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青藏高原基础研究中基础性工作与科学数据库建设
（中国科学院 地理科学与资源研究所，北京 100101）
1 引言 近年来，在从事青藏高原数据库建设和其它项目的研究中，发现数据、资料十分丰富，但是很分散，开展工作的难度很大。青藏高原地区开展的地学工作，主要是基础研究。随着信息科学技术的迅猛发展，基础研究的周期越来越短，基础研究的范围越来越广，基础研究的深度越来越深，科学数据的采集、加工、保存、服务等支撑系统显得越来越重要，甚至这方面工作的好坏，直接影响基础研究和应用研究在世界上的地位。青藏高原科学数据库的建设是青藏高原科学研究中的重要的基础性工作。 国家在制定重点基础研究发展规划项目的同时，提出基础性工作规划，目前正在制定“十五”计划和 2015 年远景规划。本文结合承担中国科学院资源与生态环境研究重大项目“青藏高原环境变化与区域可持续发展”研究和国家科技攻关任务“青藏高原数据库的研究与建立”，以及国家重点基础研究发展规划项目“青藏高原形成演化及其环境、资源效应”中信息方面工作的实践和体会，对青藏高原研究中基础性工作和科学数据库的建设进行探讨。 2 基础性工作的内涵和意义 2.1 基础性工作内涵 1987 年，全国基础性研究状况调研组把基础研究定义为：“以探索未知、认识自然为主要目的的、无明显应用背景的纯基础研究；有广泛应用背景或应用目的，但以获取新知识、揭示新规律、发现新原理和新方法为目标的定向性研究；对基本科学数据、资料和信息进行系统的收集、鉴定和评价、积累和综合分析，以探索基本规律的研究。”其中第三部分就是我们目前所说的基础性工作，它是基础研究的重要组成部分。 由此可见，基础性工作是指对科学数据、资料和相关信息进行采集、整理、保存、流动与使用，保证数据、资料和信息的可靠性，并探索其基本规律、实现其科学价值的全过程。这是一项细致、艰辛而具有重要价值的工作。在信息化进程中应以信息技术手段实现基础性工作的全过程和大部分工作，以适应信息社会科学研究的需要。 基础性工作可以看成是不断深化的循环过程：采集是应用多种技术手段，通过观测、监测、探测、调查、测试实验及其汇集等工作，来获取原始科学数据、资料和相关信息，包括数据、文字、图片、标本、样品等；整理与保存是对所获取的科学数据、资料、信息按照一定的技术规范和标准，进行分类、整理、分析、评价、鉴定、保存方面的工作；流动与使用是指利用现代技术对上述资料，按照相关的政策法规进行广泛的传播与共享，是实现其价值的过程；在实现其价值的过程中，产生新的资料、数据等信息，同时开始下一个基础性工作的循环。在这种循环过程中，技术规范和标准，以及质量控制是实现其价值的关键，也是数据、资料共享的基础。 基础性工作覆盖所有学科领域、具有多目标体系，从地学、生物学、天文学、空间科学、材料科学领域，到物理、化学、力学、基础医学等普遍存在。随着科学技术的迅速发展，特别是信息技术的发展，它将促进全球经济的快速增长、社会的进步；不仅如此，它对科技进步和国家安全的重要作用，以及作为一个国家科技发展能力与水平的标志，已为人们所共识，并得到各国科技界和政府的高度重视。 2.2 基础性工作意义 基础性工作的意义主要体现在它是：①科技创新的基础和宝库。任何科技创新活动都是以对科学数据和资料的分析、归纳为基础的，也就是说只要将那些基本科学数据、资料和相关信息有目的地、系统地积累起来，便可以产生新的知识并超越其本身的价值；②政府科学决策的依据。当今世界发展正面临着人口、资源、环境、生态等诸多问题的挑战，各国都十分重视经济、社会可持续发展和在全球战略中的利益。在这种错综复杂的环境下，进行科学决策需要基本数据、资料和信息的支持。“中国 21 世纪议程”强调通过合作来改进国家和省级的资源环境、经济与社会信息收集，及标准化进程[1]。基础性工作是国家实施可持续发展战略的依据，是能够增值的巨大社会财富；③促进社会、经济和生产力发展的重要因素之一。基础性工作除支持科学理论的发展外，相当一部分已经演变成国家社会公益性工作，构成相关部门日常业务工作的重要内容，如气象观测、水文观测、海洋观测、地震监测、环境监测、地质调查与探测等。这些工作极大地促进了社会、经济和生产力的发展，如矿产开发、海洋资源开发、农业生产、材料生产、化工冶金等。可以说没有基础性工作的长期研究、积累、开发、利用，要取得上述成绩是不可能的。 就青藏高原基础性工作来说，特别需要指出的是：青藏高原被称为“地球第三极”，它具有复杂而独特的岩石圈结构和巨厚的地壳，是固体地球科学研究的理想场所；青藏高原的隆起对中国、亚洲乃至全球环境变化影响极大，是亚洲季风气候变化的启动区，是全球变化的关键地区；青藏高原又是以藏民族为主的多民族聚居区，经济欠发达，开发程度较低，而高海拔山地环境生态系统十分脆弱，一旦破坏极难恢复，其可持续发展受到国家的高度重视。青藏高原由于其独特的地理位置和人文环境，50 年来一直是我国地球科学研究的重点地区，实际上也是世界地球科学研究的“热点”地区，它蕴含着地球科学的许多奥秘，特别是它的综合研究，以及它在全球变化大背景下的作用和响应。这些奥秘的揭示是以它的基础性工作为基础的，青藏高原科学数据库的建设对研究的深度、效率，以及占据世界领先地位无疑是非常重要的。 3 青藏高原研究的历史与基础性工作 3.1 青藏高原研究的历史 青藏高原的研究从建国初期开始就受到国家的重视，1951～1953 年，政务院文教委员会组织派遣了西藏科学工作队，有李连捷、庄巧生、钟铺求、张纪增、郑丕尧、肖前椿等著名专家教授参加。50 年代末和 60 年代中国科学院曾多次对青藏高原不同地区进行了科学考察。70 年代为了全面系统地对青藏高原进行考察研究，积累基础资料，探讨有关高原形成、演化的理论，中国科学院成立了青藏高原综合科学考察队，制定了高原地区全面考察规划。1973～1980 年，组织全国 14 个省市（自治区）74 个科研、生产和教学单位 400 余人，在孙鸿烈院士领导下对西藏境内进行了大规模的科学考察。其后 80 年代又开展了不下 10 次的不同地区、不同内容的科学考察研究活动，其中还有中法、中德、中日联合科学考察研究。进入 90 年代以来，国家和中国科学院把青藏高原研究继续作为重大研究项目来支持，先后开展了“青藏高原的形成演化、环境变迁和生态系统研究”、“青藏高原环境变化与区域可持续发展研究”，以及目前正在进行的国家重点基础研究发展规划项目“青藏高原形成演化及其环境、资源效应”。从这些项目可以看出，青藏高原地区开展的工作主要集中在基础研究方面，每一次科学考察与研究都将其基础研究推向一个新的高度。 青藏高原研究中基础性工作在过去的条件下，取得了丰硕的成果。许多工作从无到有，为研究工作的顺利进行奠定了基础，如气象记录、辐射观测、岩石化学、地质探测、冰岩芯获取、冻土调查、动植物标本、定位观测、模拟实验等，积累了丰富的资料。特别值得提出的是 1973～1980 年的考察后，在孙鸿烈院士主持下出版了青藏高原综合科学考察丛书，共 34 部、1600 万字，它既是科学研究的成果，也是重要的基础性工作的反映。 3.2 青藏高原基础性工作基本情况及科学数据库的建设 信息科学技术的发展为青藏高原研究人员提供了施展才能的广阔空间。近 20 年来，计算机、计算机软件、计算机网络、卫星等技术的发展，使得地球科学研究发生了革命性的变化。遥感信息的应用为我们认识青藏高原全貌，研究资源环境变化提供了重要的信息；计算机及计算机软件的应用为我们提高研究效率、地学定量化以及进行综合研究提供了重要的工具；计算机网络为信息交换、信息共享提供了技术基础。随着信息技术在青藏高原研究中应用的深入，将会使研究人员站在新的高度上认识青藏高原，为他们打开新的思路，提出新的学术观点创造有利的条件。 然而，迅速发展的信息技术使得青藏高原研究效率加快的同时，相应的基础性工作比较薄弱，成为信息化条件下青藏高原研究的瓶颈。青藏高原基础性工作的信息化改造，成为适应信息化条件下青藏高原研究的关键问题。 分析青藏高原研究人员的研究过程，就可以发现：目前能够从网上获得的信息是非常有限的，从数据库中获得数据是困难的，从掌握数据的单位获取数据是颇费周折的。从信息技术的发展来看，这些都是可以实现的，只是基础性工作还有很大差距，如数字化信息资源还相当有限，数据质量还有待提高，数据交换还很不规范等。这种情况严重影响了青藏高原研究的效率和信息技术的进一步应用。1998 年初，对中国科学院 10 个研究所有关青藏高原研究数据库建设的情况进行了一次调查（表 1）。可以看出那时数据库的总量少，个别研究所还没有数据库。 表 1 中国科学院相关研究所青藏高原科学数据库分布（1998 年初）
这次调查的条件是相当宽松的，只要有数据库，或数字化了的信息，就算有数据库。当时尚未对数据库数据的质量、系统性等进行检查。这些数据库基本上是为满足各自研究工作的需要而建的，大部分还不能提供服务，也就是说还不能为大多数研究人员所应用。调查中还发现：各所一方面有很强的建设数据库的积极性，另一方面由于经费困难，难以启动数据库建设；一方面大家都在埋头建数据库，另一方面出现数据库内容的重复现象；一方面是研究人员、特别是青年研究人员查找资料难，另一方面大量数据资料没有数字化；一方面网络条件越来越好，另一方面研究人员很难从网上查到有用的信息。这种错综复杂的局面，需要国家统筹规划，从不同角度强化基础性工作信息化改造的力度，即实现数字化、标准化、规范化和网络化。 以后，课题组团结中国科学院内 10 个所的有关人员，经过近 2 年的努力，在科技部、中科院、基金委的支持下，建立了数据规范标准，启动了学科、统计型、地理背景等方面的数据库，如地热、岩石化学、植物、动物、地理背景数据库等，初步形成了青藏高原科学数据库的体系。 4 对青藏高原基础研究中的基础性工作的建议 4.1 国家重视、落实计划、项目先行 青藏高原基础性工作环境随着国家基础性工作计划和规划的落实会变的越来越好，但目前基本上是处于计划的运筹、设计阶段，还不能形成规模，当然也不能提供满意的服务。近两年来青藏高原基础性工作在某种程度上得到国家和科学院的重视，开展了一些工作。由于任务来源不同，目标不一致，目前主要还集中在完成合同任务上，尚未真正启动青藏高原的基础性工作。 参加“青藏高原资源环境变化与区域可持续发展”和“青藏高原形成演化及其环境、资源效应”，以及其它有关青藏高原项目的研究人员都会围绕着自己的研究任务寻找数据、资料，经初步调查，花费在这方面的时间约占研究工作时间的 60%～70%。有的人有积累，有的人没有积累，有的资料是数字化的，有的没有数字化，但无论如何大家都会在研究过程中将大部分信息数字化，用计算机进行处理和分析。另一方面，基础研究项目中的科研人员还要采集新的数据、标本等为自己的研究目标服务。 这种情况在相当长的时间内会继续存在，如何缩小国家青藏高原基础性工作和青藏高原基础研究在研项目需求间的差距，减少研究人员花费在基础资料和数据上的时间，用更多的时间去获取新的数据，集中时间和精力研究科学问题，是我们的重要任务。目前需要两条腿走路：一方面积极推进国家计划的落实；另一方面从项目本身做起。 4.2 建立国家与青藏高原基础性工作的良性循环 图 1 是国家基础性工作与青藏高原研究之间关系略图，青藏高原研究项目是指所有在研项目；项目规则是指项目内数据采集、收集、使用等方面的规章制度，项目成员必须遵守；国家级基础性工作是指能为青藏高原研究提供信息服务的机构的工作，如国家青藏高原数据中心，WDCD 中的大气、水中心等；国家政策是指国家在信息方面的法规政策，规范信息工作的准则。这种循环关系是一种良性关系，相互间不能替代，目前尚不能有效运行。国家级基础性工作尚未达到一定规模，还要经过一段时间的努力才能达到应用，青藏高原基础性工作不能等待，应该积极行动起来，有组织地开展基础性工作。
图 1 国家基础性工作与青藏高原基础研究之间的关系 4.3 基础性工作应纳入青藏高原项目考核的重要内容 根据项目的实际情况，要求科学家注意积累为自己的研究目标收集的数据、资料，以及研究过程中新采集的数据、资料，并尽可能数字化；通过一定机制，实现专题内、课题内，以及项目内的数据积累与共享；通过一定制度，最后集成为专题、课题和项目的数据，按照一定规范建立数据库，作为成果之一进行验收。 4.4 强化青藏高原在研项目基础性工作的科学管理 （1）成立以专题、课题和项目负责人为首的基础性工作领导小组； （2）成立项目相应的信息整理、归档小组，开展具体工作； （3）制定项目内基础性工作制度，包括数据集成和验收的办法等； （4）严格按制度执行，强化基础性工作的组织管理。 其流程图如下：
图 2 项目内基础性工作流程 其中：①基础性工作制度，包括信息收集制度、信息汇集制度、信息流动制度、信息管理制度、信息共享制度、数据质量控制制度等；②数据处理与管理，包括数据的审查、元数据库及其管理系统；③外部信息是指集体和个人采集与交换的信息，包括最新采集的信息，也指来自国家级基础性工作机构的信息；④专题是指按照一定的制度与基础性工作组发生的信息交换活动；⑤基础性工作组是日常信息工作机构。 5 讨论 青藏高原研究中基础性工作大量存在，除国家加强基础性工作外，青藏高原的研究项目需要： （1）所有研究人员重视基础性工作，将自己采集和收集的数据资料进行积累和汇集； （2）要有专门的组织和人员从事数据资料的汇集和整理，并作为相应专题、课题和项目的成果； （3）提出一套项目内部数据管理的规章制度，并严格执行。 经过项目一个周期的努力，再与其它项目汇集起来的数据以及国家基础性工作机构的信息结合起来，通过物理的、网络的集成，将会对青藏高原的研究形成巨大的支持。 参考文献
第一作者简介 陈沈斌 (1948－)，男，江苏海门人，副研究员，主要从事农业气候、遥感、信息系统方面的研究。
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