(tǒng)、海洋信息共享體系、數(shù)字海洋應用等方面，已經(jīng)具備相當?shù)囊?guī)模和水平。

1.1 數(shù)字海洋基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

數(shù)字海洋基礎(chǔ)設(shè)施是數(shù)字海洋建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)，主要包括信息基礎(chǔ)設(shè)施和空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。信息基礎(chǔ)設(shè)施是指高速計算機通信網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施，即信息高速公路。美國在1993年正式提出建設(shè)國家信息基礎(chǔ)設(shè)施——信息高速公路。目前跨國界計算機信息高速公路的建立，不僅大大縮小了時間與空間的距離，而且改變了人類的思維、工作、生活方式。近年來，計算機網(wǎng)絡通信技術(shù)是世界上發(fā)展最快的前沿技術(shù)之一。在交換技術(shù)、數(shù)字和數(shù)據(jù)通信技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上，計算機網(wǎng)絡技術(shù)和信息通信技術(shù)關(guān)系進一步密切結(jié)合。網(wǎng)絡通信技術(shù)的發(fā)展，為數(shù)字海洋建設(shè)創(chuàng)造了前所未有的信息傳輸和交換條件。

“空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（SDI）”的概念是由美國、加拿大、英國等發(fā)達國家在20世紀90年代初最先提出的。SDI的建設(shè)開始是在國家范疇內(nèi)建設(shè)和運作的，即NSDI，在美國、英國、加拿大、澳大利亞、日本等發(fā)達國家發(fā)展很快，取得了積極成果。“海洋空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施”是SDI的重要內(nèi)容，目前開展的國家、區(qū)域乃至全球SDI建設(shè)都十分注重海洋空間信息問題。美國在SDI方面開展的16個框架示范項目中就有多個項目涉及海洋水文數(shù)據(jù)庫、海洋管理、海洋多源數(shù)據(jù)融合等內(nèi)容。

1.2 海洋立體監(jiān)測與數(shù)據(jù)獲取

在海洋立體監(jiān)測和空間數(shù)據(jù)獲取方面，各國都在競相發(fā)射系列海洋衛(wèi)星和兼有海洋觀測功能的多種資源與氣象衛(wèi)星，已經(jīng)積累了海量的海洋衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。全球海洋觀測系統(tǒng)（GOOS）已建立了海洋與氣候、海洋生物資源、海洋健康狀況、海岸帶監(jiān)測、海洋氣象與業(yè)務化海洋學等5個GOOS發(fā)展領(lǐng)域，初步形成了由海洋衛(wèi)星、各類浮標和沿海臺站組成的全球業(yè)務化海洋學系統(tǒng)。值得指出的是，歐美發(fā)達國家在海底觀測方面也邁出了領(lǐng)先一步。美國和加拿大從2002年開始，聯(lián)合開展“海王星”（Neptune）計劃，在東北太平洋建立海底觀測網(wǎng)，該信息傳輸網(wǎng)被形象地稱為“信息水龍帶”。該計劃完成后將進行水層、海底、地殼的長期連續(xù)實時觀測約25年。加拿大海王星網(wǎng)已于2009年7月3日正式啟動，2009年12月18日，加拿大“海王星”海底觀測有線局域網(wǎng)中使用了“瓦力”機器人等海底探測設(shè)備。在海底鋪設(shè)局域網(wǎng)并使用“瓦力”這樣時刻在線的探測設(shè)備為海洋研究、地震監(jiān)測和海底油氣勘探開辟了全新視野。歐洲、日本等國家也制定了相應的海底觀測計劃。

1.3 海洋數(shù)據(jù)處理

在海洋信息處理與加工方面，美國、俄羅斯和日本等世界海洋強國十分重視海洋數(shù)據(jù)收集、處理、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)融合、信息產(chǎn)品開發(fā)和可視化技術(shù)的研發(fā)。綜觀其發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢，海洋觀測監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理手段已向綜合性立體方向發(fā)展，不僅在硬件技術(shù)上體現(xiàn)出其業(yè)已成熟，更重要的是相配套的以軟件為支撐的數(shù)據(jù)處理能力亦大幅度提高，并充分利用先進的IT技術(shù)和通信技術(shù)，增加海洋數(shù)據(jù)的預處理功能和存貯能力。

1.4 海洋信息共享

在海洋信息共享方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，建立在空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施之上的空間信息共享變得越來越廣泛，各國政府、組織、科研機構(gòu)甚至企業(yè)團體紛紛從戰(zhàn)略利益和管理的角度出發(fā)制定了大量的信息共享標準、規(guī)范、管理辦法等。在技術(shù)角度方面，近幾年先后推出了XML、GML技術(shù)、網(wǎng)格計算技術(shù)、云計算技術(shù)等。這些技術(shù)不僅能夠有效促進和實現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)和信息資源的交換和共享，而且能夠?qū)崿F(xiàn)軟硬件資源、服務資源的共享。海洋信息資源共享范圍覆蓋至整個國家、地區(qū)乃至全球。海洋信息共享的內(nèi)容也越來越豐富，從元數(shù)據(jù)到衛(wèi)星圖像、航空照片、海洋基礎(chǔ)地理圖和專題圖等。

1.5 數(shù)字海洋研究與應用

在數(shù)字海洋研究方面，美國于2006年初開始進行大規(guī)模的“數(shù)字海洋”研究計劃，其研究領(lǐng)域包括海岸帶管理、防災減災、海洋漁業(yè)、海洋油氣4個方面。在數(shù)字海洋應用及產(chǎn)品方面，目前比較領(lǐng)先和有影響力的產(chǎn)品是Google公司推出的Google Earth。Google公司繼2005年成功推出Google Earth之后，于2009年初推出了Google Ocean。Google Ocean是在Google Earth的基礎(chǔ)上增加了海洋信息內(nèi)容，主要包括：旅游景區(qū)、沖浪區(qū)、沉船地點、海底地形、水面模型、海岸線變遷對比等內(nèi)容，可查詢海洋環(huán)境、海洋生物、海洋調(diào)查、海洋科普等相關(guān)海洋領(lǐng)域的信息，為用戶提供了虛擬的海洋世界。

2 我國數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)908-03項目建設(shè)的目標，中國數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架的建設(shè)圍繞“一個平臺，一個原型，一個系統(tǒng)”3項任務開展具體工作，即數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)平臺、數(shù)字海洋原型系統(tǒng)和海洋綜合管理與服務信息系統(tǒng)。其中，數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)平臺是信息基礎(chǔ)框架建設(shè)的數(shù)據(jù)核心和基礎(chǔ)，主要建設(shè)內(nèi)容包括標準規(guī)范、海洋數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡平臺、海洋數(shù)據(jù)倉庫、海洋信息更新交換體系等。

圖1 數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架總體結(jié)構(gòu)

3 我國數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架建設(shè)進展

2003年9月，隨著“908”專項的啟動，開始編制數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架構(gòu)建項目總體實施方案。2007年，數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架構(gòu)建項目正式啟動，在國家海洋局科技司和“908”專項辦公室的統(tǒng)籌下，項目牽頭實施單位國家海洋信息中心協(xié)同數(shù)字海洋各級節(jié)點建設(shè)單位，經(jīng)過4年多的努力，建成了覆蓋11個沿海?。ㄊ校┖退芯謱賳挝坏臄?shù)字海洋專線網(wǎng)絡，并完成了數(shù)字海洋主中心和23個分中心的建設(shè)。依托“908”專項調(diào)查、歷次海洋調(diào)查以及業(yè)務化海洋監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)資料，構(gòu)建了標準統(tǒng)一的海洋基礎(chǔ)信息平臺，并在此基礎(chǔ)上建立了數(shù)字海洋原型系統(tǒng)三維可視化平臺，海洋綜合管理信息系統(tǒng)和iOcean公眾服務系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)字海洋系統(tǒng)集成與運行控制，數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架建設(shè)初見成效。

3.1 數(shù)字海洋標準規(guī)范

數(shù)字海洋建設(shè)是一項跨地區(qū)、跨學科的大型工程，是在國家信息化建設(shè)的統(tǒng)一部署下，按照數(shù)字海洋總體規(guī)劃，立足于數(shù)字海洋建設(shè)實踐，條塊結(jié)合、聯(lián)合共建、信息資源共享的一項系統(tǒng)工程。在這一系統(tǒng)工程中，確保有效地開發(fā)與利用信息資源和信息技術(shù)，確保信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的優(yōu)質(zhì)高效和信息網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，確保各信息系統(tǒng)間的互操作和信息的安全可靠，是數(shù)字海洋建設(shè)所面臨的關(guān)鍵問題。解決這些問題必須首先抓好標準的制定和應用工作。

在項目初期，便開始著手制定數(shù)據(jù)標準化處理、數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)交換、產(chǎn)品制作、信息系統(tǒng)建設(shè)等系列規(guī)程和規(guī)范，為數(shù)字海洋建設(shè)的規(guī)范化奠定了基礎(chǔ)。在項目牽頭單位、承擔單位、集成單位共同努力下，研制了6項管理制度和13項標準規(guī)范。其中，《海洋信息元數(shù)據(jù)標準》已經(jīng)轉(zhuǎn)化為行標；《海洋專題圖要素圖式圖例及符號》已進入國標轉(zhuǎn)化最終評審程序；《海洋環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫標準》、《海洋綜合管理專題數(shù)據(jù)庫標準》進入行標轉(zhuǎn)化最終評審程序。

3.2 海洋信息基礎(chǔ)平臺

按照數(shù)字海洋相關(guān)標準規(guī)范要求，利用“908”專項調(diào)查資料、歷史資料，海洋監(jiān)測監(jiān)視以及海洋管理等工作中獲得的資料，建立起多學科、多專業(yè)的海洋數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)，建立海洋信息更新體系，實現(xiàn)海洋信息的整合改造、高度集成和動態(tài)更新，為數(shù)字海洋原型系統(tǒng)、海洋綜合管理信息系統(tǒng)和公眾服務系統(tǒng)等應用服務提供高效的數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐；同時，建立了多級海洋數(shù)據(jù)中心，利用數(shù)字海洋專網(wǎng)，實現(xiàn)海洋信息的高效流通和有效共享，提高海洋信息的管理和利用效率。

3.2.1 數(shù)字海洋數(shù)據(jù)中心節(jié)點建設(shè)

數(shù)據(jù)中心是數(shù)字海洋各級節(jié)點進行數(shù)據(jù)處理、存儲與數(shù)據(jù)服務的核心管理平臺。根據(jù)海洋業(yè)務中心、分局、研究所及各沿海省市實際業(yè)務工作特點，建設(shè)了各級海洋數(shù)據(jù)中心。包括國家海洋數(shù)據(jù)主中心、海區(qū)數(shù)據(jù)分中心、專題數(shù)據(jù)分中心、科研服務分中心以及沿海省市數(shù)據(jù)分中心，共24個節(jié)點的海洋數(shù)據(jù)中心。

圖2 數(shù)字海洋數(shù)據(jù)中心

國家海洋數(shù)據(jù)主中心負責所有節(jié)點數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的匯集和分發(fā)服務；海區(qū)數(shù)據(jù)分中心、專題數(shù)據(jù)分中心、科研服務分中心以及沿海省市數(shù)據(jù)分中心負責本級節(jié)點特色數(shù)據(jù)的整合與管理，并與國家海洋數(shù)據(jù)主中心進行數(shù)據(jù)交換與共享。各級海洋數(shù)據(jù)中心配置大容量數(shù)據(jù)存儲與交換設(shè)備及安全系統(tǒng)，調(diào)度、指揮、協(xié)調(diào)海洋信息的傳輸、存儲，實現(xiàn)集中式與分布式相結(jié)合的國家級海洋數(shù)據(jù)倉庫與省市數(shù)據(jù)庫間、各級綜合管理信息系統(tǒng)之間的信息交換，保證數(shù)據(jù)處理、管理、交換、產(chǎn)品制作、共享與服務，滿足數(shù)字海洋系統(tǒng)運行需要。

3.2.2 數(shù)字海洋主干網(wǎng)建設(shè)

數(shù)字海洋主干網(wǎng)絡依托國家網(wǎng)絡公共基礎(chǔ)設(shè)施，利用SDH數(shù)字電路專線建設(shè)。網(wǎng)絡以國家海洋局為核心節(jié)點，覆蓋11個沿海?。ㄊ校┖Ｑ蠊芾聿块T和全部局屬單位共29個主干節(jié)點，并建立了覆蓋局屬所有單位的遠程視頻會商系統(tǒng)。

數(shù)字海洋主干網(wǎng)作為數(shù)字海洋國家級高速公路既承擔節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸、信息共享與交換任務，同時還支撐海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、海島管理數(shù)據(jù)傳輸、海洋應急指揮平臺等業(yè)務的運行。

3.2.3 海洋數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)

海洋數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)是數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)平臺的核心，通過數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的建設(shè)和運行，實現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)的統(tǒng)一高效管理，為數(shù)字海洋各級應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。海洋數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)查詢檢索、統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘、目錄服務等主要功能。包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫、整合數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)集市、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫等幾部分。

①基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

主要包括海洋環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。海洋環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫由海洋水文、海洋氣象、海洋物理、海洋化學、海洋生物、海洋地質(zhì)、海底地形和海洋地球物理等8大類數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)庫模式與標準數(shù)據(jù)集文件格式基本對應，是數(shù)據(jù)集文件的關(guān)系化存儲。

②專題數(shù)據(jù)庫

海洋專題數(shù)據(jù)庫是在海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過綜合分析、融合處理等多種技術(shù)手段，面向?qū)嶋H應用需求建立的若干專題數(shù)據(jù)庫。主要包括基礎(chǔ)地理遙感、海域管理、海島管理、環(huán)境保護、海洋防災減災、海洋經(jīng)濟與規(guī)劃、海洋執(zhí)法監(jiān)察、海洋權(quán)益、海洋科技管理等專題。海洋專題信息數(shù)據(jù)庫是綜合管理信息系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

③整合數(shù)據(jù)庫

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中對按照調(diào)查手段組織的數(shù)據(jù)（如臺站數(shù)據(jù)、BT數(shù)據(jù)）按照主題（如溫度、鹽度、密度數(shù)據(jù)）重新組織，形成整合數(shù)據(jù)庫?；A(chǔ)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)通過ETL工具進行數(shù)據(jù)抽取、清洗、轉(zhuǎn)換等處理后裝載到整合數(shù)據(jù)庫。

④數(shù)據(jù)集市

數(shù)據(jù)集市是由數(shù)據(jù)分析人員自定義、自動增量維護、針對特定領(lǐng)域創(chuàng)建的數(shù)據(jù)物理存儲的視圖，是按要素整合的海量海洋數(shù)據(jù)的子集。基于數(shù)據(jù)集市可以更快更好地完成數(shù)據(jù)挖掘、OLAP等數(shù)據(jù)分析工作。

⑤產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫

結(jié)合數(shù)字海洋應用需求，按照統(tǒng)一的標準規(guī)范，整合處理908專項調(diào)查與評價資料、業(yè)務化海洋監(jiān)測資料、歷史調(diào)查資料、國際合作資料以及海洋經(jīng)濟、海洋管理活動產(chǎn)生的資料，開發(fā)了基礎(chǔ)地理、海洋遙感、海底地形、岸線修測、水文氣象、海洋防災減災、海洋經(jīng)濟統(tǒng)計等9大類專題信息產(chǎn)品，并將之納入海洋數(shù)據(jù)倉庫中，實現(xiàn)了對海洋產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

⑥元數(shù)據(jù)

元數(shù)據(jù)是整個數(shù)據(jù)倉庫體系中非常重要的一個部分。不論是數(shù)據(jù)集文件、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、整合數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫還是產(chǎn)品庫都需要元數(shù)據(jù)對這些數(shù)據(jù)進行描述。

4 數(shù)字海洋原型系統(tǒng)

數(shù)字海洋原型系統(tǒng)（管理版）是我國數(shù)字海洋建設(shè)的重要內(nèi)容和成果。數(shù)字海洋原型系統(tǒng)是在對大量海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品進行整合、融合與集成管理的基礎(chǔ)上，形成的一個信息集成與可視化展示基礎(chǔ)平臺。它集成了業(yè)務系統(tǒng)產(chǎn)生的專題數(shù)據(jù)、各種專題信息產(chǎn)品和部分海洋計算模式，并基于三維球體模型，利用三維可視化、動態(tài)仿真等技術(shù)，對這些信息進行空間分析和動態(tài)、直觀的可視化表達，并可以實現(xiàn)多類信息的綜合查詢。目前，數(shù)字海洋原型系統(tǒng)管理版包括基礎(chǔ)信息、海域管理、海島海岸帶、海洋災害、海洋環(huán)境、經(jīng)濟資源、海洋執(zhí)法、海洋權(quán)益、極地大洋等9個專題模塊。

圖3 數(shù)字海洋原型系統(tǒng)主界面

4.1 基礎(chǔ)信息模塊

實現(xiàn)了近海海域、重點海域、海島、海岸帶的高精度影像、矢量和地形的三維可視化表達與定位查詢。從中國近海、重點海域、海底地形等不同角度進行海洋基礎(chǔ)信息的全方位展示。基礎(chǔ)信息模塊還集成海洋水體、海岸景觀、海底地形與海洋生物的海洋場景仿真功能，真實地再現(xiàn)現(xiàn)實世界的海洋景觀，增強系統(tǒng)的真實性與吸引力。

圖4 北長山島三維地形展示

4.2 海域管理模塊

從現(xiàn)狀用海、歷史用海、用海統(tǒng)計、功能區(qū)劃幾個方面查詢與展示海域使用狀況，實現(xiàn)對各類用海信息的查詢、檢索、定位以及統(tǒng)計分析功能。

圖5 海域信息的顯示與查詢

4.3 海島專題模塊

以歷次海島、海岸帶調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)實現(xiàn)了海島信息（如位置、面積、岸線長、人口等）多種條件的查詢、檢索、定位及海島影像與地形的可視化顯示功能。實現(xiàn)海島地形與影像的三維展示。

圖6 南長山島地形疊加影像及海島信息查詢結(jié)果

4.4 海洋環(huán)境模塊

針對海洋環(huán)境專題，利用統(tǒng)計、再分析、預報等多種類型數(shù)據(jù)，以單點查詢、過程曲線、顏色梯度填充、三維虛擬仿真等多種形式動態(tài)表達溫、鹽、密、聲、流、浪、潮汐、中尺度渦等水文要素、氣象要素和生物化學要素。圖7為三維直角坐標系下西北太平洋海域水體的溫度變化情況。

圖7 海水溫度可視化表達

4.5 海洋災害模塊

以可視化和虛擬現(xiàn)實等手段模擬海洋災害的發(fā)生過程，動態(tài)顯示各種海洋災害的歷史分布狀況、統(tǒng)計信息以及實時海洋災害的發(fā)生和變化趨勢。運用空間分析模型，結(jié)合高精度基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，分析各種災害的可能影響范圍，為海洋防災減災、海洋災害預警、沿海城市資源經(jīng)濟開發(fā)利用提供輔助決策。

圖8 臺風路徑動態(tài)再現(xiàn)

4.6 海洋經(jīng)濟模塊

針對海洋經(jīng)濟專題，實現(xiàn)了包括海洋經(jīng)濟統(tǒng)計信息、海洋資源信息、沿海人口基本情況、涉海企業(yè)名錄等幾大類別信息的查詢統(tǒng)計分析以及專題圖表的制作，為海洋資源開發(fā)利用、海洋經(jīng)濟宏觀調(diào)控、海洋經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展提供信息服務。

圖9 歷年地區(qū)生產(chǎn)總值經(jīng)濟情況統(tǒng)計圖

4.7 海洋執(zhí)法模塊

針對海洋執(zhí)法專題，實現(xiàn)了包括執(zhí)法機構(gòu)、執(zhí)法隊伍、執(zhí)法裝備、執(zhí)法基地、執(zhí)法監(jiān)察、執(zhí)法案例、執(zhí)法統(tǒng)計等信息查詢功能，全面展示了我國海洋執(zhí)法的綜合實力。

圖10 海洋執(zhí)法機構(gòu)查詢

4.8 海洋權(quán)益模塊

針對海洋權(quán)益信息，從政治形勢、經(jīng)濟形勢、軍事形勢、權(quán)益島嶼、權(quán)益案例等方面展示了我國及周邊國家政治、經(jīng)濟、軍事方面的權(quán)益信息，實現(xiàn)了權(quán)益島嶼地形、高精度影像瀏覽，概況信息和多媒體資料及相關(guān)屬性信息的查詢。

圖11 我國周邊國家領(lǐng)海基線信息查詢

4.9 極地大洋模塊

針對極地大洋專題，研發(fā)了極地考察站、航次設(shè)計、歷史航跡、專題數(shù)據(jù)、極地科考等模塊，實現(xiàn)了歷次極地考察航跡信息、極地專題信息、極地考察站的展示、查詢、三維景觀模擬等功能。

圖12 中國南極中山站實景模擬及我國雪龍?zhí)柲蠘O科考航跡路線圖

5 海洋綜合管理信息系統(tǒng)

面向海洋業(yè)務管理的實際需求，設(shè)計開發(fā)了海洋綜合管理信息系統(tǒng)，包括海域管理、海島管理、環(huán)境保護、海洋經(jīng)濟、海洋執(zhí)法、防災減災、海洋權(quán)益、海洋科技等8個子系統(tǒng)。

海洋綜合管理信息系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上由國家級和省市級系統(tǒng)構(gòu)成。實現(xiàn)了統(tǒng)一設(shè)計、集中開發(fā)、分布部署。系統(tǒng)具有空間信息二三維一體化聯(lián)動、圖形圖像數(shù)據(jù)瀏覽、專題信息綜合查詢、海洋業(yè)務辦理等基本功能，并且具備基于SOA架構(gòu)的海洋業(yè)務定制功能，能夠快速搭建海洋業(yè)務，定制業(yè)務工作流程。

系統(tǒng)提供標準的數(shù)據(jù)傳輸接口和開放的集成接口，能夠快速集成已有的業(yè)務系統(tǒng)。目前已在17個節(jié)點進行了系統(tǒng)部署，實現(xiàn)了70多個節(jié)點特色系統(tǒng)的集成。

圖13 海洋綜合管理信息系統(tǒng)界面

6 iOcean中國數(shù)字海洋公眾版

2009年6月12日正式發(fā)布的“iOcean中國數(shù)字海洋公眾版”（www.iocean. net.cn）是基于數(shù)字海洋三維可視化平臺最新研發(fā)成果和廣泛收集的大量海洋科普資料，面向公眾的信息發(fā)布系統(tǒng)?！癷Ocean中國數(shù)字海洋公眾版”包括海洋實事新聞、海洋調(diào)查觀測、數(shù)字海底、海島海岸帶、海洋資源、探訪極地大洋、海洋預報、海上軍事、海洋科普、虛擬海洋館等10個主題板塊、35個二級板塊。系統(tǒng)信息內(nèi)容豐富，表現(xiàn)形式生動，成為宣傳數(shù)字海洋建設(shè)成果，普及海洋知識的重要窗口。

圖14 iOcean中國數(shù)字海洋公眾版主界面

圖15 虛擬海洋館模塊

7 數(shù)字海洋移動服務平臺

基于Mobile、iOS（iPhone）和Android操作系統(tǒng)，開發(fā)完成了數(shù)字海洋移動服務平臺（iOcean@touch），實現(xiàn)了海洋信息的移動式服務。

移動服務平臺包括新聞時訊、海洋環(huán)境質(zhì)量公報、潮汐信息查詢、海水浴場預報、沿海地區(qū)天氣預報、海浪預報、風暴潮預報、海冰預報、海溫預報、沿海旅游景點、海洋資源、海洋科普（包括9個子模塊）、海洋法律法規(guī)（包括4個子模塊）、基礎(chǔ)地理（包括8個子模塊）、國際組織與機構(gòu)（包括4個子模塊）、海洋經(jīng)濟動態(tài)查詢、海島、國外情報動態(tài)（包括20個子模塊），共計18個模塊。

通過基于移動平臺的數(shù)據(jù)采集、管理、分析、應用、更新、維護等數(shù)據(jù)資源組織管理體系，為海洋信息服務提供方便快捷的途徑，為海洋工作者和社會公眾增加了一條獲取海洋知識、掌握海洋信息的有效途徑。

圖16 數(shù)字海洋移動服務平臺

8 數(shù)字海洋系統(tǒng)集成

基于數(shù)據(jù)服務總線和應用服務總線，開展數(shù)字海洋系統(tǒng)的用戶集成、數(shù)據(jù)集成和應用集成。通過集成數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架構(gòu)建項目中的各任務單元成果，實現(xiàn)了數(shù)字海洋原型系統(tǒng)（管理版）、海洋綜合管理信息系統(tǒng)、數(shù)字海洋數(shù)據(jù)倉庫之間的有機集成。實現(xiàn)了24個節(jié)點間的系統(tǒng)集成，基于總線實現(xiàn)了節(jié)點間的數(shù)據(jù)交換共享和系統(tǒng)的一體化運行。

完成了數(shù)字海洋集成框架門戶建設(shè)，實現(xiàn)了用戶單點登錄、統(tǒng)一身份認證和數(shù)字海洋建設(shè)成果的一站式訪問。

圖17 數(shù)字海洋系統(tǒng)集成總體架構(gòu)

圖18 數(shù)字海洋集成框架門戶

9 數(shù)字海洋運行控制中心

開發(fā)了數(shù)字海洋運行控制系統(tǒng)，建成了數(shù)字海洋運行控制中心。運控中心是數(shù)字海洋運行控制系統(tǒng)集中運行的場所，于2008年11月正式建成并投入運行，是集演示、控制運行、遠程視頻會議、應急響應等多項功能于一體的綜合運控指揮中心，包括設(shè)備區(qū)、操作區(qū)、控制區(qū)3個功能區(qū)域。在這里通過數(shù)字海洋專線網(wǎng)絡連接各個業(yè)務節(jié)點，通過對各級節(jié)點數(shù)據(jù)中心設(shè)備的工作情況、數(shù)據(jù)流程、網(wǎng)絡運行狀態(tài)等進行實時或準實時監(jiān)控，實現(xiàn)機房環(huán)境、計算機設(shè)備、系統(tǒng)故障報警，安全防護集中部署、統(tǒng)一管理，最終實現(xiàn)“數(shù)字海洋”系統(tǒng)的一體化集中管理和控制。

圖19 數(shù)字海洋運行控制系統(tǒng)

圖20 數(shù)字海洋運行控制中心

10 結(jié)語

數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架建設(shè)邁出了我國“數(shù)字海洋”從科學概念到工程實體建設(shè)的重要一步，我國數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架建設(shè)取得了豐碩的成果。但是，我們也必須看到，就數(shù)字海洋建設(shè)和應用服務的整體水平來看，我國同國外發(fā)達國家相比仍存在較大的差距，主要體現(xiàn)在：數(shù)據(jù)獲取體系和能力建設(shè)仍明顯不足，還不能有效保障數(shù)字海洋的持續(xù)信息更新；我國自主的數(shù)字海洋技術(shù)體系仍不夠完善，亟須通過引進和吸收加強自主創(chuàng)新能力；數(shù)字海洋應用體系和服務模式尚不完善，尚未形成從技術(shù)研究、產(chǎn)品研發(fā)、系統(tǒng)建設(shè)到產(chǎn)業(yè)化應用健全的社會化應用服務模式。

數(shù)字海洋建設(shè)是一項長期的具有戰(zhàn)略性和前瞻性的系統(tǒng)工程，是當前乃至今后一段時期我國海洋信息化領(lǐng)域的重要工作。在今后工作中，要在吸收和借鑒國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，積極開展數(shù)字海洋發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究，結(jié)合我國海洋工作實際，謀劃具有中國特色的數(shù)字海洋建設(shè)之路；加強數(shù)字海洋關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)力量投入，增強自主創(chuàng)新能力，盡快建立自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字海洋基礎(chǔ)平臺；建立健全海洋信息更新能力和機制保障，建立權(quán)威的海洋信息基礎(chǔ)平臺，搭建起通暢的海洋信息交換共享服務渠道；全面啟動數(shù)字海洋系統(tǒng)工程，探索符合我國國情的海洋信息化建設(shè)與應用服務模式，使之在為海洋各項工作和社會公眾提供信息服務方面發(fā)揮越來越重要的作用。