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2020年 第26卷 第4期    刊出日期：2020-08-20

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深时数字地球专辑: 地球科学大数据II

古生物学数据库现状与数据驱动下的科学研究

邓怡颖，樊隽轩，王 玥，史宇坤，杨 娇，鲁铮博

2020, 26(4):  361-383.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020018

摘要 ( 723 )   PDF (7547KB) ( 949 )  

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化石数据是了解地球历史以及深时生命演化的重要信息来源。通过数百年的积累，古生物学家已经发表了海量的古生物学数据。过去三、四十年里，随着计算机、数据库和互联网技术的快速发展，国内外涌现出大量的古生物学数据库，彼此间的目标、体系架构、数据组织方式和服务对象通常存在显著差异，呈现百花齐放的特点。文章系统介绍了古生物学领域主要数据库的发展历史、数据表结构、数据特征和数据量等建设情况，对比分析了其数据整理方式、核心在线功能、数据共享特点和数据质量控制措施。同时，结合近年来数据驱动下的古生物学领域的科学研究实例，提出一站式全生态链数据平台的建设设想，为深时数字地球（DDE）建设多学科融合、数据开放与共享的大数据平台提供参考。

地球科学知识体系编辑平台

石顺中，闾海荣，董少春，李 艳，唐小芳，周成虎

2020, 26(4):  384-394.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020019

摘要 ( 867 )   PDF (3569KB) ( 701 )  

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随着信息技术和地球科学的发展，地球科学领域数据快速增长，积累了海量数据，亟需建立领域知识图谱促进地球科学大数据的利用。因此深时数字地球（DDE）提出构建地学知识库和知识图谱，为未来的地学研究提供新一代的基础科研工具，促进研究范式的变革。文章回顾了知识图谱的发展历史，对主要知识体系构建工具进行了调研。结合地球科学学科特点，梳理了地球科学知识体系对构建工具的需求，并设计和实现了一个面向地球科学知识体系的专业编辑平台：“地球科学知识体系编辑平台”。平台具有操作简单、协同编辑、协同审核等一系列特点，基本满足地球科学知识体系的建设需求，填补了这一领域的空白。平台上线以来，已经有18个地球科学领域的专业学科人员在线协同构建，极大提高了地球科学知识图谱建设的效率。在此基础上，结合目前地球科学知识图谱建设状况，从技术角度出发，对地球科学知识体系编辑平台的后续发展方向进行了讨论。

深时全球海平面变化重建方法的回顾与展望

许艺炜，胡修棉

2020, 26(4):  395-410.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020020

摘要 ( 710 )   PDF (1695KB) ( 780 )  

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全球海平面变化对古地理、古生物、古气候演化以及能源矿产分布具有重要的控制作用。然而，目前学界对深时海平面变化的驱动机制尚不清楚，部分归因于缺乏高精度全球海平面变化的恢复。文章回顾了全球海平面变化研究的起始与发展过程，归纳出五种类型的深时海平面变化重建方法和技术，即地层学、沉积学、洋盆动力学、同位素地球化学方法和大数据技术。并总结了上述研究方法的原理、优势和不足，并以白垩纪全球海平面重建为实例，讨论了当前深时全球海平面重建的难点和争议点，并对未来深时全球海平面变化重建进行了展望。

大数据驱动下变质岩岩石学研究展望

刘 博，翟明国，彭 澎，郭敬辉，刘 鹏

2020, 26(4):  411-423.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020021

摘要 ( 723 )   PDF (1994KB) ( 730 )  

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变质岩记录了地球特别是大陆形成以来的演化历史。变质作用是地球出现固态岩石后构造演化的物质记录，是地球岩石圈的黑匣子、深部探针和指示剂，是深时地质记录最典型的地质指纹。变质岩及变质作用承载了地球特别是大陆构造演化过程以及构造体制随时代演化的研究重任。随着变质相平衡研究的发展以及相关数据资料的积累，因应大数据时代的到来，如何完善变质岩岩石学知识体系，对分散的数据进行整合，形成新一代数据平台，运用大数据方法解决前沿科学问题，成为变质岩岩石学新的学科生长点。文章总结介绍了国内外与变质岩有关的数据库（如MetPetDB、PetDB等），并对近年的研究热点做了综述。笔者认为，大数据驱动下，可以针对一些相关科学问题先行开展研究，如：（1）早期大陆的物质、形成机制、生长过程和稳定化； （2）造山带、克拉通结构以及洋陆相互作用的过程；（3）壳—幔相互作用、接触带结构、能量、相转换与物质交换；（4）地球的热体制演化及其与大陆结构与成分演变的时空联系。

国内外古脊椎动物数据库综述

潘照晖，朱 敏

2020, 26(4):  424-443.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020022

摘要 ( 601 )   PDF (6834KB) ( 972 )  

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近20万年来地球生物多样性及地球环境经历了多种多样的变化，尤其是过去11000年以来人类活动加剧了地球环境的恶化和物种的快速消亡，有部分学者提出人类正经历地质历史上的第六次生物集群灭绝事件。古今生物多样性研究的融通，将现代生物多样性问题放进地质历史的框架中分析，是认识生物和环境协同演变规律的重要途径，也是预估人类、生态系统以及地球环境未来发展的重要手段。基于此，依赖于数据积累的一门新型学科：保育古生物学正在兴起，越来越多的学者开始重视化石数据资料的积累，并建立了多种门类和不同用途的数据库，如启动于1998年的PBDB（Paleobiology Database）等。这些优秀的数据库提供了高质量的在线免费服务，并已产出不少重要成果。文章介绍了国内外古脊椎动物学领域的相关数据库及数据驱动下的重要研究实例，希望借此为深时数字地球计划（Deep-time Digital Earth）整合和共享开源的古脊椎动物大数据提供参考。

基于GPlates平台的“深时”板块构造重建：数据库现状与应用实例

林成发，刘少峰，Simon Williams

2020, 26(4):  444-463. 

摘要 ( 476 )   PDF (8817KB) ( 919 )  

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虚拟仿真技术在地质学中的应用

强伟帆，郭艳军，周 哲，周勇义

2020, 26(4):  464-471.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020024

摘要 ( 822 )   PDF (2438KB) ( 767 )  

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得益于计算机技术、人工智能技术、多媒体技术、传感器技术等的迅速发展，虚拟仿真在科学领域已经得到了广泛的应用并具有巨大的市场需求。在地质学中，国内外高校已经将虚拟仿真技术应用到教学中，使其打破了传统教学的时空限制。但目前虚拟仿真在该领域的应用还存在场景内容欠缺，交互感不足，细节展示不够等问题。为能够进一步拓展虚拟仿真技术在地质学中的应用思路，文章对虚拟仿真技术在多个科学学科中的应用情况进行研究，介绍了面向地学的综合型、国际化的沉浸式虚拟仿真实验室实例。综合型的地学虚拟仿真实验室的建立，将深度融合地学与虚拟仿真技术，为多学科交叉融合、国际化教学等未来的教学发展方向提供更有效的平台。

国际大洋科学钻探的数据资源与共享现状

鲁铮博，史宇坤，华 洪，拓守廷，叶训焱，邓怡颖，樊隽轩

2020, 26(4):  472-480.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020025

摘要 ( 744 )   PDF (3334KB) ( 712 )  

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国际大洋科学钻探可以追溯到20世纪60年代的“莫霍钻”计划。在50余年的历史中，经历了深海钻探计划、大洋钻探计划、综合大洋钻探计划和国际大洋发现计划四个阶段，执行了300多个航次的洋底钻探任务。所获得的海量、珍贵的洋底数据，如今保存在多个数据库中。这些数据包括了测井信息、岩芯基概况信息、物理属性信息、化学属性信息、岩石特征、古生物化石内容等观测和实验分析结果，数据量巨大。这些数据还通常附于相关的大洋钻探出版物中发表，部分被相关专业数据库收录。总体来看，大洋钻探目前的数字化工作存在多个数据库间数据类型不匹配和数据检索方式单调等问题，不利于后续对于数据的再挖掘和利用。未来需要重视综合性大数据平台的建设，将不同来源、不同类型的多源异构数据有效融合，互联互通，并充分利用已有的大数据技术手段支撑相关的科学研究。