Zentrales Datenmanagement – Biodiversitäts-Exploratorien

Hintergrund

In den Teilprojekten der Biodiversitäts-Exploratorien (BE) werden jedes Jahr zahlreiche Daten erhoben, welche das breite Spektrum der untersuchten Fragestellungen widerspiegeln. Es ist wichtig, diese Daten zentral zu speichern, damit sie einfach und nachvollziehbar zwischen den Forschenden geteilt werden können.

Genauso wichtig ist es, dass diese Daten nicht verloren gehen und auch zukünftigen Generationen von Forschenden innerhalb der BE, aber auch anderen Projekten außerhalb zur Verfügung stehen. Für viele Fragen der Biodiversitätsforschung sind gerade lange Zeitreihen von großem Interesse.

Um dies sicherzustellen begleitet das Datenmanagementprojekt als eines der zentralen Infrastrukturprojekte die BE von Anfang an. Es hat seinen Sitz an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und ist die zentrale Kontaktstelle für alle Aspekte rund um das Forschungsdatenmanagement für alle BE Beteiligten, aber auch für andere Forschende und die interessierte Öffentlichkeit.

Ziele

Die oben beschriebenen Hauptziele mit Bezug zu Speicherung und Austausch der Forschungsdaten erreichen wir mit einer Webanwendung, welche BExIS heißt. Hierzu gibt es weitere Abschnitte mit Informationen.

Wir unterstützen die Forschenden beim Umgang mit BExIS und bei allen Fragen des Datenmanagements. Wir bieten Hilfe beim Hochladen der Daten in BExIS an und stellen eine hohe Datenqualität sicher (Datenkuration). Dies betrifft die Daten selber und die dazugehörigen Informationen. Nicht zuletzt beraten und unterstützen wir die Forschenden bei der Veröffentlichung der Daten.

Neben der Unterstützung bei den Forschungsdaten fördern wir den Austausch von wichtigen Dokumenten und Publikationen im Gesamtprojekt und bieten Softwaretools zur Abfrage von Basisdaten, wie z.B. Klimadaten an. Des Weiteren stellen wir in BExIS den Forschenden wichtige Informationen und Tools zur Planung und Durchführung der Feldarbeiten zur Verfügung. Diese Aspekte sind in der folgenden Abbildung dargestellt bzw. im Abschnitt „Funktionalitäten von BExIS “ detaillierter erklärt.

Abbildung: Das Schaubild zeigt die Aufgaben des zentralen Daten-Managements der Biodiversitäts-Exploratorien. Es gibt drei Aufgabenbereiche: erstens „Daten-Management“, zweitens „weitere Plattformfunktionen“ und drittens „Helpdesk und Support“. „Daten-Management“ umfasst seinerseits drei Aufgabenbereiche: erstens „alle Datensätze“, zweitens „projekt-interne Datensätze“ und drittens „öffentlich zugängliche Datensätze“. „Weitere Plattformfunktionen“ umfasst zwei Aufgabenbereiche: erstens „Feldarbeit“ und zweitens „Projekt-Unterstützung“. „Helpdesk und Support“ umfasst drei Aufgabenbereiche: erstens „Verwendung von BExIS“, zweitens „Datenbehandlung“ und drittens „Server-Verwaltung und Wartung“. — Abb. 1: Allgemeiner Überblick der Aufgaben des Zentralen Datenmanagements.
**Das Datenmanagement** ist einer der Hauptaspekte des Projektes. Es umfasst verschiedene Anforderungen und Aufgaben mit Bezug auf die erst intern verfügbaren Datensätze und erweitert diese auf die anschließend öffentlich verfügbaren Datensätze. Die Umsetzung wird hauptsächlich durch Funktionalitäten von BExIS sichergestellt. Weitere Softwarelösungen stellen **Ressourcen und Funktionalitäten** zusätzlich zum Forschungsdatenmanagement bereit. Sie unterstützen die Koordination, verbessern die gemeinsame Nutzung von Ressourcen und fördern die Zusammenarbeit. Diese sind als Module in BEXIS2 programmiert und erweitern das Datenmanagementsystem zu einem Informationssystem. Das dritte Aufgabenfeld ist die **Unterstützung** der BE Mitglieder bei der Nutzung von BExIS und allg. Datenfragen. Dies erhöht die Akzeptanz von Datenmanagementsystemen, erleichtert den Austausch qualitativ hochwertigen Daten und hilft bei der Mobilisierung von Daten.

BExIS

BExIS ist die Kurzform der englischen Bezeichnung unseres Informationssystems „Biodiversity Exploratories Information System“. Ursprünglich basierte dies auf einer im Projekt seit 2007 entwickelten und kontinuierlich erweiterten Software (BExIS, 1. Generation). Andere Forschungsprojekte zeigten ebenfalls Interesse an solch einer Anwendung. Da sich BExIS aber direkt auf die Ansprüche der BEs ausrichtete, wurde 2012 ein DFG Projekt unter Beteiligung unseres Teams initiiert. Das Ziel war es, ein modular aufgebautes und einfach an die Bedürfnisse unterschiedlicher Projekte anpassbares Datenmanagementsystem für ökologische Daten zu entwickeln.

Die neue Software erhielt den Namen BEXIS2 und ist eine frei verfügbare, serverbasierte Anwendung zur Verwaltung von Forschungsdaten. Es ist darauf ausgelegt, den gesamten Datenlebenszyklus zu unterstützen und ist hochgradig konfigurierbar. So unterstützt es u.a. die Verwendung unterschiedlicher Metadatenschemata, den Zugriff auf die verschiedenen Versionen der Daten, die Vordefinition von Variablen, die Rechtevergabe mit einer integrierten Freigabeanforderung und Freigabeverwaltung für Datensätze, die Konfiguration der Suchmaske und die Vergabe von DOIs.

Im Februar 2021 begann das BE-Projekt mit der Verwendung der Software BEXIS2. Der Name „BExIS“ steht aber weiterhin für das Informationssystem der BE. Da die BEXIS2- Software modular aufgebaut ist, haben wir diese um eigene BE-spezifische Funktionalitäten (siehe Abschnitt „Funktionalitäten von BExIS “) erweitert und auch anderen Projekten, die BEXIS2 nutzen, zur Verfügung gestellt.

Wer sich für die Entwicklung der Plattform interessiert, kann sich auf den GitHub-Seiten eien Überblick verschaffen:

BEXIS2: die zentrale Datenverwaltungssoftware
BExIS: BE-spezifische Funktionen, bereitgestellt als BEXIS2-Module

Arbeitspakete 2023-2026

Für die aktuelle Phase wurden verschiedene Arbeitspakete beantragt, um den laufenden Betrieb der Forschungsdatenbank und des Datenmanagements im Allgemeinen zu gewährleisten. Die sichere Speicherung von Daten in einem nachhaltigen Datenmanagementsystem erfordert die Verwaltung der Forschungsdaten und die Unterstützung der Nutzer, die Wartung der Technologie und Software sowie die Weiterentwicklung von BEXIS2 und BE-spezifischen Features.

Auch Aspekte der Datenmobilisierung und -publikation sind Teil dieser Arbeitspakete. Unsere Arbeit beinhaltet eine aktive Kuration der Daten gemeinsam mit den Wissenschaftlern, um eine hohe Qualität der Metadaten und der Daten zu erreichen und diese FAIR der Öffentlichkeit auch mit einer DOI anbieten zu können.

Um kontinuierlich eine hohe Datenqualität anbieten zu können und die FAIR-Prinzipien zu unterstützen, werden wir weiter an der Software arbeiten. Wir werden Funktionen implementieren, die eine hohe Datenqualität fördern und insbesondere die Arbeit eines Datenkurators unterstützen.

Ein besonderer Fokus liegt in dieser Phase darauf, die Verwendung von sogenannten Persistent Identifiers (PID) zu ermöglichen und damit verschiedene interne Ressourcen (Personen, Daten, Publikationen, Organisationen) anzureichern und zu verknüpfen. Diese Informationen sollten extern verfügbar gemacht und mit entsprechenden offenen Diensten verknüpft werden.

Außerdem wollen wir in dieser Phase Datenmanagementpläne (DMP) in den BEs einführen. Basierend auf existierenden Empfehlungen und Standards erstellen wir ein Konzept und unterstützen die Projekte beim Ausfüllen der DMPs.

Funktionalitäten von BExIS

BEXIS2 stellt hauptsächlich Funktionen für den Umgang mit Daten und die Verwaltung registrierter Personen zur Verfügung. Eine Übersicht über die Kernfunktionen finden Sie auf der Feature-Seite von BEXIS2.

Darüber hinaus entwickeln wir spezielle, auf die Bedürfnisse der BE zugeschnittene Funktionen (siehe Ziele). Da wir auch bei der Programmierung den modularen Ansatz verfolgen, sind diese Module auch für andere Projekte nutzbar. Eine Übersicht der vorhandenen BEXIS2-Module finden sich auf der BEXIS2-Modulseite. Nachfolgend gibt es eine kurze Übersicht über unsere entwickelten Komponenten.

Buchungssystem für eigene Ressourcen

Mit diesem System können eigene Ressourcen definiert und diese mittels eines Kalenders verwaltet werden. Wir nutzen dies, für die Buchung der Feldwohnungen in den einzelnen Regionen. Die Forschenden können Schlafplätze und vor Ort vorhandene Geräte und Werkzeuge reservieren. Des Weiteren ist ersichtlich, auf welchen Flächen Arbeiten geplant sind.

Upload von Dokumenten

Dieses Modul dient der Erstellung von Webseiten für die Dokumentenverwaltung in BEXIS2. Auf diesen Seiten lassen sich wichtige, projektübergreifende Dokumente anzeigen und zentral verwalten. Es ist einstellbar, wer die Seite und deren Dateien sehen kann, wer Dateien hochladen und auch wieder löschen kann.

Anmeldungssystem zu Veranstaltungen

Das System ermöglicht die Verwaltung von Anmeldungen für eigene Veranstaltungen. Details wie die benötigten Informationen für die Veranstaltungen und der Anmeldungszeitraum sind individuell einstellbar. Die Teilnehmer erhalten nach der Anmeldung eine E-Mail und können diese später noch anpassen.

Foto Galerie

Während eines Projektes entstehen viele Fotos bei Feldarbeiten und Veranstaltungen. Die Foto Galerie ist ein zentraler Ort diese Fotos zu speichern und anderen Forschenden zur Verfügung zu stellen. Die Fotos werden in einer Vorschau angezeigt und lassen sich mittels Schlagwörtern filtern. Man kann Fotos in einen Warenkorb legen, um sie anschließend zentral zu bestellen.

Grafische Verwaltung der Untersuchungsflächen

Mit diesem System lassen sich Karten der Untersuchungsflächen durch einfache grafische Formen, wie Kreise, Vierecke und Linien zeichnen. Diese Karten unterstützen die Forschenden bei der Planung der verschiedenen Untersuchungen. Außerdem dient es der Dokumentation aller bisherigen Untersuchungen.

Einbettung der Klimadaten

Die Klimadaten der BE werden in einer eigenen Datenbank verwaltet. Damit diese dennoch in BEXIS2 verfügbar sind, wurde ein extra Modul entwickelt.

Berechnung einer wichtigen Kenngröße der Landnutzung

Der sogenannte LUI (Landnutzungsindex – land use intensity index) ist eine Kenngröße, die die Bewirtschaftungsintensität von Grünland beschreibt. Die Berechnung basiert auf verschiedenen Kenngrößen der Gründlandbewirtschaftung. Mit Hilfe dieser Anwendung ist es den Forschenden möglich, den LUI gezielt für die aktuelle Fragestellung durch Auswahl betreffender Jahre und Flächen zu berechnen.