1月26日，美国国家航空航天局（NASA）发布《地球科学数据系统2020年工作亮点报告》^[1]，回顾地球科学数据系统（ESDS）计划2020年取得的成绩，并提出2021年的重点工作计划和方向。

一、2020年工作亮点

1、利用公开数据监测人类对COVID-19的响应

COVID-19的全球大流行不仅对数据生产和传播造成挑战，而且为使用开放数据提供了巨大的机会。NASA地球观测数据的开放获取为评估、监测和研究COVID-19引起的生态和经济影响提供了必要的关键信息。2020年6月，NASA与日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和欧洲航天局（ESA）联合创建了COVID-19地球观测仪表板（Earth Observing Dashboard），通过记录旅行、航运活动等人类活动的变化反映COVID-19引起的生态和经济影响。

2、为高质量科学数据的高效生产和管理制定标准

ESDS不断寻求更好的方式生产、交付和委托保存数据，并利用从这些努力中获得的经验进一步改善这些数据的生产和管理。ESDS通过4项具体策略来实现这一目标：在不影响质量和服务的前提下，不断提高成本效益；不断提高能力，以确保NASA地球观测数据可用于当前和未来的科学研究；通过提供高效和协调的数据系统，促进地球科学跨学科研究；对人员和组织进行投资，以推动科学数据管理技术的发展。

（1）NASA地球观测系统的数据和信息系统（EOSDIS）的数据成果和存档增长。2020财年，EOSDIS收集的数据量从34 PB增长到42 PB，增长25%。

（2）商用小型卫星数据采集（CSDA）计划。在2019年12月成功完成试点后，CSDA于2020年开始运行。2020年夏天，CSDA通过将来自EOSDIS的数据与CSDA的商业数据相结合，启动了该项目的长期持续使用阶段。

（3）近实时数据。在卫星观测后3小时内产生和传送低延迟数据的能力是一项里程碑式的成就。EOSDIS近实时数据由地球观测系统的陆地、大气近实时能力（LANCE）协调和产生。2020财年，LANCE每天分发超过2.5 TB的数据，并向终端用户分发大约9000万种产品。

（4）全球影像浏览服务和Worldview工具。NASA的Worldview数据可视化应用程序通过全球影像浏览服务提供了可交互式浏览1000多个全球全分辨率卫星图像并下载底层数据的能力。

（5）支持新任务和实地活动。ESDS与科学和地面系统团队密切合作，为2020年新数据集的例行收集和归档提供支持。

（6）完善元数据和数据标准。通用元数据存储库是一个高性能、高质量、不断发展的元数据系统，2020年，通用元数据存储库的分析和研究小组完成了近3500个数据产品的元数据质量评估。

3、为下一代任务、数据源和用户需求推进开放科学数据系统

ESDS利用4个主要策略推进开放科学数据系统：为研究型和应用型科学用户提供新型多传感器产品；开发能整合来自NASA和其他相关地球科学数据提供商数据的开放数据系统；促进开放软件系统的社区发展模式；为新传感器技术和地面系统开发数据架构。

（1）地球数据云迁移和提高数据系统效率。通过地球数据云的工作，ESDS项目开始实施在商业云中开发和操作EOSDIS多个组件的策略。一项主要的成就是对NASA全球水文资源中心的分布式数据存档中心（GHRC DAAC）存档的所有数据进行了迁移。

（2）促进基于云的研究。随着地球科学数据进入云计算时代，研究人员和商业用户将能够用比以往更多的数据做更多的工作，从而使新科学和大规模分析成为可能。

（3）改善开放数据使用的协作、系统和策略。2020年一个显著例子是跨部门执行和先进概念团队（IMPACT）支持NASA/ESA/JAXA COVID-19地球观测仪表盘的快速开发。

4、引领复杂地球科学数据管理与分析的技术研发

2020年，ESDS围绕3个核心策略引领大型地球科学数据收集的创新工具和技术研发：投资有针对性的高风险、高回报技术，主要通过ESDS竞争计划和战略伙伴关系以及内部研发活动和试点项目来实现；加速新技术的广泛应用，通过消除从试点项目过渡到运营的障碍以及废弃冗余功能来实现；通过开发基准的系统和工具来示范在地球科学数据系统技术方面的领导地位。

（1）开发新技术的进展。NASA“推进地球系统科学的合作连接”（ACCESS）项目在开发促进开放科学和基于云的系统的技术方面取得了巨大进展，特别是在机器学习领域以及在支持现有开源工具和库方面。

（2）更有效管理基于云的数据。除了地球数据云取得重大成就，ESDS还增强了基于云的数据和服务，从而提高管理和使用云-本地数据的效率。

（3）数据分析和管理的技术创新。EOSDIS 分布式数据存档中心团队对数据分析和管理工具进行了大量改进，这些改进有助于提升数据搜索和发现，并促进这些数据的开放使用。

（4）多任务算法与分析平台（MAAP）。MAAP将相关数据、算法和计算能力整合到一个共同的云环境中，以解决共享和处理来自与NASA和ESA任务相关的实地、机载和卫星测量数据的挑战。

（5）商用小型卫星数据采集（CSDA）计划。ESDS建立了CSDA来识别、评估和获取商业来源的数据，以补充NASA地球科学研究和应用目标。

（6）实时粉尘检测的人工智能和机器学习研究。利用人工智能和深度学习技术，开发自动实时检测大气粉尘的软件。该人工智能研究的成功可以加快对即将到来的沙尘暴的大气评估过程。

5、利用全球地球科学界的多样性推动开放科学

ESDS通过3个主要策略创新和推进开放科学：发展和保持伙伴关系，以扩大NASA开放数据的使用，促进开放科学，并增加数据使用的跨多学科和多机构组织；扩大不同科学共同体的参与，以获取数据和建立科学数据系统；倡导开放的科学政策。

（1）扩大开放科学数据的获取。ESDS在整个机构内开展工作，以扩大开放科学数据的获取，并通过影响卫星需求工作组（SNWG）和联邦机构间美国地球观测小组（USGEO）等手段与志同道合的机构合作，以扩大美国宇航局地球科学数据的使用。

（2）开放系统的社区开发。地球系统公民科学计划（CSESP）是一项重要的ESDS倡议，旨在利用更广泛的地球科学社区资源。2020年，CSESP项目继续在地球科学的不同领域取得成果，包括验证遥感积雪观测、对海带森林进行分类和鸟类多样性监测。

（3）跨机构改进科学关键词。跨部门执行和先进概念团队的“数据发现策划”（DCD）项目可帮助其他机构将NASA地球观测数据纳入他们的研究工作。2020财年，DCD与美国全球变化研究计划（USGCRP）合作，在全球变化主目录（GCMD）关键字目录中添加了54个新的科学关键词。全球变更信息系统（GCIS）正在利用这些关键词来标记第四次国家气候评估中的数据标签，以提高可发现性。

（4）小型卫星伙伴关系。ESDS商用小型卫星数据采集项目继续建立伙伴关系和合作关系，以确定、评估和获取商业来源的数据，支持NASA的地球科学研究和应用目标。

（5）开放科学的交流。阐明和倡导开放科学是ESDS活动的基本要素，2020年，ESDS开展了诸多的交流活动，旨在覆盖不同科学共同体的全球数据用户。

二、2021年计划

2021年，ESDS将继续努力实现基本的计划目标：为有效生产和管理高质量的科学数据建立标准；推进开放科学数据系统，以满足下一代任务、数据源和用户需求；领先的技术研发，用于管理和分析复杂的地球科学数据；利用全球地球科学界的多样性推进开放科学。

（1）地球科学数据和信息系统（ESDIS）将继续把受欢迎的数据集转移到地球数据云中，同时使各种服务能够以新的和不同的方式发现和访问数据。ESDIS将继续确保严格的地球数据云安全机制的到位并持续监控。此外，ESDIS将改进EOSDIS的组成部分，使ESA、美国国家海洋与大气管理局（NOAA）、美国国家科学基金会（NSF）和其他机构能够访问地球数据云中的数据，促进外部伙伴参与合作。

（2）全球影像浏览服务和Worldview团队将把全球影像浏览服务移入商业云，使ESDIS能够处理大批量任务中的影像，并开辟使用影像的新方法。此外，Worldview团队将发布“智能切换到地球数据云搜索”的功能，使Worldview用户可以在地球数据云搜索中无缝下载可视化数据。Worldview团队还将增加特定数据集单个颗粒的可视化功能。

（3）跨部门执行和先进概念团队将与陆地过程分布式数据存档中心（LP DAAC）以及协调陆地卫星和哨兵2卫星（HLS）科学团队合作，公开发布完整的HLS S30和L30数据产品，并开始对HLS数据进行后处理。该团队还将发布机载数据管理小组（ADMG）亚轨道地球科学调查存档目录（CASEI）的库存用户界面；计划完成算法发布工具（APT）的设计，以供项目科学家在算法理论基础文件（ATBD）筹备中使用，并将允许数据产品用户在该工具发布后将其用于ATBD的发现。（刘文浩）