海洋地球物理调查数据特点及数据库设计-海洋科学.doc

海洋地球物理数据库设计与实现 崔爱菊1，王建村2，苏天赟1 (1.国家海洋局 第一海洋研究所,山东 青岛 266061；2.国家深海基地管理中心，山东 青岛 266061) 摘要：海洋地球物理数据种类繁多、格式复杂、数据量大，这些特点为海洋地球物理数据的有效管理和共享提出了挑战。在对海洋地球物理数据类型和特点进行分析的基础上，本文从海洋地球物理元数据、基础数据库和空间数据仓库等几个方面进行设计，并面向C/S和B/S架构开发了海洋地球物理数据库管理系统。该系统在“我国近海海洋综合调查与评价”专项海洋地球物理调查和研究中得到应用，实现了海洋地球物理数据的高效化管理和便捷化共享。 关键词：海洋地球物理，空间数据库，数据库设计 近几十年来，国家有关部门投入了大量的人力、物力和财力，在中国海域和邻近大洋地区相继开展了多次大规模的海洋地球物理调查工作，获得了大量珍贵的基础资料。但是，海洋地球物理数据与其它海洋专业数据相比，有着数据类型繁多、格式复杂和数据量大等特点，为海洋地球物理数据的有效管理和共享提出了挑战。经过长期的探索与实践，许多海洋地学数据库和数据中心已经建立，并且为海洋科研和工作人员提供便捷、高效的数据共享服务，如美国NGDC的Marine Geology Geophysics数据库、英国斯科特极地研究所的极地与冰川数据库等。 目前，已建成或正在建设的海洋科学数据库主要是基于业务信息（如项目、航次等）对海洋专业要素进行组织和管理，而专业要素的空间特征则作为属性信息分别存储在各个相关的数据表中，强调数据的最小冗余度和最大一致性约束，并没有建立空间索引机制。这种数据库虽然能够满足基于属性信息的海洋专业要素查询和共享的应用需求，但是当基于空间特征对海洋综合信息进行空间检索、分析和可视化表达等功能时，系统效率会明显降低，甚至无法满足应用需求。空间数据仓库能够实现对分散的、各自独立的包含空间信息的数据集进行统一集成和管理，形成统一空间标准（如坐标系统、投影方式、比例尺等）和空间索引机制，支持面向主题的大数据量的空间分析和空间数据挖掘等操作[1-2]。经过??多年的发展，空间数据仓库的相关理论和技术得到了蓬勃的发展，并且已经出现了一些成熟的空间数据仓库产品，如美国ESRI公司的ArcSDE、美国MapINFO公司的SpatialWare、美国Microsoft公司的TerraServer等，从而促使空间数据仓库在众多领域展开研究、示范和实质性应用[3-11]。 本文面向海洋地球物理数据管理和共享的应用需求，对海洋地球物理数据库进行设计，开发和实现了适合于海洋科学研究和海洋资源勘探开发等工作的海洋地球物理综合数据库系统。 基金项目：国家908专项课题“我国近海海洋地球物理调查研究（908-ZC-I-06）” 作者简介：崔爱菊（1962-），女，山东嘉祥县人，副研究馆员，主要从事海洋科技档案管理工作，E-mail: aijucui@ 1海洋地球物理数据 根据调查方法，海洋地球物理数据可以划分为导航定位、水深测量、海底地貌探测、浅地层剖面勘测、单道或多道地震勘探、重力场和磁力场调查等数据。另外，根据调查和研究阶段的不同，海洋地球物理数据又可以划分为原始数据（Raw Data）和二次成果数据（Secondary Data）。具体内容及类型如图1所示。 图1 海洋地球物理数据分类 Fig.1 The classification of marine geophysical data 2海洋地球物理数据库设计 2.1数据库总体设计 海洋地球物理数据库主要包括三部分：元数据库、基础数据库和空间数据仓库。元数据管理是构建、管理、维护和使用数据库和数据仓库的核心部件[2]，元数据库主要对基础数据库和空间数据仓库中的数据进行描述和管理，便于系统对数据的检索和获取；基础数据库主要存储和管理调查和研究过程中获得的基础数据和产品；空间数据仓库主要根据一定的应用主题，从基础数据库中进行数据提取、清洗和再组织，基于空间特征对各专业数据要素进行管理，为面向网络的空间信息提取和表达提供必要的支持。 2.2 元数据库设计 海洋地球物理元数据需要对数据库的内容、质量、条件和其他特征进行描述和说明，从而帮助用户有效地定位、评价、比较、获取和使用其综合数据。目前我国海洋领域不同学科或项目为了满足特定应用需求都制定了自己的元数据标准。为了确保系统的兼容性，主要依据现有成熟的国际海洋元数据标准（如FGDC[12], Dublin Core 等），同时参考了我国“海洋信息元数据标准”，对元数据的核心要素进行了确定。设计并制定适合于海洋地球物理数据库的元数据标准体系，对基础数据库和空间数据库的中数据集进行描述和管理。 2.3基础数据库设计 海洋地球物理基础数据库主要以调查任务（项目）为