中國以大數據服務支持聯合國可持續發展目標
2021-09-08 10:13:26
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大數據是科技創新的核心要素之一，是知識經濟時代的戰略高地，是國家和全球的新型戰略資源，正在為科學研究帶來新的方法論和新范式從而改變人類生活及對世界的深層理解。
地球大數據是大數據的重要組成部分，其集地球科學、信息科學、空間科技等交叉融合，成為人類認識地球的“新鑰匙”和知識發現的“新引擎”，可期待在促進可持續發展中發揮重大作用。地球大數據的宏觀、動態監測能力為SDGs評價提供重要手段，并可整合多源數據，有助于產生更相關、更豐富的信息用于決策支持。
9月6日，可持續發展大數據國際研究中心在京成立，這是全球首個以大數據服務聯合國《2030年可持續發展議程》的國際科研機構。此外，由中國科學院研制的全球首顆專門服務《2030年可持續發展議程》的科學衛星SDGSAT-1將于今年10月發射。
《2030年可持續發展議程》指的是，在第70屆聯合國大會上，193個成員國通過的包括17個可持續發展目標（SDGs）和169項具體目標為核心內容的文件。17個可持續發展目標，旨在以綜合方式全面解決社會、經濟和環境3個維度的發展問題，從而使人類全面走向可持續發展的道路。
地球大數據助力聯合國可持續發展目標實現
2015年，在第70屆聯合國大會上，193個成員國通過包括17個可持續發展目標（SDGs）和169項具體目標為核心內容的《變革我們的世界：2030年可持續發展議程》，旨在以綜合方式全面解決社會、經濟和環境3個維度的發展問題，從而使人類全面走向可持續發展的道路。
當前，數據缺失、發展不均衡、目標間關聯且相互制約等問題正在成為實現聯合國可持續發展目標的主要挑戰。據了解，由于缺少充分有效的數據支持，對全球范圍內約68%的相關指標無法獲得進行有效的監測。同時，受疫情影響，低收入國家和地區的基本數據收集和分析能力顯著降低，導致目標實現進程受阻。
中國科學院院士、可持續發展大數據國際研究中心主任郭華東表示，面向全球環境變化導致的極端高溫熱浪、火災頻次增加、海洋酸化、富營養化加劇、持續的土地退化、生物多樣性減少、農業生產生態環境影響增加等問題，采集科學數據，及時定量評估其狀態，能夠準確預測其未來趨勢。這些科學實踐，將為有效應對上述問題，促進可持續發展提供重要參考。
廣泛用于相關研究的地球大數據主要包括衛星遙感數據、傳感網絡數據、軌跡數據、社會經濟統計數據、觀點和行為數據、交易數據及調查數據等。不同尺度、客觀精準的空間數據可為其提供必要的數據支撐。這類數據不僅具有海量、多源、異構、多時相、多尺度、非平穩等大數據的一般性質，同時還具有很強的時空關聯和物理關聯，以及數據生成方法和來源的可控性。
因此，地球大數據科學不僅為研究和實現全球跨領域、跨學科協作提供了一種解決方案，更是技術促進機制支撐聯合國可持續發展目標實現的一項創新性實踐。
助力世界可持續發展的“中國方案”
我國科技界在利用地球大數據服務可持續發展方面已開展了全面實踐。
2018年，中國科學院啟動了戰略性先導科技專項“地球大數據科學工程”（CASEarth），而利用地球大數據服務聯合國可持續發展目標，成為該專項的一個重大目標。
據了解，我國通過該專項，推動地球大數據服務于“零饑餓”“清潔飲水和衛生設施”“可持續城市和社區”“氣候行動”“水下生物”和“陸地生物”6個可持續發展目標的監測與評估，在數據產品、技術方法和決策支持方面作出貢獻。
比如，針對“零饑餓”中“5歲以下兒童生長遲緩率”，地球大數據科學工程監測了2002至2017年中國5歲以下兒童生長遲緩率空間格局及動態變化；并發現監測期間中國5歲以下兒童生長遲緩率從18.8%下降至4.8%，已達到相對應的目標。
郭華東表示，未來中心將進一步提升數據服務能力，研究數據資源實時獲取、按需匯聚、融合集成、開放共享與分析技術方法，形成相關空間信息產品，向聯合國各機構、成員國等開放共享。同時還將面向發展中國家，特別是“一帶一路”沿線國家和地區，提供相關的專業人才教育培養和能力建設。
各國發展地球大數據主要戰略與特點
美國：重視地球大數據的共享、算法集成和地球大數據研究培訓
2012年，美國政府發布“大數據研發計劃”，提高從海量和復雜的數據中獲取信息與知識的能力。
隨后美國地質調查局（USGS）啟動數據標準化及人工智能模擬的LCMAP計劃，監測和分析土地覆蓋變化情況評估、植被狀況，模擬過去、現在和未來的地質景觀數據。美國國家科學基金會（NSF）啟動“地球立方體”項目，以整體視角審視地球系統并管理地球科學知識的綜合框架。
美國《時域地球——美國國家科學基金會地球科學十年愿景（2020—2030年）》提出地球科學正處于轉折時期，開放的數據資源、網絡基礎設施，以及用于分析和可視化的數據科學方法將改變地球科學研究的方式。繼續開發、整合和利用儀器設施、數據與專門知識，對不斷演變的地球進行更深層次探索。
應對地球大數據的挑戰，必須在算法集成、軟件開發管理、自動數據格式識別和讀取，以及數據研究培訓方面取得進步。
歐洲各國/組織：重視地球空間大數據基礎設施建設與數據聚合模擬
歐盟的“對地觀測計劃”“數字歐洲”“地平線計劃”，以及瑞士的“活地球模擬器項目”“數據立方體計劃”等，都重視數據質量，以及數據的共享與使用，以推動歐洲處在地球空間大數據的前沿。
歐洲各國還通過建立法律框架推動地球科學數據發現、獲取和統一，加強其科技創新與科研競爭力。
英國建立開放式數據研究所，加大在地球大數據技術應用的支持，新建多個地球大數據研究與應用中心，推進地球大數據的發展。
未來歐洲多國將加大在人工智能、機器學習、高性能計算和大數據方面的研究投入，以推進地球大數據科學的發展與應用。
澳大利亞：利用“玻璃地球”計劃和“數據立方體”項目提升地球大數據的存儲管理與挖掘分析能力
澳大利亞為了尋找新的礦床，1999年首先提出了“玻璃地球”的概念，希望通過多種地質手段、地球物理方法、地球化學方法及信息化技術，獲取海量的數據，以了解大陸地表以下1000m深度以內的地質狀況，利用可視化和模擬技術建立三維地質模型，及時查詢、分析、處理所獲得的地球大數據，從而對地下的構造、巖層、礦產及災害做出正確合理的決策。這一概念提出后，世界各國紛紛效仿，開始投入大量資金實施。
近年來澳大利亞又先后啟動了“數字地球”項目與“數據立方體”項目。“數據立方體”作為存儲、組織、管理和分析地球空間觀測數據的新解決方案，正受到越來越多的關注，其目標是實現地球空間觀測數據倉儲的全部潛力，提供對大型時空數據的訪問。
中國：利用地球大數據資源建設，驅動科學發現，引擎科研創新
2018年，中國科學院啟動戰略性先導科技專項（A類）“地球大數據科學工程”（CASEarth），通過打造國際一流的數字地球科學平臺，實現地球系統科學的重大突破和科學發現。2019年，首屆中國數字地球大會發布了地球大數據原型系統，實現了從數據到信息再到可視化模擬的全過程功能，同時也發布了全球數字地球領域的首部學術著作《數字地球手冊》。
2020年，第75屆聯合國大會期間，中國發布了《地球大數據支撐可持續發展目標報告（2020）》，為聯合國《改變我們的世界：2030年可持續發展議程》有效實施提供解決方案和科技支撐。
2020年，中國自然資源部整合構建了多圈層、多專業、多要素的地球科學“一張圖”大數據體系，其可為城市規劃、建設和管理提供資源、環境、生態、災害、空間信息支撐服務。中國在國際地球大數據科學的相關研究與大科學計劃上處于引領地位。
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