福建省海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)初探

黃端瓊

福建省海洋預(yù)報臺，福建 福州 350001

2015年以來，在國家和地方各級政府的大力推動下，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)加速演進和迭代，政策環(huán)境持續(xù)優(yōu)化，管理體制日益完善，產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展加快，數(shù)據(jù)價值逐漸釋放。根據(jù)Statista最新發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球大數(shù)據(jù)中心主要集中在美國、中國及日本。由2017—2020年全球大數(shù)據(jù)中心數(shù)量的分布變化趨勢來看，中國的份額越來越大，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的潛在空間巨大[1-9]。目前，我國已有31個省（區(qū)、市）部署了各類數(shù)據(jù)中心，形成了“東熱西冷”的分布特征，主要集中在北京、上海、廣州等東部一線城市及其周邊地區(qū)，中、西部地區(qū)分布較少[10]。

海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)是“海上福建”建設(shè)的重要戰(zhàn)略資源，是福建省實施“智慧海洋”建設(shè)的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。近年來，福建省建立了由大浮標(biāo)、小浮標(biāo)、潮位站高頻地波雷達和衛(wèi)星遙感等134個監(jiān)測站點（設(shè)備）組成的海洋環(huán)境立體實時感知網(wǎng)，為海洋環(huán)境預(yù)報、海洋災(zāi)害預(yù)警報等提供實時數(shù)據(jù)支持，為防災(zāi)減災(zāi)、漁業(yè)安全生產(chǎn)等提供數(shù)據(jù)保障；實施了“海洋漁船固定式北斗示位儀（定位終端）建設(shè)”“漁船動態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)”“漁港視頻監(jiān)控系統(tǒng)”等“智慧海洋”先導(dǎo)工程系列項目，構(gòu)建了“漁船動態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)”、水產(chǎn)品“一品一碼”全程追溯系統(tǒng)、海洋觀測預(yù)報綜合業(yè)務(wù)管理平臺等80多套業(yè)務(wù)系統(tǒng)；積累海洋與漁業(yè)數(shù)據(jù)量達14 TB以上。福建省海洋與漁業(yè)信息化建設(shè)初見成效，面向省、市、縣海洋與漁業(yè)主管部門和涉海涉漁企業(yè)、漁民、公眾提供信息化服務(wù)，但仍存在現(xiàn)有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致、存儲分散、匯聚共享開放困難、數(shù)據(jù)價值挖掘不夠等問題，嚴(yán)重制約了福建省海洋與漁業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

在國家政策和數(shù)字創(chuàng)新變革的驅(qū)動下，福建省第十一次黨代會報告明確提出“推動數(shù)字技術(shù)與各產(chǎn)業(yè)深度融合、在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，培育壯大新興數(shù)字產(chǎn)業(yè)”，為推動海洋大數(shù)據(jù)中心建設(shè)提供了強有力的依據(jù)。為此，建設(shè)海洋大數(shù)據(jù)中心，通過進一步整合各涉海涉漁部門和行業(yè)數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建融合海洋基礎(chǔ)地理、環(huán)境、生態(tài)、漁業(yè)、氣象等各類資源的大數(shù)據(jù)體系，對促進全省海洋與漁業(yè)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、融合共享，為海洋與漁業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐具有重要意義。

1 海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來和物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了大量的半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，包括視頻、音頻、文字、圖片等，數(shù)據(jù)量飛速增長， 全球已進入“大數(shù)據(jù)”時代[11]。大數(shù)據(jù)的“大”不僅特指數(shù)據(jù)容量大或者數(shù)據(jù)存儲量大，另外還包括數(shù)據(jù)形式多樣化、數(shù)據(jù)存儲和處理和挖掘速度快、數(shù)據(jù)應(yīng)用價值大等特征。2013年，IBM 定義了大數(shù)據(jù)的“4V”特征，分別為規(guī)模化（Volume）、多樣性（Variety）、高速率（Velocity）和真實性 （Veracity）[12]。

通過研究大量大數(shù)據(jù)相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)[13-23]，目前對海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)的定義尚未有明確的定論，部分學(xué)者將其定義為利用先進信息技術(shù)，通過對海洋與漁業(yè)信息化過程數(shù)據(jù)進行處理和融合分析，為海洋與漁業(yè)發(fā)展提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐。近年來，我國已形成以海洋與漁業(yè)信息采集裝備研發(fā)制造為上游，以信息傳輸、處理、加工和存儲為中游，以信息應(yīng)用服務(wù)為下游的海洋與漁業(yè)信息產(chǎn)業(yè)全鏈條，并產(chǎn)生了大量海洋與漁業(yè)信息數(shù)據(jù)；海洋觀測設(shè)備特別是以衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為代表的海洋數(shù)據(jù)規(guī)模呈爆炸式增長[24]。信息技術(shù)的快速發(fā)展帶動了海洋數(shù)據(jù)的快速積累，海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)同樣具有大數(shù)據(jù)的“4V”特征，海洋迎來了大數(shù)據(jù)時代。

2 海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求分析

目前，福建省尚未建設(shè)海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)中心，海洋與漁業(yè)數(shù)據(jù)資源主要分散在各個海洋與漁業(yè)信息化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)來源主要包括互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、前端感知數(shù)據(jù)、海洋與漁業(yè)信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)。其中互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)包括行業(yè)相關(guān)的網(wǎng)站、App、公眾號、小程序運行過程產(chǎn)生的水產(chǎn)養(yǎng)殖、魚病診斷、海洋經(jīng)濟、市場價格信息、漁船漁具等多種海洋漁業(yè)數(shù)據(jù)資源，多為圖片、視頻、音頻、文本形式的半結(jié)構(gòu)化或者非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；前端感知數(shù)據(jù)主要包括海洋動力、海洋環(huán)境等監(jiān)測數(shù)據(jù)以及養(yǎng)殖區(qū)/漁區(qū)監(jiān)控數(shù)據(jù)等，通過傳感器、無線通信技術(shù)等前端感知設(shè)備進行獲取和傳輸；海洋與漁業(yè)信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括涉海涉漁信息系統(tǒng)產(chǎn)生的行業(yè)數(shù)據(jù)。

2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)需求

目前，海洋與漁業(yè)存在著橫向“信息孤島”和“數(shù)據(jù)煙囪”，縱向無法數(shù)據(jù)共享，同時多系統(tǒng)之間存在數(shù)據(jù)內(nèi)容不一致、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致、數(shù)據(jù)重復(fù)冗余等情況。雖然自然資源部2022年頒布了海洋大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系《海洋大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系》（HY/T 0332-2022），但是漁業(yè)大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立。為此，海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)的首要任務(wù)是根據(jù)國際、國家、行業(yè)、省級標(biāo)準(zhǔn)及海洋與漁業(yè)數(shù)據(jù)特點，建設(shè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，助力數(shù)據(jù)的采集、存儲和整合，為海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供規(guī)范基礎(chǔ)。

2.2 數(shù)據(jù)匯聚需求

由于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)時期不同、系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)不同、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式不統(tǒng)一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)匯聚困難。為此，大數(shù)據(jù)中心按照“標(biāo)準(zhǔn)先行、合橫連縱、規(guī)范管理”的建設(shè)思路，以數(shù)據(jù)一致、標(biāo)準(zhǔn)一致、高效利用為原則，橫向整合現(xiàn)有各類涉海涉漁信息系統(tǒng)及各類科研系統(tǒng)，縱向打通海洋與漁業(yè)生產(chǎn)、加工、流通、市場等各類過程數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享鏈路，實現(xiàn)對外與各部委相關(guān)系統(tǒng)，對內(nèi)省、市、縣各級系統(tǒng)進行互聯(lián)互通，滿足數(shù)據(jù)縱向聯(lián)動與業(yè)務(wù)橫向協(xié)同的需求。

2.3 數(shù)據(jù)應(yīng)用需求

利用數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析與處理等技術(shù)，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的智能決策能力，使海洋與漁業(yè)信息化服務(wù)更加精準(zhǔn)、高效、便捷。圍繞海洋網(wǎng)格預(yù)報專題分析、漁港智能管控專題分析、漁船行為模式識別、海洋與漁業(yè)防災(zāi)減災(zāi)等主題，利用數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析與處理等現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建智能分析模型，為管理、生產(chǎn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域提供決策支持服務(wù)，對海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化、精準(zhǔn)化、智能化的專題展示，體現(xiàn)數(shù)據(jù)賦能、智能決策的建設(shè)成效。

3 海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)總體思路

根據(jù)國家信息安全保障工作的相關(guān)政策法規(guī)，按照GB/T 22239-2019《信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)安全等級保護基本要求》和GB/T 22240-2020《信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)安全等級保護定級指南》等有關(guān)文件進行設(shè)計，大數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)安全保護等級定為三級。數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)的核心資產(chǎn)，在設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)時，不僅需要滿足事務(wù)型數(shù)據(jù)要求，也需要滿足分析型數(shù)據(jù)的需求。大數(shù)據(jù)中心建設(shè)思路是依托數(shù)字福建政務(wù)云平臺提供的存儲、計算、網(wǎng)絡(luò)和虛擬化等資源，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、運維管理體系和數(shù)據(jù)安全體系要求下，通過采集對接農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家海洋局以及省本級的數(shù)據(jù)資源并進行融合清洗、轉(zhuǎn)換、入庫，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)庫、主題庫和共享庫，依托大數(shù)據(jù)治理、大數(shù)據(jù)服務(wù)、大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，面向上層應(yīng)用提供海洋云搜、專題分析、決策展示、漁業(yè)漁政綜合管理與漁業(yè)漁政綜合服務(wù)平臺等數(shù)據(jù)賦能。大數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

圖1 總體架構(gòu)設(shè)計

4 海洋大數(shù)據(jù)中心核心功能設(shè)計

4.1 數(shù)據(jù)支撐基礎(chǔ)

利用省一體化公共數(shù)據(jù)平臺提供數(shù)據(jù)存儲基礎(chǔ)組件，為結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供存儲支撐，在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)傳輸上建立形成數(shù)據(jù)閉環(huán)，保障數(shù)據(jù)流從源頭到入庫的全流程跟蹤，實現(xiàn)外部數(shù)據(jù)對接和采集入庫，并對入庫后的數(shù)據(jù)進行梳理編目，為上層的大數(shù)據(jù)應(yīng)用、分析提供數(shù)據(jù)支撐。

4.2 數(shù)據(jù)采集與開放

大數(shù)據(jù)中心主要來源于3個方面：一是向上和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家海洋信息中心相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行業(yè)務(wù)對接和數(shù)據(jù)交換、備份；二是橫向?qū)痈＝ㄊ【W(wǎng)上辦事大廳、閩政通和福建省政務(wù)共享平臺進行政務(wù)數(shù)據(jù)獲取；三是整合福建省海洋與漁業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，對所有數(shù)據(jù)進行匯聚，部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行升級改造、功能遷移和功能整合。通過大數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)開發(fā)和共享，依托福建省公共信息資源統(tǒng)一開放平臺提供對外開放的接口。

4.3 海洋與漁業(yè)云搜

為了實現(xiàn)海洋與漁業(yè)業(yè)務(wù)檢索需求的多樣性，保障更精準(zhǔn)更智能，將搜索引擎工具設(shè)計為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定制自由化、搜索排序定制智能化的集檢索和分析為一體的創(chuàng)新型海洋應(yīng)用，充分分析挖掘海洋數(shù)據(jù)的潛在價值、沉淀海洋與漁業(yè)行業(yè)知識圖譜和行業(yè)詞典，最終形成海洋行業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)。

4.4 數(shù)據(jù)專題分析

依托大數(shù)據(jù)計算、分析挖掘、人工智能技術(shù)，將海洋與漁業(yè)主管部門的研判手段和分析思路以機器模型的形式進行智能構(gòu)建，將以往工作經(jīng)驗進行沉淀總結(jié)，形成系統(tǒng)模型供直接使用，利用大數(shù)據(jù)環(huán)境下的智能建模、深度應(yīng)用，挖掘海量數(shù)據(jù)的潛在價值，實現(xiàn)海洋網(wǎng)格預(yù)報、船舶作業(yè)類型識別、漁船行為識別、漁港智能管控、水產(chǎn)養(yǎng)殖預(yù)測、漁船健康評價等專題分析，為政府決策管理與對外服務(wù)提供技術(shù)支持。

4.5 數(shù)據(jù)決策展示

從地理空間、邏輯關(guān)系、時間序列等多種角度分析數(shù)據(jù)，圍繞工作匯報、領(lǐng)導(dǎo)視察、專題管理等管理需求進行基于大屏可視化的數(shù)據(jù)駕駛艙呈現(xiàn)。以表格、曲線、三維視圖等多種方式實現(xiàn)多要素融合可視化表達，提供漁港分布和建設(shè)情況視圖、漁船智能管控分析視圖、遠洋漁船智能管控視圖、海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測視圖、海洋經(jīng)濟分析展示視圖、海洋科技成果分布視圖、水產(chǎn)養(yǎng)殖分析展示視圖、水產(chǎn)品市場交易監(jiān)測圖、水技推廣分析展示視圖、安全生產(chǎn)防災(zāi)減災(zāi)視圖、行政執(zhí)法管理綜合視圖、海上養(yǎng)殖分布視圖、臨海工業(yè)分布視圖、港口物流分布視圖等。

5 建設(shè)目標(biāo)與展望

本文提出的海洋大數(shù)據(jù)中心以實現(xiàn)全省涉海涉漁數(shù)據(jù)全生命周期管理、服務(wù)為目標(biāo)，匯聚海洋、漁業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行采集和整理，通過大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析有力地支撐技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合、數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)協(xié)同管理和服務(wù)。

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，如何通過數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)挖掘從海量數(shù)據(jù)中分析出有商業(yè)價值、能指導(dǎo)管理決策的數(shù)據(jù)，為涉海涉漁相關(guān)對象提供服務(wù)是值得思考的問題。本文提出的海洋大數(shù)據(jù)中心建設(shè)思路，一方面通過整合各涉海涉漁部門、涉海涉漁行業(yè)數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建融合海洋基礎(chǔ)地理、生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)、氣象等各類資源的大數(shù)據(jù)中心，打通數(shù)據(jù)匯聚、處理和應(yīng)用鏈條；另一方面通過大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，發(fā)揮數(shù)據(jù)更大的價值，面向漁業(yè)發(fā)展、海洋經(jīng)濟發(fā)展、海洋生態(tài)文明建設(shè)、公眾服務(wù)等方面需求推進海洋與漁業(yè)融合應(yīng)用，為海洋與漁業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐。