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海洋学观测的质量保证:国际合作伙伴采用的标准与指南

期刊:Frontiers in Marine ScienceDOI:10.3389/fmars.2019.00706

类型b:学术报告

作者及机构
本文由Mark Bushnell(美国综合海洋观测系统)、Christoph Waldmann(德国不来梅大学海洋环境科学中心)、Steffen Seitz(德国联邦物理技术研究院)、Earle Buckley(Buckley Environmental公司)、Mario Tamburri(美国马里兰大学环境科学中心切萨皮克生物实验室)、Juliet Hermes(南非环境观测网络)、Emma Henslop(联合国教科文组织政府间海洋学委员会)和Ana Lara-Lopez(澳大利亚塔斯马尼亚大学综合海洋观测系统)共同撰写。论文于2019年11月19日发表在《Frontiers in Marine Science》期刊上,标题为《Quality Assurance of Oceanographic Observations: Standards and Guidance Adopted by an International Partnership》。

论文主题
本文是一篇综述性论文,旨在为海洋观测数据的质量保证(Quality Assurance, QA)提供国际通用的标准和指南。论文聚焦于海洋观测数据的质量保证流程,包括传感器选择、校准、部署、维护和数据采集等环节,并强调了测量不确定度(measurement uncertainty)的重要性。此外,论文还介绍了国际合作伙伴(如ATLANTOS、JCOMM、ACT、QARTOD和IMOS)在海洋观测数据质量保证方面的实践经验。

主要观点及论据

  1. 海洋观测数据质量保证的定义与挑战
    论文首先明确了质量保证(QA)和质量控制(Quality Control, QC)的区别:QA是指在仪器部署前采取的措施,以提高生成高质量数据的概率;而QC是对已采集数据的检查和评估。作者指出,QA和QC的术语常被混用,且不同机构对它们的定义可能存在差异。此外,不同观测项目的需求(如精度、资源、技术能力)差异巨大,导致QA标准难以统一。论文以ISO 9000:2015标准为基础,提供了QA和QC的明确定义,并强调文档化(如元数据记录)对确保数据透明度和可追溯性的重要性。

  2. 国际合作伙伴的QA框架与实践
    论文介绍了五个国际组织在海洋观测数据QA方面的经验:

    • ATLANTOS:欧盟“地平线2020”计划下的项目,旨在建立大西洋综合观测系统,其QA工作重点关注数据标准化和跨机构协作。
    • JCOMM(联合海洋学和海洋气象学技术委员会):负责推动海洋和气象数据的国际标准,其QA工作包括制定数据管理最佳实践。
    • ACT(海岸技术联盟):专注于沿海环境传感器的测试和验证,其QA流程包括仪器性能评估和校准协议。
    • QARTOD(实时海洋数据质量保证/质量控制项目):由美国IOOS主导,已发布13份QC手册,涵盖水温、盐度、溶解氧等变量的实时质量控制方法。
    • IMOS(澳大利亚综合海洋观测系统):其QA流程结合了全球海洋观测系统(GOOS)的标准,并针对本地需求进行了优化。
  3. 数据质量评估与标记方案
    论文对比了不同机构采用的数据质量标记方案(flagging schemes),例如:

    • IOC/UNESCO的5级标记方案:1(良好数据)、2(未评估)、3(可疑数据)、4(坏数据)、9(缺失数据)。
    • SeaDataNet的11级标记方案:包含更细致的分类,如“可能良好值”“可能坏值”等。
      作者指出,尽管统一标记方案是理想目标,但短期内更现实的解决方案是建立不同标记方案之间的转换表,以确保数据兼容性。
  4. 测量不确定度的计算与重要性
    论文详细探讨了测量不确定度的概念,强调其与测量误差(measurement error)的区别:不确定度是量化数据可信度的参数,而误差是测量值与参考值之间的偏差。作者列举了不确定度的主要来源,包括校准重复性、参考标准的不确定度、仪器长期稳定性等,并提供了一个盐度传感器的不确定度计算实例(见补充材料)。论文呼吁更多观测项目公开测量不确定度,以帮助用户判断数据的适用性。

  5. 海洋最佳实践系统(Ocean Best Practices System, OBPS)的作用
    论文介绍了OBPS的四大目标:

    • 提升海洋观测最佳实践文档的可发现性和访问性。
    • 通过《Frontiers in Marine Science》期刊的“海洋观测最佳实践”专题促进方法论交流。
    • 通过社区活动提高OBPS的可见性。
    • 争取全球海洋观测组织的资金支持。
      作者认为,OBPS能够整合分散的QA实践,推动海洋观测领域的标准化和互操作性。

论文的意义与价值
本文的价值在于:
1. 标准化推动:首次汇总了多个国际组织的QA实践,为海洋观测数据的质量保证提供了通用框架。
2. 实践指导:通过具体案例(如传感器选择、校准流程)帮助观测机构优化QA流程。
3. 国际合作示范:展示了ATLANTOS、JCOMM等机构如何协调不同标准,对全球海洋观测网络的建设具有参考意义。
4. 未来方向:提出通过OBPS进一步整合QA资源,并呼吁更多机构参与最佳实践的开发和修订。

亮点
- 首次系统比较了不同海洋观测机构的QA标准和标记方案。
- 强调测量不确定度的重要性,并提供了详细的计算方法。
- 提出利用OBPS实现QA实践的长期保存和共享,具有前瞻性。

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