我国地学e-science 研究现状

　　在我国，由于科研手段相比国外研究机构与高校相对落后，特别是缺乏跨学科的综合研究能力、大规模综合系统建设能力、模型构建能力、仿真模拟能力。2008 年中国科学院在“十一五”信息化规划中部署了14 个“e-Science 应用示范”项目来推动这些能力建设。这些项目中有5 个与学科相关，可见中国科学院对地学e-Science 研究的重视。如，张耀南在黑河流域中利用无线数据传输技术实现观测数据的实时传输，结合地学模型研究、超级计算资源与Web 技术提出模型在线计算方案，实现“数据- 模型- 计算- 可视化”的地学研究思路；褚云强基于PDA 技术与Web 技术提出了地学考察路线选择与综合管理，PDA 数据采集工具等，还开展了面向e-GeoScience 的地学数据共享研究进展。侯西勇提出e-Coastal

　　Science 框架，针对海岸带开展模型研究，将小波分析模型和Markov 预测模型集成到e-Coastal Science 中供研究人员使用。于贵瑞整合中国生态系统研究网络的观测资源建立China Flux 门户平台，以及何红林的中国陆地生态系统碳收支集成研究的e-Science 系统构建，为中国生态系统研究网络（CERN）中的部分观测站点实现观测数据从通量塔、野外台站到综合中心的实时传输与处理。通过长期的动态连续监测，量化我国碳源/ 碳汇的分布与强度并认识碳循环的自然及人为驱动机制，为国家在碳收支、全球气候变化等方面提供准确、及时的数据支持和决策咨询。

　　地学e-Science 研究框架设计

　　在分析了国内外地学e-Science 研究后，根据流域研究的特点，希望解决流域研究中的一系列问题，如由于缺乏较完善的监测系统，较系统的数据积累、高性能计算、各种分析方法的信息化支持环境，无法开展水文参数估计和优化，无法开展流域内生态- 水文模型集成和构建，无法开展流域内土壤- 植被- 大气等的耦合研究，无法为黑河流域提供水资源的决策支持；由于观测站点地处环境极端，数据收集耗时费力，人身安全难以保障，极端的环境也会影响数据的质量和完整；由于数据管理分散、不系统，没有形成整合与系统管理，研究人员很难在短时间内收集到研究所需的数据，很难实现数据的规范管理与及时应用。由于没有较好的信息化环境支持，之前的研究事实上在进行着低效率、独立的、少产出、多重复的研究工作。

　　为了解决以上面临的实际问题，通过构建以监测平台、模型平台和操作平台为核心的3M（Monitoring, Modeling,Manipulating）平台为研究人员提供一个开放的、跨学科的、综合的e-Science 环境。

　　近几年随着地球科学观测系统的逐步完善、无线传感器网络的引入以及虚拟观测系统的推动，引入了监测平台，实现观测数据的实时采集、传输、入库等工作，将监测体系纳入到地学e-Science 的信息化基础设施中。在地学研究中，观测数据是研究的基础，为了将观测数据长期有效地保存在专题数据库中，发掘数据中的规律，推动地学模型研究快速开展，从而更好地推进地学的综合科学研究，进而起到引导地学科学研究模式变革、研究方法改进、研究能力提高的示范作用，引入了基于数据和计算的模型以及对模型集成研究的支持能力的模型平台，开展模型构建、模型有关的参数化等应用工作。为了将观测数据与专题数据库、模型计算以及可视化建立有效的连接，为了实现数据自动传输、自动入库以及数据制备，为了实现在线模型计算与可视化，引入了以数据入库、数据制备、数据分析、数据可视化为基础的操作平台。

　　在以数据- 模型- 计算- 可视化的3M 平台为基本构架的e-Science 平台中，如图 1 所示，着重构建野外观测数据的自动传输系统，观测仪器的远程监控系统，建立模型库的框架原型以及针对模型库的专题数据库，建立基于Web 的在线模型计算系统、数据制备、可视化环境与协同工作环境，并将这些模块有机地串联到一起，形成一个完整的科研平台，从而能够使研究人员非常方便地应用平台上所提供的各种工具，包括观测仪器监控、观测数据介绍、采集、处理、可视化、共享、模型搜索、下载、学习、参数配置、驱动数据制备、计算、模拟结果可视化、模拟结果分析、文献搜索、项目管理、项目文档共享等功能。在此平台上，研究人员可以大大节约时间与精力，把更多的精力投入到科学研究中，提高科研的效率。