農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

陳 麗，王啟現(xiàn)，劉 娟，崔運(yùn)鵬，王 末

農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

陳 麗1,2，王啟現(xiàn)3，劉 娟1,2※，崔運(yùn)鵬1,2，王 末1,2

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；3. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院成果轉(zhuǎn)化局，北京 100081）

農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)作為重要戰(zhàn)略性資源，在推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技競(jìng)爭(zhēng)力方面發(fā)揮重要作用。農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地是一手科研數(shù)據(jù)的主要來源，其數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系的建立不僅是試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)規(guī)范化管理的基礎(chǔ)，也是規(guī)范化數(shù)據(jù)管理工作的重要一環(huán)，對(duì)于提高數(shù)據(jù)可復(fù)用性，最大程度發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值有重要意義。該研究通過國(guó)內(nèi)外涉農(nóng)長(zhǎng)期觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)、試驗(yàn)站數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容梳理，以及對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)特點(diǎn)、數(shù)據(jù)全生命周期管理流程調(diào)研，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理統(tǒng)一工作流；基于“霍爾三維結(jié)構(gòu)”從標(biāo)準(zhǔn)適用數(shù)據(jù)管理階段、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)領(lǐng)域3個(gè)維度構(gòu)建農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系框架，并編制了農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系基本構(gòu)成表，梳理出涵蓋數(shù)據(jù)全生命周期管理的標(biāo)準(zhǔn)20項(xiàng)，首期必建標(biāo)準(zhǔn)12項(xiàng)，以期為推進(jìn)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地建設(shè)和數(shù)據(jù)管理共享提供支撐。

科學(xué)數(shù)據(jù)；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系；農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地；數(shù)據(jù)管理

0 引 言

隨著新一代信息技術(shù)與科學(xué)研究過程的結(jié)合，數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)已成為繼“經(jīng)驗(yàn)科學(xué)（亦稱實(shí)驗(yàn)科學(xué)）”、“理論科學(xué)”和“計(jì)算科學(xué)”之后的第四科研范式，推動(dòng)科學(xué)研究由傳統(tǒng)的假設(shè)驅(qū)動(dòng)向基于科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行探索的科學(xué)方法轉(zhuǎn)變[1]?？茖W(xué)數(shù)據(jù)不僅是科研活動(dòng)的產(chǎn)物，還是科研活動(dòng)開展的基礎(chǔ)。到20世紀(jì)90年代，科學(xué)數(shù)據(jù)已被提高到科技發(fā)展“牽引力”的高度[2]。同樣，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，隨著農(nóng)業(yè)信息化、數(shù)字化、智能化發(fā)展，農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)面臨著爆發(fā)式的產(chǎn)生、衍變和積累。農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)作為重要戰(zhàn)略性資源，在推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技競(jìng)爭(zhēng)力方面也將發(fā)揮重要作用。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是自然再生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)相互交織的過程。與其他科研領(lǐng)域相比，農(nóng)業(yè)科研具有試驗(yàn)（或?qū)嶒?yàn)）性農(nóng)學(xué)研究的特點(diǎn)，必須依靠分布在全國(guó)各地的農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地，面向農(nóng)業(yè)一線生產(chǎn)開展研究[3]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)各級(jí)各類涉農(nóng)科研機(jī)構(gòu)、院校建立的以科研用途為主的農(nóng)業(yè)試驗(yàn)基地1 000余個(gè)[4]，有效支撐了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、省級(jí)及地方、科研單位等的研究項(xiàng)目，成為科技創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化、科技信息輻射和交流合作的重要平臺(tái)[5-8]。同時(shí)，隨著信息化和科研手段的提升，基于農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地的觀測(cè)、監(jiān)測(cè)、實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生并快速積累起一大批有價(jià)值的農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)資源。然而，由于絕大多數(shù)數(shù)據(jù)的收集都是依靠相關(guān)科研項(xiàng)目的支持，造成數(shù)據(jù)采集不連續(xù)、保存分散、缺乏統(tǒng)一規(guī)范化治理，可關(guān)聯(lián)、可比較和分析價(jià)值大打折扣。

因此，本研究通過梳理國(guó)內(nèi)外涉農(nóng)長(zhǎng)期觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)、試驗(yàn)站數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系，基于中國(guó)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)特點(diǎn)及全生命周期數(shù)據(jù)管理流程，從3個(gè)維度構(gòu)建農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系框架，以期為推進(jìn)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地建設(shè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)一規(guī)范治理與共享提供支撐。

1 國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)情況

目前，國(guó)內(nèi)外涉農(nóng)領(lǐng)域的“Experimental Station”、“Experimental Farm”、“Research Station”、“Observation and Research Station”、“野外觀測(cè)站”、“野外試驗(yàn)站”、“試驗(yàn)基地”、“實(shí)驗(yàn)站”等表述各異的觀測(cè)/監(jiān)測(cè)/試驗(yàn)/實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)所獲取數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理，多集中于生態(tài)系統(tǒng)、氣候、環(huán)境等反映自然現(xiàn)象動(dòng)態(tài)變化的持續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)方面，通過構(gòu)建國(guó)家、區(qū)域性或全球性的長(zhǎng)期觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下的數(shù)據(jù)規(guī)范化管理與共享。僅有少數(shù)如英國(guó)洛桑試驗(yàn)站（1843年）這種集作物學(xué)、遺傳學(xué)、生化與分子生物學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、昆蟲學(xué)、土壤學(xué)、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)和植物保護(hù)學(xué)等諸多學(xué)科為一體的綜合性長(zhǎng)期試驗(yàn)站點(diǎn)，建有專門的數(shù)據(jù)管理分析團(tuán)隊(duì)和企業(yè)、數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系以及數(shù)據(jù)發(fā)布與共享網(wǎng)站[9]。中國(guó)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地建設(shè)以及數(shù)據(jù)共享管理起步較晚，除部分納入長(zhǎng)期觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)中的農(nóng)業(yè)試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理有標(biāo)準(zhǔn)可依外，大部分農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，處于無(wú)序、散亂、可用性差的原始數(shù)據(jù)管理階段。

通過表1梳理，也可以看出，國(guó)內(nèi)外觀監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)雖然對(duì)其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部試驗(yàn)站數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但主要還是立足于觀監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)層級(jí)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯交管理和促進(jìn)數(shù)據(jù)共享，與試驗(yàn)基地層級(jí)數(shù)據(jù)管理仍有一定區(qū)別[10-16]。各觀監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可作為本研究標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)內(nèi)容的重要參考，若要提高各農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地自身的數(shù)據(jù)管理和利用水平，尚需結(jié)合中國(guó)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)特點(diǎn)和數(shù)據(jù)管理流程，構(gòu)建科學(xué)、有效的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

表1 國(guó)內(nèi)外觀監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

注：數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)來自7大國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)管理網(wǎng)站，未通過網(wǎng)站對(duì)外公布的標(biāo)準(zhǔn)未計(jì)入本表。

Note: The data management standards came from the data management websites of 7 major domestic and foreign long-term monitoring networks and data centers. The standards not published through the websites are not included in this table.

2 農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)特點(diǎn)及管理流程

2.1 農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)類型與特點(diǎn)

農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地是農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新活動(dòng)重要載體，根據(jù)功能定位不同，各有側(cè)重的從事科學(xué)（田間）試驗(yàn)、科學(xué)觀測(cè)、技術(shù)集成和工藝優(yōu)化試驗(yàn)等科研活動(dòng)及科研成果示范、展示、推廣活動(dòng)[17]，也有一些實(shí)力較強(qiáng)的綜合試驗(yàn)站，承擔(dān)了科研實(shí)驗(yàn)、長(zhǎng)期科學(xué)觀測(cè)、監(jiān)測(cè)以及技術(shù)集成示范等多項(xiàng)功能。農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地不僅是一手科研數(shù)據(jù)的主要來源，而且集聚了類型各異的海量科研數(shù)據(jù)。

農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)類型，根據(jù)學(xué)科領(lǐng)域[18-19]不同，分為農(nóng)業(yè)氣象、土壤、農(nóng)藝、園藝、植物保護(hù)、農(nóng)業(yè)工程、畜牧、水產(chǎn)等方面的科研試驗(yàn)數(shù)據(jù)；根據(jù)數(shù)據(jù)獲取方式[20]不同，分為觀測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)以及調(diào)查數(shù)據(jù)等；根據(jù)數(shù)據(jù)類型不同，可以分為數(shù)值型數(shù)據(jù)、文本型數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、圖像及視頻數(shù)據(jù)；根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)際保存主體不同，可以分為試驗(yàn)基地采集保存數(shù)據(jù)（也稱為自有數(shù)據(jù)）、科研人員或團(tuán)隊(duì)依托試驗(yàn)基地采集并保存數(shù)據(jù)（也稱為長(zhǎng)尾數(shù)據(jù)）。由于長(zhǎng)尾數(shù)據(jù)[21]通常由個(gè)人或小團(tuán)隊(duì)為特定目的收集，數(shù)據(jù)多源、多尺度、時(shí)序性短、高度分散，雖然單個(gè)數(shù)據(jù)集體積小但整體數(shù)量龐大，通過科學(xué)制定農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系，疏通數(shù)據(jù)管理路徑，將這部分?jǐn)?shù)據(jù)納入所依托科研試驗(yàn)基地的整體數(shù)據(jù)管理體系，對(duì)于促進(jìn)其廣泛利用共享，關(guān)聯(lián)分析、最大化其數(shù)據(jù)價(jià)值意義重大。

農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)特點(diǎn)：1）多源異構(gòu)性。農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)的多源性，一方面體現(xiàn)在領(lǐng)域上，涉及農(nóng)業(yè)氣象、土壤、作物栽培、種質(zhì)資源、病蟲害測(cè)報(bào)、有害生物防治等多方面的數(shù)據(jù)；另一方面體現(xiàn)在獲取手段上，既包括傳統(tǒng)的觀測(cè)、調(diào)查數(shù)據(jù)，也包括各類科學(xué)儀器設(shè)備的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、模擬、分析數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)的涉及面廣而復(fù)雜，數(shù)據(jù)獲取手段的多樣性，也就造成了其異構(gòu)性特點(diǎn)，數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)格式等各異，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)也差異較大。2）小集中、大分散。數(shù)據(jù)多散落在各農(nóng)業(yè)科研團(tuán)隊(duì)或科研人員中，試驗(yàn)基地作為一個(gè)科研試驗(yàn)載體，在數(shù)據(jù)管理上沒有發(fā)揮應(yīng)有的數(shù)據(jù)匯聚作用。全國(guó)尺度來看，也是如此，沒有形成一個(gè)有效的農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)匯聚管理和共享平臺(tái)，數(shù)據(jù)廣泛散落在全國(guó)各地、各單位機(jī)構(gòu)和個(gè)人手中。此外，從數(shù)據(jù)量的角度看，無(wú)論是單個(gè)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地還是立足全國(guó)，都是處于集中管理的數(shù)據(jù)少，分散管理的數(shù)據(jù)量大。3） 數(shù)據(jù)時(shí)序短、連續(xù)性差。除開展長(zhǎng)期觀測(cè)研究獲取的數(shù)據(jù)外，農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地的大部分?jǐn)?shù)據(jù)采集具有嚴(yán)重的項(xiàng)目跟隨特點(diǎn)，項(xiàng)目結(jié)束，數(shù)據(jù)采集也告結(jié)束。4）標(biāo)準(zhǔn)化程度低，共享不充分?；谵r(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)多源異構(gòu)的特性以及當(dāng)前數(shù)據(jù)小集中、大分散的現(xiàn)狀，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)不完整、質(zhì)量參差不齊等問題非常顯著。除少數(shù)參與到國(guó)家某一長(zhǎng)期觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)中或項(xiàng)目有數(shù)據(jù)匯交要求的科研試驗(yàn)基地采集數(shù)據(jù)有部分共享外，鮮有科研試驗(yàn)基地建有數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，支撐數(shù)據(jù)統(tǒng)一治理與共享。

2.2 農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理工作流

通過對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)綜合試驗(yàn)基地、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周試驗(yàn)站等農(nóng)業(yè)科研單位、高校試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理狀況調(diào)研，本研究梳理了當(dāng)前農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地常規(guī)化數(shù)據(jù)管理的工作流模式（圖1a和圖1b），并基于數(shù)據(jù)的全生命周期管理[22-23]，提出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系框架下農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地規(guī)范化數(shù)據(jù)管理工作流模式（圖 1c）。

目前，中國(guó)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)基本處于圖1a和圖1b兩種割裂的管理模式下。圖1a模式下，研究人員依托試驗(yàn)基地開展觀測(cè)、試驗(yàn)、檢測(cè)、調(diào)查或監(jiān)測(cè)等科研活動(dòng)采集獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過加工、分析后，一方面形成研究成果隨論文出版或直接數(shù)據(jù)出版；另一方面形成各類數(shù)據(jù)集，被研究人員保存管理。對(duì)于已經(jīng)出版的數(shù)據(jù)，用戶可以直接通過網(wǎng)絡(luò)獲?。粚?duì)于研究人員手中的各數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)，無(wú)論是外部用戶還是內(nèi)部用戶均需向研究人員提出數(shù)據(jù)需求，并等待研究人員的反饋。由于此數(shù)據(jù)“申請(qǐng)-反饋”途徑非公開化，且研究人員沒有對(duì)外提供數(shù)據(jù)服務(wù)的義務(wù)，因此，與內(nèi)部用戶相比，外部用戶往往很難通過此途徑獲取到數(shù)據(jù)，或只能獲取到很少量的數(shù)據(jù)。圖1b模式下，農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)采集、加工、分析、存儲(chǔ)、共享的全生命周期數(shù)據(jù)管理與圖1a模式基本完全相同，僅缺少了研究成果形成階段。這是由于絕大部分農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地獨(dú)自開展科研能力比較有限，主要還是承擔(dān)一些農(nóng)業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)觀測(cè)、監(jiān)測(cè)等任務(wù)，或協(xié)助研究人員開展科研試驗(yàn)、調(diào)研等，幾乎沒有文章出版或數(shù)據(jù)出版環(huán)節(jié)。

在割裂的數(shù)據(jù)管理模式下，無(wú)論是研究人員的數(shù)據(jù)管理還是科研試驗(yàn)基地的數(shù)據(jù)管理，一般都會(huì)制定簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)管理計(jì)劃，數(shù)據(jù)也是掌握在采集者手中，由于缺乏專業(yè)、統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系，數(shù)據(jù)共享、可復(fù)用率很低，數(shù)據(jù)價(jià)值難以得到充分挖掘和實(shí)現(xiàn)。而基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系，圖1c模式下可以有效解決數(shù)據(jù)“小集中、大分散”的問題，將研究人員和試驗(yàn)基地采集數(shù)據(jù)匯交起來，形成規(guī)范的專業(yè)數(shù)據(jù)集和對(duì)應(yīng)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)治理，幫助用戶更好的發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)、獲得數(shù)據(jù)、利用數(shù)據(jù)。用戶直接向分離出的專門的數(shù)據(jù)管理部門/組織提出數(shù)據(jù)需求，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享開放的原則下，獲得數(shù)據(jù)。相較于直接向數(shù)據(jù)所有者申請(qǐng)數(shù)據(jù)，提升了用戶發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的概率，而且由于有專門的數(shù)據(jù)匯交治理工具和人員，數(shù)據(jù)質(zhì)量也可得到有效保障。

注：①內(nèi)部用戶：指與數(shù)據(jù)所有者之間有研究項(xiàng)目、任務(wù)等紐帶聯(lián)系的其他研究人員，即同一科研項(xiàng)目或任務(wù)下，數(shù)據(jù)所有者以外的其他參與研究人員或團(tuán)隊(duì)成員；②外部用戶：指與數(shù)據(jù)所有者之間沒有形成研究項(xiàng)目、任務(wù)等紐帶聯(lián)系的其他研究人員。

3 農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系構(gòu)建

3.1 構(gòu)建原則

在國(guó)家《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》的指導(dǎo)下，參照《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 13016—2018）：標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建原則和要求》中有關(guān)規(guī)定以及相關(guān)研究[24-25]，結(jié)合農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理特點(diǎn)，確定標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建原則。主要包括以下3個(gè)方面：

1）全面覆蓋、層次清晰原則。標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)覆蓋農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)全生命周期管理過程，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)、適用數(shù)據(jù)管理階段和標(biāo)準(zhǔn)之間的共性特點(diǎn)，體現(xiàn)一定的層次性。為便于理解、減少?gòu)?fù)雜性，標(biāo)準(zhǔn)體系的層次也不宜太多。

2）結(jié)構(gòu)合理、有效銜接原則?？茖W(xué)數(shù)據(jù)管理不是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，還涉及從數(shù)據(jù)采集、加工、存儲(chǔ)、共享等工作業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)管理工作，標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建既要滿足基本建設(shè)需要，又要形成結(jié)構(gòu)合理的系統(tǒng)內(nèi)容，涵蓋技術(shù)、工作、管理等多方面。此外，體系內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之間應(yīng)相互銜接，避免內(nèi)容重復(fù)或彼此脫節(jié)；與國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、管理網(wǎng)絡(luò)/平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之間，注重有效銜接，促進(jìn)數(shù)據(jù)的開放共享。

3）循序漸進(jìn)、重點(diǎn)突出原則。農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地屬于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集管理單位，數(shù)據(jù)管理工作經(jīng)驗(yàn)不足、人員配備有限，標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)基地開展數(shù)據(jù)管理工作的階段特點(diǎn)和實(shí)際情況，循序漸進(jìn)、重點(diǎn)突出制定不可或缺的核心標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以最小資源投入獲得最大的標(biāo)準(zhǔn)化效果。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系框架構(gòu)建

本研究借鑒美國(guó)系統(tǒng)工程專家霍爾（Hall A D）[26]提出的系統(tǒng)工程方法論“霍爾三維結(jié)構(gòu)”，即從時(shí)間維、邏輯維和知識(shí)維來解釋系統(tǒng)工程的一般過程，從農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理過程流和工作內(nèi)容實(shí)際出發(fā)，通過建立“霍爾三維結(jié)構(gòu)”下系統(tǒng)工程一般過程到農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理過程映射關(guān)系（表2），構(gòu)建了適用于農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理的標(biāo)準(zhǔn)體系三維結(jié)構(gòu)，如圖2所示。從標(biāo)準(zhǔn)適用數(shù)據(jù)管理階段維度看，農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建應(yīng)圍繞的從數(shù)據(jù)采集到加工、匯交（存儲(chǔ)）、共享不斷推進(jìn)的全生命周期管理流程，每個(gè)數(shù)據(jù)管理階段都應(yīng)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作為依據(jù)和指導(dǎo)；從標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)維度看，農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)，不同性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)互為補(bǔ)充，保障數(shù)據(jù)管理工作規(guī)范有序開展；從標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)領(lǐng)域維度看，指導(dǎo)類標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)類標(biāo)準(zhǔn)是核心，管理類標(biāo)準(zhǔn)是保障。

表2 “霍爾三維結(jié)構(gòu)”到農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理三維結(jié)構(gòu)映射關(guān)系

圖2 農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系三維結(jié)構(gòu)圖

3.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系表編制

基于圖2，本研究采用主客觀相結(jié)合的方法對(duì)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行篩選以及必要性的判斷，具體步驟如下：

步驟1：體系表內(nèi)容初選。在農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系三維架構(gòu)下，以國(guó)內(nèi)外觀監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和“國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)中心”“國(guó)家生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究共享服務(wù)平臺(tái)”“國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)”“國(guó)家農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)”等制定的有關(guān)數(shù)據(jù)管理系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為參考，結(jié)合農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)基本情況和需求調(diào)研，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系表內(nèi)容初步篩選。

步驟2：專家評(píng)議。根據(jù)評(píng)價(jià)目的，將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的重要程度劃分為4個(gè)等級(jí)：不重要（建議剔除）、一般（非必建）、重要（必建）、非常重要（必建），分別用1、2、3、4來代表不同等級(jí)。評(píng)議專家由科學(xué)數(shù)據(jù)管理、科研試驗(yàn)基地管理兩個(gè)領(lǐng)域的專家組成，專家可以在初步篩選結(jié)果基礎(chǔ)上新增標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并進(jìn)行評(píng)級(jí)。

本研究共進(jìn)行了2輪專家評(píng)議，第1輪是針對(duì)步驟1初步篩選出的24項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行專家評(píng)議，第2輪是對(duì)第一輪新增標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和評(píng)議測(cè)算結(jié)果進(jìn)行研討，確定出數(shù)據(jù)全生命周期管理需要建設(shè)的20項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范內(nèi)容描述以及首期必建標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范12項(xiàng)，以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)工作落實(shí)（表3）。各農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地可以根據(jù)自身建設(shè)階段、數(shù)據(jù)管理要求和涉及階段在12項(xiàng)必建標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行充實(shí)和完善。

表3 農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系表

4 結(jié)論與討論

農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，對(duì)于推動(dòng)基層試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)規(guī)范化管理有重要支撐作用。本研究通過對(duì)國(guó)內(nèi)外涉農(nóng)長(zhǎng)期觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)、試驗(yàn)站數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容梳理，以及對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)特點(diǎn)、數(shù)據(jù)全生命周期管理流程調(diào)研，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理統(tǒng)一工作流；基于“霍爾三維結(jié)構(gòu)”從標(biāo)準(zhǔn)適用階段、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)領(lǐng)域3個(gè)維度構(gòu)建農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系框架，并編制了農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系基本構(gòu)成表，以期為推進(jìn)農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地建設(shè)和數(shù)據(jù)管理共享提供支撐。

1）通過分析總結(jié)，農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)在涉及學(xué)科領(lǐng)域、數(shù)據(jù)獲取方式、數(shù)據(jù)類型以及管理保存主體等方面均展示出了類型的多樣性，并具有：①多源異構(gòu)性；②小集中、大分散；③數(shù)據(jù)時(shí)序短、連續(xù)性差；④標(biāo)準(zhǔn)化程度低、共享不充分的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。制定科學(xué)合理的數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系，疏通數(shù)據(jù)管理路徑，對(duì)于農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地規(guī)范化數(shù)據(jù)管理以及將長(zhǎng)尾數(shù)據(jù)納入統(tǒng)一管理，有重要推動(dòng)和促進(jìn)作用。

2）在當(dāng)前農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地自有數(shù)據(jù)與長(zhǎng)尾數(shù)據(jù)割裂管理模式下，構(gòu)建了集二者于一體的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理工作流，有效解決了數(shù)據(jù)“小集中、大分散”的問題，同時(shí)數(shù)據(jù)典藏共享作為一項(xiàng)專門的服務(wù)，從前端采集分析工作中分離出來，直接面向用戶，將大大提升用戶發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的概率，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量，并有效減輕數(shù)據(jù)所有者管理數(shù)據(jù)的工作量。

3）通過建立“霍爾三維結(jié)構(gòu)”下系統(tǒng)工程一般過程到農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理過程映射關(guān)系，構(gòu)建了適用于農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理的標(biāo)準(zhǔn)體系三維結(jié)構(gòu)，并通過多輪專家評(píng)議形成了農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系表。該表以標(biāo)準(zhǔn)體系建立的三項(xiàng)核心原則為主旨，圍繞數(shù)據(jù)全生命周期管理，提出農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)基本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范20項(xiàng)，核心必建標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范12項(xiàng)，用于指導(dǎo)不同農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地的個(gè)性化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，實(shí)現(xiàn)以最小資源投入獲得最大的標(biāo)準(zhǔn)化效果。

本研究為農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編制明確了方向，為農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)科學(xué)、持續(xù)、高效管理奠定了基礎(chǔ)，目前雖然尚未開展實(shí)例應(yīng)用，無(wú)法評(píng)估該套標(biāo)準(zhǔn)體系的適用效果，但下一步將以農(nóng)業(yè)科學(xué)院“試驗(yàn)基地項(xiàng)目”為依托，開展部分試驗(yàn)地基的標(biāo)準(zhǔn)體系落地應(yīng)用和成效評(píng)價(jià)。

此外，標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)是農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)規(guī)范化管理的基礎(chǔ)，也是規(guī)范化數(shù)據(jù)管理工作的重要一環(huán)，其能否在農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理工作中發(fā)揮良好的效用，還面臨一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，即如何打通試驗(yàn)基地生產(chǎn)數(shù)據(jù)的各匯集通道，將數(shù)據(jù)（尤其是長(zhǎng)尾數(shù)據(jù)）集中管理起來，還需要建立一套完整的協(xié)作機(jī)制。

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Establishment of data management standard system for agricultural scientific research and experiment station

Chen Li1,2, Wang Qixian3, Liu Juan1,2※, Cui Yunpeng1,2, Wang Mo1,2

(1.,,100081,; 2-,,100081,; 3.,,100081,)

Agricultural science data is an important strategic resource. As first-hand scientific research data producers, agricultural scientific research and experiment station gathers massive scientific research data of different types which are in a loosely managed state. So, the establishment of its data management standard system is not only a basis for standardized data management but also an important part of standardized data management work. And it is of great significance for improving data reusability and fully developing data value. In this research, by investigating the data characteristics and the whole life cycle management process of the agricultural scientific research and experiment station in China, we found that the data had four characteristics: 1) multi-source and isomerism; 2) Small data centralized management, big data decentralized management; 3) short time duration and poor continuity of data; 4) low data standardization and insufficient data sharing. And based on the problem of “small data centralized management, big data decentralized management”, we explored the workflow for routine data management in agricultural scientific research and experiment station, then designed a unified workflow. Under the fragmented data management workflow, it was usually a lack of professional and unified standard system in agricultural scientific research and experiment station, so the data sharing and reusability rate were very low, and the data value was hard to realize. But, based on a unified data management standard system, there were the specialized person responsible for data management and sharing and provided services for users, which effectively guaranteed the data quality, greatly improved the probability of the users to discover the data, and reduced the workload of the data owners to manage the data. Additionally, based on the “Hall three-dimensional structure”, we constructed the standard system framework for data management of agricultural scientific research and experiment station from three dimensions: standard application data management stage, standard features, and standard professional field. From the dimension of standard application data management stage, the data management standard system should focus on the life-cycle management process such as data collection, data processing, data archiving, data storage and sharing, and each data management stage should have corresponding standards as the basis and guidance. From the dimension of the standard features, the data management standard system should include technical standards, work standards, and management standards. And different types of standards complemented each other to ensure the orderly implementation of data management. From the dimension of the standard professional field, guidance standard was the foundation, data standard was the core and management standard was the guarantee. Based on the previous research and two rounds of expert review and discussion, the data management standard system table of agricultural scientific research and experiment station was compiled. It contained 20 standards covering the whole life cycle of data management of data. Among them, 12 standards were mandatory construction standards for the first construction phase. This table could be used to guide the construction of a personalized standard system for different agricultural scientific research and experiment stations, to achieve the maximum standardization effect with minimum resource input. This standard system was the basis of standardized data management of agricultural scientific research and experiment station and was of great significance to promote the construction of agricultural scientific research and experiment station. However, there is still a big challenge: how to get through the data collection channels to centralize the data (especially the long tail data) from different data producers? A complete collaboration mechanism is also needed.

scientific data; standard system; agricultural scientific research and experiment station; data management

陳 麗，王啟現(xiàn)，劉 娟，崔運(yùn)鵬，王 末. 農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)基地?cái)?shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36(4)：193－201. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.04.023 http://www.tcsae.org

Chen Li, Wang Qixian, Liu Juan, Cui Yunpeng, Wang Mo. Establishment of data management standard system for agricultural scientific research and experiment station[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(4): 193－201. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.04.023 http://www.tcsae.org

2019-11-21

2020-02-05

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（Y2019PT27）

陳 麗，助理研究員，博士，主要從事科學(xué)數(shù)據(jù)管理、土地規(guī)劃和利用研究。Email：chenli02@caas.cn

劉 娟，副研究員，博士，主要從事農(nóng)科學(xué)數(shù)據(jù)管理及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用研究。Email：liujuan@caas.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.04.023

F306.3

A

1002-6819(2020)-04-0193-09