38.1萬次

　　截至2021年11月7日，OpenGMS模型條目總數(shù)達(dá)4709條，其中國內(nèi)模型達(dá)2810條，涵蓋大氣、交通、水文、林業(yè)等多個學(xué)科、行業(yè)及社會部門。近一年的模型訪問量達(dá)38.1萬次。

　　◎本報(bào)記者 張 曄 實(shí)習(xí)生 郜影卓

　　你知道未來一周的天氣是如何預(yù)測的嗎？全球流域流量該如何預(yù)報(bào)？不同地區(qū)的碳循環(huán)效果又是什么樣……大數(shù)據(jù)預(yù)測模擬背后，都有一個強(qiáng)大的工具——地理信息分析模型。

　　在地質(zhì)、大氣、生態(tài)、水文、交通等領(lǐng)域的科學(xué)研究和應(yīng)用開發(fā)，都離不開地理信息分析模型。過去，來自不同科研單位開發(fā)的成百上千種模型，資源非常分散，接口互不開放，數(shù)據(jù)存在壁壘，橫向缺乏比較，使得科研應(yīng)用的效率大打折扣。國內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)不得不借助歐美的地理分析模型共享平臺。

　　研究者期待能有一個中國人自己的共享平臺，讓模型開發(fā)者和科研應(yīng)用者接入“一張網(wǎng)”，形成開放、合作、共贏的地理模擬資源整合與復(fù)用社區(qū)。

　　近日，南京師范大學(xué)陳旻教授及其團(tuán)隊(duì)搭建的地理建模與模擬開放平臺（OpenGMS）獲得中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會地理信息科技進(jìn)步獎特等獎，該平臺極大地推動了地理信息科學(xué)模式創(chuàng)新，并成為全球三大地理信息模型平臺之一。

　　地理信息科研亟待打破模型“圍墻”

　　一直以來，在科研領(lǐng)域，數(shù)學(xué)模型都是進(jìn)行預(yù)測分析的有效工具，地理分析模型就是地理現(xiàn)象、地理過程和地理規(guī)律的主要表達(dá)形式，同時，地理模擬也是新時代地理學(xué)研究的重要手段。

　　通過模型進(jìn)行模擬分析，科學(xué)家可以在地質(zhì)地理、大氣環(huán)流、水文水利、森林草地等方面的研究中反演過去、預(yù)測未來、模擬過程、揭示規(guī)律。

　　隨著越來越多的地理信息研究趨向綜合化，需要結(jié)合水、土、空氣、生物等多個方面數(shù)據(jù)，高效利用分析模型資源就顯得愈加重要。

　　但現(xiàn)實(shí)情況是，目前已有的數(shù)據(jù)資源共享尚不成熟,更不要說分析方法的共享了。

　　隨著地理學(xué)科的計(jì)量發(fā)展形成趨勢，相關(guān)領(lǐng)域的開發(fā)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了大量的地理分析模型。但因地理系統(tǒng)資源分散、專業(yè)性強(qiáng)、異構(gòu)特征顯著等特點(diǎn)，現(xiàn)有的地理信息分析對模擬系統(tǒng)構(gòu)建提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

　　“比如，不同模型之間的數(shù)據(jù)資源、計(jì)算方式標(biāo)準(zhǔn)不一，涉及區(qū)域、領(lǐng)域、尺度各不相同，它們的編程語言、運(yùn)行環(huán)境、執(zhí)行方式也存在巨大差異�！标悤F告訴記者。

　　而在科研應(yīng)用中，又是一把鑰匙開一把鎖。不同團(tuán)隊(duì)、不同項(xiàng)目所用模型各不相同，從整理數(shù)據(jù)到構(gòu)建模型，再到預(yù)測模擬，往往需要耗費(fèi)巨大的人力物力以及時間成本，一個人從頭開始接觸一個全新的模型，需要三個月甚至更長時間。

　　打破模型孤島必須要有一個成熟高效的分析方法共享平臺。從2008年開始，陳旻在導(dǎo)師閭國年教授的指導(dǎo)下，基于南京師范大學(xué)地理信息學(xué)科優(yōu)勢，著手于面向地理問題求解的分布式地理建模環(huán)境研究。2017年，OpenGMS終于誕生，首次在國際會議上亮相就驚艷了眾人。

　　OpenGMS將散落的資源整合起來，為廣大科研人員提供了一個開放式服務(wù)型生態(tài)社區(qū)。截至2021年11月7日，OpenGMS模型條目總數(shù)達(dá)4709條，其中國內(nèi)模型達(dá)2810條，涵蓋大氣、交通、水文、林業(yè)等多個學(xué)科、行業(yè)及社會部門。近一年的模型訪問量達(dá)38.1萬次。

　　從資源、模型到運(yùn)算工具一站解決

　　目前，世界上有三大模型組織，分別是國際地表動態(tài)建模系統(tǒng)聯(lián)盟（CSDMS）、開放式建模接口協(xié)會（OpenMI）以及我國的OpenGMS，前兩者分別為用戶提供模型源代碼和模型接口，也會定期開展培訓(xùn)課程。

　　但對于許多國內(nèi)科研人員來說，前兩個平臺對使用者的專業(yè)性要求較高，且千里迢迢前往歐美參與培訓(xùn)難以實(shí)現(xiàn)，所以O(shè)penGMS的出現(xiàn)為國內(nèi)科研人員提供了一條便捷高效的途徑。

　　模擬復(fù)現(xiàn)工具、模擬比較工具……OpenGMS擁有軟件及工具16項(xiàng)。“我們平臺不僅擁有資源豐富、分類明確的地理分析模型庫和運(yùn)算工具，還提供多種運(yùn)行程序方式，用戶可以下載模型使用或在線上直接運(yùn)行，也可以利用我們平臺的終端，將數(shù)據(jù)調(diào)到我們這里進(jìn)行運(yùn)算�！标悤F介紹。

　　編程語言不同、程序運(yùn)行方式不同，都會使模型之間的互通難上加難。該如何打破傳統(tǒng)地理分析模型之間存在的堅(jiān)硬“圍墻”呢？面對難題，陳旻團(tuán)隊(duì)提出了有針對性的理論創(chuàng)新，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)施高效的技術(shù)創(chuàng)新。

　　譬如各個國家擁有著不同的語言，同一組數(shù)據(jù)，在不同的模型中使用的表達(dá)方式不同，要想實(shí)現(xiàn)模型的高效復(fù)用，資源的共享是關(guān)鍵之一。

　　首先設(shè)立統(tǒng)一的表達(dá)方式。陳旻團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了地理分析模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一表達(dá)與交換方法，為多個來源的不同的模型數(shù)據(jù)提供了統(tǒng)一的表達(dá)載體，并使同一個地理分析模型在多描述標(biāo)準(zhǔn)下可以使用。

　　有了統(tǒng)一的“語言”，也就成功為模型資源之間的“交流”鋪好了路。然而一個個難題接踵而至：用戶如何快速拿到模型，又如何快速“上手”呢？為此，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了地理分析模型數(shù)據(jù)的服務(wù)化共享與應(yīng)用方法，利用網(wǎng)絡(luò)云服務(wù)，解決了地理分析在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的執(zhí)行與運(yùn)算。有效避免了傳統(tǒng)方法中“數(shù)據(jù)孤島”“模型孤島”的情況，有效降低了用戶的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時間，執(zhí)行和運(yùn)算速度大大提升。

　　后發(fā)優(yōu)勢明顯并獲國際認(rèn)可

　　在OpenGMS平臺首頁顯著位置有一個排行榜�！拔覀儤�(gòu)建了模型反饋機(jī)制，使模型提供者和使用者之間互相影響，用戶使用模型后可做出評價(jià)。另外每3個月，平臺會匯總每個模型的訪問次數(shù)、客戶意見，后續(xù)反饋給模型的提供者�！� 陳旻介紹說，模型提供者在分享自己資源的同時，也可以收獲用戶的認(rèn)可和反饋。

　　OpenGMS還有效保護(hù)模型開發(fā)者的知識產(chǎn)權(quán)，訪問者只可以調(diào)用模型的服務(wù)，需要在得到開發(fā)者授權(quán)的情況下才能得到開發(fā)者的源代碼。

　　2021年7月，OpenGMS團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)中國地理學(xué)會、中國自然資源學(xué)會、中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會、國際數(shù)字地球?qū)W會中國國家委員會籌備線上國產(chǎn)模型培訓(xùn)班，推廣國產(chǎn)化體系分析模型，邀請國內(nèi)專家教授為科研工作者提供教學(xué)服務(wù)，第一屆培訓(xùn)班就有來自美、英等多個國家1400多人報(bào)名，獲得多國學(xué)者的認(rèn)可。2020年，OpenGMS被國際著名社會與生態(tài)科學(xué)建模網(wǎng)絡(luò)CoMSES Net列入十大可信任資源庫之一，且為中國唯一入選。

　　2020年新冠肺炎疫情期間，陳旻團(tuán)隊(duì)作為國際范圍內(nèi)30多個團(tuán)隊(duì)里唯一受邀的中國團(tuán)隊(duì)，參與疫情擴(kuò)散模擬，并號召大家在疫情期間攜手實(shí)現(xiàn)知識共享，并聯(lián)合在《科學(xué)》上發(fā)表論文。

　　目前，OpenGMS已與多所國內(nèi)外知名高校開展合作，將共享服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用到專業(yè)領(lǐng)域中。例如，與美國楊百翰大學(xué)合作，基于OpenGMS框架，實(shí)現(xiàn)了基于Docker的模型服務(wù)與支持，為水文流域模擬系統(tǒng)提供服務(wù)基礎(chǔ)；與河海大學(xué)合作，基于OpenGMS模型，實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的流域模擬，預(yù)報(bào)流域流量及其他指標(biāo)。

　　另外，平臺還與中山大學(xué)、河南大學(xué)、南京信息工程大學(xué)等國內(nèi)外院校合作，開發(fā)地理模擬比較平臺，比較不同生態(tài)碳循環(huán)的模擬效應(yīng)。此外，OpenGMS平臺正在設(shè)計(jì)國際三大模型組織之間的模型互通標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，將更好地服務(wù)于國際模型生態(tài)社區(qū)建設(shè)。