國外高校圖書館科學數據的元數據服務研究

黃鑫+鄧仲華

（1.武漢大學信息管理學院 湖北武漢 430072）

摘 要：文章使用文獻調研法，介紹了元數據服務研究現狀，總結了元數據在科學數據管理中的多方面應用。同時以部分歐美高校圖書館為例，從元數據的介紹服務、創建服務、咨詢服務和培訓服務四個角度探討了國外高校圖書館科學數據的元數據服務內容。

關鍵字：科學數據；科學數據服務；元數據；元數據服務

中圖分類號：G254.364 文獻標識碼：A DOI：10.11968/tsyqb.1003-6938.2017034

隨著數據密集型科研范式的興起，科學數據逐漸成為科研活動的中心，科學數據的采集、分析、存儲、共享和可視化開始成為科研活動的主題，科研成果的發現對科學數據的分析和計算也越來越依賴。元數據作為用于描述科學數據的數據，在科學數據的組織、存儲、監護、檢索、引用、出版等環節中都起到了至關重要的作用。高質量的元數據服務對于推進科研活動進程、加速科研成果產出具有重要意義，然而現有的科研工作者并不擅長創建元數據[1]，圖書館作為傳統科研支持與服務機構，積極開展科學數據的元數據服務極具必要性，如何面向科研人員的數據管理需求來開展元數據服務，開展什么內容的元數據服務是高校圖書館所需要思考的問題。

1 高校圖書館科學數據的元數據服務研究現狀

Tenopir[1]在針對科研工作者的一項問卷調查研究中發現：（1）59.8%的受訪科研工作者對自己的科研數據描述情況非常滿意或比較滿意；（2）26%受訪者對于自己所使用的元數據創建工具表示滿意，32%的受訪者則表示不滿意；（3）在元數據標準方面，56%的受訪者表示他們不了解什么是元數據標準，22%的受訪者表示他們習慣于使用自己實驗室的元數據標準，該調查說明科研工作者并不十分擅長元數據的創建工作。2012年，Tenopir[2]再次對美國和加拿大地區的351所大學圖書館科學數據服務情況進行問卷調查，發現有11.9%的受訪圖書館已經提供科學數據的元數據創建和轉換服務，3.7%、10.1%和8.3%的受訪圖書館計劃在未來一年內、兩年內和兩年后提供元數據的創建和轉換服務，66.1%的圖書館暫時沒有相關的計劃，另外，研究型大學相比于本科學位授予大學和職業大學的圖書館更傾向于開通元數據創建服務；受到NSF更多資助的大學圖書館更傾向于開通元數據的創建服務；擁有多于5000名學生的學校相比于人數少于5000人的學校更傾向于開通元數據的創建服務。Si[3]在對USA News排位世界前100名大學圖書館科學數據服務的調查研究中發現，28.7%的高校圖書館已經開始提供科學數據的元數據相關服務，涉及元數據的介紹和創建等方面。康奈爾大學科學數據管理服務團隊RDMSG調查了一些受到NSF資助的科研工作者[4]，結果顯示：（1）40%的受訪科研工作者曾經為自己的科學數據創建元數據，26%的受訪科研人員從不創建元數據，32%的受訪者則表示不確定；（2）僅有10%的受訪者習慣按照一定的標準來創建元數據，9%的受訪者從未按照標準來創建元數據，61%的受訪者則表示不確定；（3）一些受訪者會評論，說“我不知道什么是元數據”，這說明圖書館開展元數據介紹服務具有必要性。黃如花[5]調查了美國部分高校圖書館科學數據的元數據實踐情況，從科學數據管理周期的角度分析了圖書館在科學數據計劃階段的元數據標準和元素推薦服務、科學數據描述與組織階段的元數據標準選擇服務和科學數據存儲階段的數據文檔命名與格式規范服務。由研究現狀可發現，現有高校圖書館對科學數據的元數據服務主要集中于實地調查研究，調查重點是科研人員使用元數據的習慣和技能程度，而對高校科學數據的元數據服務的具體內容、服務原則、服務方式等缺乏細致的總結與歸納。

2 元數據在科學數據管理中的應用

2.1 科學數據管理計劃中的元數據

自2011年開始，美國國家科學基金會NSF要求科研項目申請材料中必須包含科學數據管理計劃DMP，而元數據方案是數據管理計劃的核心組成部分之一，項目申請者必須提交元數據的內容、格式和標準[6]。英國生物技術與生物科學理事會BBSRC同樣要求基金申請者提交個人的科學數據共享計劃，其中包括元數據的格式和標準，如數據的來源或操作過程，以防止數據被誤用，誤解或混淆[7]。英國醫學研究理事會MRC發布了數據管理計劃的導航文件，要求基金申請者提交數據生成的方法、分析過程、來源、編碼、變量等元數據內容[8]。另外，受到耶魯大學[9]、麻省理工大學[10]、明尼蘇達大學[11]等高校推薦的數據管理計劃制定工具DMPTools也可以幫助科研人員創建元數據。

2.2 科學數據存儲中的元數據

在科研人員計劃將科學數據存儲至機構倉儲中時，需要為科學數據創建元數據，以增加數據的組織效率和被發現幾率，也可用于數據的遷移和轉換，數據標題、關鍵詞、創建者、數據類型、來源和出處等是常見的元數據項。如普渡大學PURR數據倉儲有一套較為完善的元數據生成工作流[12]，提交給PURR的每個數據集都會獲得完整的元數據，一部分元數據由提交數據的科研人員來創建，另一部分則由系統根據數據集特征自動識別并插入。PURR融合了多個元數據標準，以便充分描述更多類型的數據集，都柏林核心被用于數據發現和引用，METS標準用來表示數據集文件的結構和層次，MODS標準被用于標注數據集的創建者和訪問權限，PREMIS標準則用來記錄每個數據集經歷的保存事件和知識產權。

2.3 科學數據檢索中的元數據

元數據是數據檢索的核心，用戶需要向搜索引擎或服務館員提交數據主題、題名、創作者、關鍵詞等項目來獲取所需科學數據。現在，元數據還被用于科學數據與科研文獻之間的關聯，通過對科學數據和科學文獻添加數字對象唯一標識符DOI，可以有效的實現數據與文獻之間的關聯，用戶可以在閱讀科學文獻時查看相關科學數據，也可以檢索引用相關科學數據的科學文獻。

2.4 科學數據監護中的元數據

元數據是數據監護的支柱，沒有元數據的數據資源將不能被恢復，不能被識別，也將變得不可用[13]。DCC發布的數據監護生命周期模型在其內環中強調了元數據作為“描述信息（Description）”和“表示信息（Representation）”的重要作用[14]，在該數據監護生命周期模型中，與元數據相關的活動包括：（1）為數據集分配管理性元數據、描述性元數據、技術性元數據、結構性元數據和保存元數據；（2）采用適當的元數據標準以確保數據被長期合理的描述與控制；（3）收集數據表示信息，以充分理解數字資料和相關元數據。

2.5 科學數據引用中的元數據

科學數據引用領域經常采用一些被廣泛使用的元數據標準，元數據標準的實施可以有效減輕數據互操作過程中的冗余，增強數據采集、認證和質量控制過程的自動化，這對于數據發現、復用和增值具有重要意義。另外，元數據標準還可以從知識產權的角度界定科學數據的使用權限。大英圖書館、德國國家圖書館等20多個國家的數據中心、圖書館、政府和科研機構聯合創立了DataCite科學數據引用組織[15]，旨在推進數據引用規范化，通過完善的元數據體系來幫助用戶查找想要的科學數據是其提供的重要服務，它所發布的 “DataCite Metadata Schema”系列文檔為科研用戶推薦了一些核心元數據元素和使用規則[16]，如將數據標識符、創作者、標題、出版者、出版年份、資源類型作為必選元數據，數據主題、貢獻者、日期、語言、相關標識符、大小、格式、版本號、權利、地理位置、描述和基金情況作為備選元數據。

3 高校圖書館科學數據的元數據服務內容

本文選取哈佛大學圖書館、麻省理工大學圖書館、康奈爾大學圖書館、伊利諾伊大學圖書館、北卡羅來納大學圖書館、明尼蘇達大學圖書館、愛丁堡大學圖書館和緬恩大學圖書館為調查對象，原因如下：（1）它們都是在科學數據管理與服務方面發展最快、建設程度最高并位于前列的歐美科研型大學，大多都屬于美國USA News排名世界前100位的大學；（2）它們都屬于英國數據監護中心（Digital Curation Center，DCC）所認證的擁有科學數據管理和監護相關培訓能力的歐美高校與獨立科研院所；（3）它們同樣屬于Tenopir[1]和Si[3]的調查對象。本文將從元數據介紹服務、元數據創建服務、元數據咨詢服務和元數據培訓服務四個方面來研究高校圖書館科學數據的元數據服務內容（見表1）。

3.1 元數據介紹服務

大多數科研人員在進行科學數據的存儲準備工作時，并不十分重視元數據的創建問題。在2012年的圖書館與信息資源會議CLIR上[17]，一系列的調查研究發現：“元數據和數據描述文檔只有能夠幫助科研人員完成科研任務或產生學術論文時才會受到科研人員重視，在一個科研項目結束后，為數據集增添合適的元數據會耗費科研人員更多的時間與精力，他們更愿意把時間花在科研成果的出版上，而不是元數據的增添以及數據的長期存儲與監護上”。針對這個問題，部分高校圖書館會在其主頁上通過解答問題的方式向科研人員介紹元數據的重要性，也有一部分高校將元數據的介紹服務置于數據管理計劃DMP的介紹文檔之中。如華盛頓大學圖書館[18]在主頁中列出了“什么是元數據？”“我們為什么要了解元數據？”“元數據的國際標準有哪些？”等介紹性問題并做出了詳細的解答。明尼蘇達大學圖書館[19]主頁的“data documentation and metadata”導航中列出了“Who”、“What”、“When”、“Where”、“Why”五個基本元數據示例。普林斯頓大學[20]、波士頓大學[21]則同樣在其圖書館主頁介紹了元數據的概念、基礎元數據項、國際通用元數據標準等問題。

3.2 科學數據的元數據創建服務

在將個人科學數據存儲到圖書館機構知識庫的過程中，科研人員需要元數據創建方面的幫助，而圖書館也已經比較擅長為科研人員提供元數據的創建服務。根據Markey[22]對美國各大機構知識庫的調查中發現：“科研人員普遍沒有能力制定高質量的元數據”，另外，有74.2%的受訪者認為：在將個人科學數據遷移到機構知識庫的過程中，機構知識庫“提供更好的元數據創建服務”是一項非常重要的因素。圖書館提供科學數據的元數據創建服務主要有四種形式：

（1）發布指導性文檔的服務形式。密歇根大學的政治與社會科學校際研究聯盟ICPSR[23]在其社會科學數據存儲導航文檔中設置了一個標題為“best practice in creating metadata”的文檔，其鼓勵科研用戶使用Data Documentation Intiative （DDI）元數據規范來創建元數據，并設置了首席研究員、標題、資金來源、數據生產者、項目描述、加權、數據源、變量等十多個元數據項目，旨在引導科研人員為自己的社會科學數據創建合適的元數據。麻省理工大學圖書館[24]在元數據指導文檔中列舉了科研人員在創建數據時需要執行的重要操作：①記錄與項目相關的所有文件名和格式、數據組織方式、生成數據的硬件設備和軟件工具，以及數據更改或處理的信息；②數據命名結構中使用的代碼、縮寫或變量的說明；③記錄數據獲取的位置，以使其更容易被檢索。并在“Things to document your data”目錄下推薦了數據標題、創作者、標識符、日期、主題、資助者、權利、語言、位置和方法等元數據元素。伊利諾伊大學圖書館[25]發布的“Illinois Data Bank Metadata Documentation”文檔詳細介紹了伊利諾伊大學圖書館數據倉儲所使用的元數據條目，并針對倉儲內的科學數據資源設計了一組專用屬性，科研人員需按照已公布的元數據條目和屬性來上傳數據。另外，它還將數據倉儲元數據和數據引用元數據之間形成映射，向科研人員提供科學數據的出版和引用服務。

（2）自我提交表格的服務形式。高校圖書館的科學數據存儲服務經常由一個自我提交的表格開始，通過下拉菜單或軟件工具來實現，這些自我提交的表格是根據科研用戶的需求，圍繞著元數據標準體系設計的。哈佛大學的數量科學研究所IQSS所開發的Dataverse項目[26]是一個集數據共享、出版和檢索功能于一身的開源應用，科研用戶可以創建自己的獨立數據空間并上傳數據，Dataverse可使上傳的數據更容易被其他科研人員或科研機構發現，從而擴大用戶的學術影響力，其同樣為科研用戶提交科學數據時提供元數據創建服務。科研用戶需要從一個自我提交的表格開始，錄入數據標題、作者姓名、單位、數據描述、主題分類、關鍵詞、上傳者等默認元數據項目，也可以在數據集提交成功之后再次添加更詳細的元數據項目，包括數據引用格式、期刊來源、數據創作時間、創作地點、軟件工具、相關數據集等。北卡羅來納大學的生命科學數據倉儲Dryad[27]在科研用戶提交科學數據時為其提供元數據創建服務，其中包括元數據錄入環節，數據標題、作者、期刊名稱、DOI、出版時間、期刊所在地理位置、主題分類等元素，另外，Dryad還允許科研人員錄制并提交一個簡短的YouTube視頻來描述數據的上傳過程。

（3）嵌入至科研過程中的服務形式。圖書館也會通過嵌入到科研過程之中的方式來幫助科研人員創建元數據，這種方式的優勢在于：服務館員、學科專家和科研人員針對特定項目問題進行密切交流，可以進一步加深服務館員和學科專家對科研人員元數據需求的了解，從而提高元數據服務質量，而且，科研人員的統計行為，包括下載、共享、評論、鏈接等用戶信息行為可以被用來提取元數據。康奈爾大學的Albert R. Mann圖書館建立了康奈爾大學地理信息倉儲庫CUGIR[28]，為紐約州提供地理空間數據和相關元數據，特別強調與農業、生態、自然資源和人與環境相互作用相關的自然特征。由聯邦地理數據委員會FGDC頒布的地理空間元數據內容標準CSDGM是目前使用最廣泛的標準，由于CUGIR參與了很多地理空間數據交換所計劃，所以CUGIR中提供的所有數據必須使用FGDC的CSDGM元數據標準。在很多案例中，康奈爾大學圖書館的館員必須嵌入到科研項目過程中，通過與科研人員的緊密合作來幫助創建和改進元數據，以確保CSDGM元數據標準從項目開始就被科研人員所了解和使用。

（4）提供軟件工具的服務形式。軟件工具不僅被用于科學數據的元數據創建，還被用于將數據管理過程集成到科研工作流中，這對推動科學數據管理發展進程具有重要意義。康奈爾大學開發的VIVO工具[29]，是一種基于語義技術的科研發現系統，接受國家衛生研究院NIH的資助，其允許研究者展示學術證書、學術關系、社交網絡、科研出版物、經費、教學、服務等信息。VIVO中的信息不僅可以在普通瀏覽器網頁中可讀，也可以用于系統之間的交換。科研用戶可以在VIVO中挖掘、聚合元數據，將新的元數據項目添加至個人科研出版物中，并與之前已經存在的元數據完全兼容。DMPTools[30]是用于創建數據管理計劃的軟件工具，向科研人員提供DMPTools是加利福尼亞大學、斯坦福大學、哈佛大學等高校圖書館的數據管理計劃服務的一部分，科學數據的描述、元數據的創建是科學數據管理計劃的重要組成部分，科研人員可以使用DMPTools為自己的科學數據創建元數據。

3.3 元數據咨詢服務

科學數據的元數據咨詢服務是指圖書館為科研人員提供元數據的開發、提取、復用、轉換等元數據相關的咨詢服務，屬于圖書館科學數據咨詢服務模式的一部分。當前，高校圖書館向學院機構、科研教師和學生開展科學數據的元數據咨詢服務主要集中于科研型大學，根據Tenopir[2]在2012年的調查發現：只有17.9%的受訪圖書館提供科學數據的元數據咨詢服務，其大多是科研型大學，而普通高校和專職高校圖書館則并不傾向于提供此類服務，另外分別有7.8%、8.3%和7.8%的受訪圖書館計劃在未來一年內、兩年內和兩年之后將提供元數據咨詢服務。伊利諾伊大學圖書館擁有獨立的科學數據服務團隊，也擁有獨立的元數據服務團隊，科研人員可以在其圖書館首頁的“Research Data Service”導航中申請科學數據的元數據咨詢服務，和大多高校圖書館不同的是，伊利諾伊大學的圖書館不僅提供郵件咨詢與電話咨詢，也提供服務館員與科研人員面對面的咨詢服務[31]，其咨詢內容包括：（1）提供各種類型的參考元數據；（2）討論創建元數據的經驗；（3）根據具體的科研項目提供元數據模板；（4）提供一個具體的項目元數據實例以供參考。康奈爾大學圖書館的技術服務中心設立了元數據服務部門，在元數據服務主管的指導下，元數據服務館員的職能包括：（1）為圖書館機構知識庫的科學數據集創建合適的元數據；（2）與其他圖書館員工合作，為元數據政策和程序的開發、實施和評估方面提供專業知識，同時監測元數據領域的外部發展，標準制定和不斷變化的需求；（3）元數據維護，主要是在系統之間集成元數據并對資源間的關系進行擴展。康奈爾大學圖書館所提供的元數據咨詢服務遵循以下原則[32]：（1）可持續性。不僅要滿足用戶現在的需求，也需要考慮用戶未來的需求；（2）可擴展性。服務需要根據項目情況的變化而不斷調整；（3）可訪問性。擴展服務渠道以被盡可能多的人所了解；（4）可用性。服務易于被理解和使用；（5）成本規劃。在追求高質量的產品和服務的同時承認預算限制；（6）明確責任。根據協議，合同或備忘錄明確服務責任。其向科研人員提供的咨詢服務內容包括：（1）審查科研項目元數據需求并提出參考建議；（2）分析現有元數據，在需要時設計并推薦轉換策略；（3）使用最佳的項目元數據案例來教育和培訓科研人員；（4）幫助科研用戶確定項目元數據標準；（5）幫助創建數據模型，促進無縫訪問，互操作性和重用；（6）幫助確定適合項目需求的訪問類型和適當的存儲庫；（7）構建元數據工作流；（8）修改或重新格式化元數據以滿足項目需求；（9）在整個項目生命周期中提供元數據質量控制。

3.4 元數據培訓服務

科學數據的元數據培訓服務是指圖書館為了科研人員能夠更熟練地處理元數據相關的科研事務而開設的培訓服務，包括研討會、課程、學術交流會等形式，通過培訓的科研人員將會獲取科學數據管理能力認證，由于學科之間的元數據創建方式和標準差異很大，圖書館提供綜合的關于元數據構建和管理的培訓具有一定難度。科研數據管理課程MANTRA[33]由愛丁堡大學圖書館開發，被耶魯大學圖書館、杜克大學圖書館等機構推薦，是一個免費開放的在線科學數據管理培訓課程。該課程面向研究生、初級科研工作者和信息專業人士設計，可以幫助科研人員了解和學習如何管理日常科研活動中產生的數據。“學習數據描述方法，創建個人科學數據的元數據”是該課程九大教學單元之一，包含概念解釋、步驟說明、示例教學、數據處理練習和視頻剪輯瀏覽等項目，用戶最多花一個小時即可學習完畢，該課程具有極高的易用性和可用性。北卡羅來納大學教堂山分校為科研人員提供了一套數據監護能力認證課程[34]，畢業生將成為能夠對數據資源進行規劃，管理和實施以確保數據長期完整性和可用性的專業人員，其科學數據管理能力將被圖書館、檔案館、博物館，以及公司和政府機構所需求。“元數據架構和應用”是這套課程的一部分，具體內容有：（1）學習在數字環境中校驗元數據；（2）學習在不同信息環境中開發和實現元數據模式；（3）學習創建機器可理解的元數據標準和技術應用。另外一門課程“數字資源的保存和訪問”中也包括元數據的創建方法教學。緬恩大學圖書館同樣在數據監護能力的培訓中開通了元數據相關的課程[35]：（1）調查了用于描述和編碼數據資源的元數據國際標準，以幫助科學數據的未來的發現和長期保存；（2）介紹了用于描述數字資源內容和上下文關系的元數據格式標準，并強調它們在圖書館、檔案庫和在線倉儲中的應用；（3）總結了柏林核心和OAI等特定的元數據標準，以及它們在HTML、XML和RDF等標記語言中的表示方式。

4 結語

近年來，科學數據服務發展十分迅速，以哈佛大學、麻省理工大學、康奈爾大學為首的很多歐美高校紛紛以豐富的數據資源、強大硬件基礎設施和軟件工具、多功能應用平臺為基礎開展了科學數據的計算、咨詢、出版和引用等服務，元數據是科學數據管理的基礎，高校圖書館發展元數據的介紹服務、創建服務、咨詢服務和培訓服務符合科研活動需求，且極具必要性。本文以部分歐美高校圖書館作為調查對象，總結了圖書館科學數據的元數據服務內容，以期能促進我國圖書館科學數據服務的發展。

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作者簡介：黃鑫，女，武漢大學信息管理學院博士研究生；鄧仲華，男，武漢大學信息管理學院教授，博士生導師。