开放科学背景下全球灾害数据共享平台建设与应用的现状分析.pdf
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1、 41 中国科技资源导刊 ISSN 1674-15442023 年 9 月 第 55 卷第 5 期41-52,89CHINA SCIENCE&TECHNOLOGY RESOURCES REVIEWISSN 1674-1544 Vol.55 No.5 41-52,89 Sept.2023开放科学背景下 全球灾害数据共享平台建设与应用的现状分析闵晓冬等1,2 王卷乐2,4 韩保民1 袁月蕾2 段博文2 邵亚婷2,3 李 凯2,3(1.山东理工大学建筑工程学院,山东淄博 255049;2.中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京 100101;3.中国矿业大学(北京)地球
2、科学与测绘工程学院,北京 100083;4.江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,江苏南京 210023)摘要:开放的科技资源是全球应急减灾的重要基础支撑条件。联合国教科文组织(UNESCO)于 2021 年年底向全球公布了开放科学建议,并于 2022 年将防灾减灾领域列为其开放科学实践的重点领域之一。开放数据是开放科学的重要基础,灾害数据开放共享对于促进全球防灾减灾具有深远影响作用。以灾害数据共享为例,对全球 96 个开放的灾害数据共享平台进行调研,分析现有灾害数据的全球分布、数据内容、共享程度、开放水平等总体信息。利用全球开放数据清单指标和DCAT元数据评价方法,对应建立灾害领域数据共
3、享平台评价指标,并对其开放共享程度进行对比评价。基于此,就防灾减灾领域加强开放数据共享等 7 个方面提出启示建议。关键词:开放科学;防灾减灾;数据共享;数据平台;数据评价DOI:10.3772/j.issn.1674-1544.2023.05.005 CSTR:15994.14.issn.1674.1544.2023.05.005中图分类号:P694;TP392 文献标识码:AEvaluation of the International Disaster Database under the Open Science InitiativeMIN Xiaodong1,2,WANG Juanle
4、2,4,HAN Baomin1,YUAN Yuelei2,DUAN Bowen2,SHAO Yating2,3,LI Kai2,3(1.Shandong University of Technology,Zibo 255049;2.State Key Laboratory of Resources and Environmen-tal Information Systems,Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101;3.Co
5、llege of Geoscience and Surveying Engineering,China University of Min-ing&Technology(Beijing),Beijing 100083;4.Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application,Nanjing 210023)Abstract:Open scientific and technological resources are an impor
6、tant basic supporting condition for global emergency and disaster reduction.The United Nations Educational,Scientific and Cultural Organization 作者简介:闵晓冬(1998),女,山东理工大学硕士生,研究方向为地理信息系统理论与方法;王卷乐(1976),男,中国科学院地理科学与资源研究所研究员,博士生导师,研究方向为资源环境科学数据集成与共享(通信作者);韩保民(1969),男,山东理工大学建筑工程学院教授,研究方向为GNSS 精密定位理论研究;袁月蕾(
7、1987),女,中国科学院地理科学与资源研究所科研助理,研究方向为防灾减灾知识服务、地质构造;段博文(1996),女,中国科学院地理科学与资源研究所科研助理,研究方向为环境科学;邵亚婷(1995),女,中国矿业大学(北京)博士生,研究方向为测绘工程;李凯(1998),男,中国矿业大学(北京)硕士生,研究方向为大地测量学与测量工程。基金项目:国家重点研发计划项目“地球表层系统科学数据挖掘与知识发现关键技术与应用”(2022YFF0711600);中国工程科技知识中心建设项目“防灾减灾知识服务系统”(CKCEST-2021-2-18)。收稿时间:2023 年 3 月 16 日。中国科技资源导刊第5
8、5卷第5期2023年9月 42 0 引言促 进 开 放 的 科 学 研 究 逐 渐 成 为 全 球 共识。2021 年 11 月 23 日,联 合 国 教 科 文 组 织(UNESCO)1提出的开放科学建议书由全部 193 个成员国通过。开放科学建议书概述了开放科学的 4 个核心价值观和 6 项指导原则,标志着开放科学迈入全球共识新阶段2。开放科学内涵丰富,包括开放科学知识、开放科学基础设施、社会各方的开放性参与,以及与其他知识体系的开放对话。在这些开放科学的内容中,开放数据是其重要且根本的一环。数据是科学的血液,加强数据的开放共享,将直接促进开放科学建议的落地。为了加强开放科学建议的实施,U
9、NESCO明确指出要在生物多样性、水、防灾减灾、地球科学、海洋科学、气候变化等领域优先推进开放科学3。近年来,在气候变化和不断增加的极端天气事件的影响下,各类灾害事件频发且损害巨大,迫切需要加强防灾减灾领域的合作,尤其是灾害数据开放共享。灾害数据共享是灾前预防、灾情预警、救灾应对、灾后重建各环节中必不可少的部分4。相较于发达国家已经形成完整的防灾减灾体系,广大发展中国家的防灾减灾能力薄弱,在单一重大灾害或复合灾害面前难以协调应对。全球防灾减灾能力上的不平衡,突出体现在灾害数据开放共享方面。一是灾害监测数据,如地震、滑坡、泥石流等自然灾害的监测网络,需要长期的投入和密集的联网数据,并及时开放这些
10、数据增强灾害预警能力。二是风险评估数据,灾害风险评估涉及的要素和指标众多,若缺少足够的开放数据支持,将增加风险评估的不确定性。三是灾害应对数据,当灾害发生时,各类紧急防灾减灾措施需要充足的数据支持,尤其是特定灾区地理环境、气象条件、工程建设方面的详实数据,否则再好的救灾预案可能都无法落地。四是在灾后重建阶段,也需要受灾区域人口、社会、经济、地理、地质、水文、植被、气候等各方面的资料支撑,完成其资源环境承载力评估等规划编制,为重建方案制定提供决策支持。因此,如何充分利用开放科学的政策和工具、促进防灾减灾领域的开放数据共享是一个值得深入研究的课题。本文在UNESCO提出开放科学建议和推荐防灾减灾为
11、优先开放数据领域的背景下,拟通过对全球灾害数据共享平台进行调研,分析防灾减灾领域开放数据的现状,并定量评价其开放共享程度,以期为开放科学实践提供领域参考,对在防灾减灾领域的开放数据提出启示建议。1 原理与方法1.1 调研数据平台本文通过网络搜索和文献跟踪两种方式共获得全球可在线访问的灾害数据共享平台 124个。其中,18 个灾害数据共享平台直接来源于UNESCO开放基础设施推荐的平台5;26 个数据(UNESCO)published its Open Science recommendations to the world at the end of 2021,and made disaste
12、r prevention and mitigation one of its key areas of open science practice in 2022.Open data is an important basis for open science,and open sharing of disaster data has a far-reaching impact on global disaster prevention and reduction.Taking disaster data sharing as an example,this paper conducted a
13、 survey on 96 open disaster data sharing platforms around the world,and analyzed the global distribution,data content,sharing degree,openness level and other general information of existing disaster data.Based on the global open data inventory index and DCAT metadata evaluation method,the correspond
14、ing evaluation index of disaster data sharing platform should be established,and their openness and sharing degree were compared and evaluated.Finally,seven suggestions on strengthening open data sharing in disaster prevention and reduction are put forward.Keywords:open science;disaster risk reducti
15、on;data sharing;data platforms;data evaluation科技资源服务与利用闵晓冬等:开放科学背景下全球灾害数据共享平台建设与应用的现状分析 43 平台来源于文献Exposure Elements in Disaster Databases and Availability for Local Scale Applica-tion:Case Study of Kuala Lumpur,Malaysia6中引用的数据库;25 个灾害数据平台引自国内外灾害数据信息共享现状研究7一文中的平台资源;21 个灾害数据平台来源于“全球灾害研究机构联盟”(GADRI)8中的
16、成员机构;其余 34 个灾害数据平台直接来自于互联网灾害数据搜索查询。对以上数据平台进行网络在线访问后,发现部分文献和网络搜寻中获取的灾害数据平台由于网络或自身平台问题无法访问。对这类平台进行了剔除,最终确定了 96 个主要灾害数据平台作为调研对象(见附表 1)。1.2 调研方法采用统一调查指标对以上数据平台开展调研。调研指标包括 19 个,主要为平台名称、访问网址、数据尺度、所在地区、数据展现形式、灾害类型、时间跨度、空间范围、数据是否可获取、灾害数据主要字段、灾害数据收录标准、数据平台最后更新时间、数据平台使用语言、网站是否需要注册等。按照这个调研指标在线访问各平台,获取各类网站和平台信息
17、,并分门别类进行信息汇总。在汇总过程中,进一步对部分指标进行细化统一。如对于灾害数据尺度,具体细分为全球(Global)、区域(Regional)、国家(National)和地方(Local)4 个尺度;数据展现形态主要包括数据平台表、文字和地图等 3 种格式。通过对汇总的各类信息进行属性和空间分析,得到灾害数据共享平台的各类特征。1.3 评估方法国际上通用的数据评价工具主要包括开放数据晴雨表、全球开放数据指数、欧盟开放数据成熟度仪表盘等9。但这些开放数据评价工具偏重于政府数据的评估,并且数据评估指标固定,无法结合不同领域的现实情况参考调整。因此,通过对多种开放数据评价指标调研,选出针对防灾减
18、灾领域适用的指标对现有的灾害数据平台进行评价。调研选出的第一个评价工具是“开放数据清单”10。其主要包括覆盖范围和开放性两个评价维度。覆盖范围(表 1)主要包括 3 个部分:一是时间覆盖细分为最近 5 年的可用数据和过去 10年的数据;二是地域范围,包括国家范围和全球范围;三是分类信息11,主要包括地震、滑坡、泥石流等主要灾害。在对数据共享平台评价时,考虑过去 5 年的覆盖率时,如果获得了过去5 年中 3 年或更长时间的数据,那么会被给予 1分;如果过去 5 年中有 1 或 2 年的数据可用,那么会被给出 0.5 分;如果最近 10 年中有 6 年的数据,那么将获得 1 分;如果过去 10 年
19、中有 3 到5 年的数据可用,则得分为 0.5 分。如果最近 10年的数据都不可用,则不得分。如果数据范围属于全球范围则得 1 分,如果是其他范围则得 0.5分。自然灾害分类存在一定局限性,根据GB/T 28921-2012自然灾害分类规范及危害定义与分类评审技术报告12中的自然灾害分类。如果数据平台包括 20 个及以上的灾种,则得 1 分;如果数量在 3 个到 20 个之间,则得 0.5 分;如果少于 3 个或单一灾种,其覆盖范围较低,则不得分。开放性(表 2)包括 4 个要素。第一个要素是机器可读或开放格式,如Excel、pdf等易于被机器可读;csv格式不仅机器可读,而且更易于共享。第二
20、个要素是用户选择或批量下载。第三表 1 覆盖范围时间覆盖地域范围分类信息最近 5 年的可用数据过去 10 年的数据全球范围或其他范围自然灾害分类达成:1部分:0.5无:0达成:1部分:0.5无:0其他范围:0.5全球范围:1无:0全部:1部分:0.5无:0中国科技资源导刊第55卷第5期2023年9月 44 个要素是可用元数据,存在提供有关指标定义或数据收集和汇总方法的特定详细信息的元数据。第四个要素是许可条款,用以说明数据可以面向商业或非商业使用的情况,许可证可以保证数据不被滥用或误解。在对数据共享平台评价时,如果数据是机读可读格式,得 0.5 分;如果数据还满足开放格式,则得 1 分;如果平
21、台界面有数据搜索选择,则得 0.5 分;如果还可轻松获取下载,则得 1 分。如果对数据有特定详细信息,则得 1分;如果只有简单描述,则得 0.5 分。如果有相关许可证书或者免责声明,则获得 1 分。调研选出的第二种评估方法是DCAT13元数据质量评价。评价指标(表 3)一级指标包括存在性、一致性和开放性。存在性分为可获取性、可发现性、可反馈性、使用许可、描述信息、时间信息。一致性包括访问链接有效性、联系人有效性、日期格式规范性、许可证有效性、文件格式规范性。开放性分为开放格式和开放许可。各二级指标又包括详细的三级指标,在此不再赘述。评分标准:一级指标对应的二级指标个数均为 1 个、2 个、3
22、个或 4 个,故设立 0.00 分(未提供任何元数据属性)、0.25 分(3 个或 4 个元数据属性中,仅提供 1 个)、0.50 分(2 个元数据属性中,仅提供 1 个;4 个元数据属性中,仅提供 2 个)、0.75 分(3 个元数据属性中,仅提供 2个;4 个元数据属性中,仅提供 3 个)和 1.00 分(提供全部元数据属性且有效、规范)5 个分值,每项指标的满分为 1.00 分14。2 结果与分析调研获得的实际可在线访问的灾害数据共享平台共 96 个,在各大洲均有分布。由于语言搜索的限制(中文和英文),导致美国和中国数据库居多。数据平台分布最多的是亚洲(拥有42 个),其次是北美洲(拥有
23、 19 个),再次是欧洲(拥有 17 个)。数据平台数量最少的是非洲和南美洲。根据调研结果可明显看出,调研得到的灾害数据平台在全球分布中存在南北不均、发达地区和欠发达地区不均的现象。非洲共有 56 个国家和地区,但目前只统计到 2 个数据平台。非洲的地理位置独特,大部分国家防灾减灾能力薄表 2 开放性下载格式数据描述许可条款机读可读或开放格式用户选择/API或批量下载可用元数据使用条款或声明机读可读:0.5开放格式:0.5用户选择:0.5加API选择:0.5特定于指标/数据集:1非特异性:0.5CC BY 4.0 或类似术语:1 无:0表 3 DCAT评价指标一级指标二级指标三级指标存在性可获
24、取性访问链接、下载链接可发现性标题、描述、关键词、主题可反馈性联系方式、发布机构使用许可数据下载限制、使用许可描述信息格式、字节大小、数据量、语言时间信息发布日期、更改日期、更新周期一致性访问链接有效性访问链接、下载链接联系人有效性联系方式、发布机构日期格式规范性发布日期、更新日期许可证有效性数据下载限制、使用许可文件格式规范性格式、字节大小开放性开放格式格式、字节大小开放许可下载限制、使用许可科技资源服务与利用闵晓冬等:开放科学背景下全球灾害数据共享平台建设与应用的现状分析 45 弱,这与当地经济发展状况相关。由于资金、技术、设施等多方面原因,非洲地区灾害记录不全,缺少防灾减灾应用服务能力。
25、调查结果显示,南美洲国家的灾害数据平台建设也非常单薄,而这个区域地震和厄尔尼诺现象频发。因此,应注重非洲和南美洲灾害数据平台和防灾减灾应用能力建设,鼓励加强南北合作,秉承全球命运共同体的理念,在合作的基础上加强国际援助,提高区域灾害数据平台能力。从国别来看,拥有数据平台最多、排名第一的国家是美国,共有 27 个。其次是日本,有 25个。第三名是中国,有 10 个。这 3 个国家都位于北半球,且处于板块运动较为强烈的地区,自然灾害发生较多。这反映出灾害频发的国家更重视灾害数据平台的建设。从共享平台分布看,一共有 50 个城市建立了灾害数据平台。其中,美国华盛顿和日本筑波并列第一,有 11 个数据
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