地球大數據是大數據的重要組成部分，其集地球科學(xué)、信息科學(xué)、空間科技等交叉融合，成為人類(lèi)認識地球的“新鑰匙”和知識發(fā)現的“新引擎”，可期待在促進(jìn)可持續發(fā)展中發(fā)揮重大作用。地球大數據的宏觀(guān)、動(dòng)態(tài)監測能力為SDGs評價(jià)提供重要手段，并可整合多源數據，有助于產(chǎn)生更相關(guān)、更豐富的信息用于決策支持。
9月6日，可持續發(fā)展大數據國際研究中心在京成立，這是全球首個(gè)以大數據服務(wù)聯(lián)合國《2030年可持續發(fā)展議程》的國際科研機構。此外，由中國科學(xué)院研制的全球首顆專(zhuān)門(mén)服務(wù)《2030年可持續發(fā)展議程》的科學(xué)衛星SDGSAT-1將于今年10月發(fā)射。
《2030年可持續發(fā)展議程》指的是，在第70屆聯(lián)合國大會(huì )上，193個(gè)成員國通過(guò)的包括17個(gè)可持續發(fā)展目標（SDGs）和169項具體目標為核心內容的文件。17個(gè)可持續發(fā)展目標，旨在以綜合方式全面解決社會(huì )、經(jīng)濟和環(huán)境3個(gè)維度的發(fā)展問(wèn)題，從而使人類(lèi)全面走向可持續發(fā)展的道路。
地球大數據助力聯(lián)合國可持續發(fā)展目標實(shí)現
2015年，在第70屆聯(lián)合國大會(huì )上，193個(gè)成員國通過(guò)包括17個(gè)可持續發(fā)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(fā)展議程》，旨在以綜合方式全面解決社會(huì )、經(jīng)濟和環(huán)境3個(gè)維度的發(fā)展問(wèn)題，從而使人類(lèi)全面走向可持續發(fā)展的道路。
當前，數據缺失、發(fā)展不均衡、目標間關(guān)聯(lián)且相互制約等問(wèn)題正在成為實(shí)現聯(lián)合國可持續發(fā)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(guān)指標無(wú)法獲得進(jìn)行有效的監測。同時(shí)，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(zhù)降低，導致目標實(shí)現進(jìn)程受阻。
中國科學(xué)院院士、可持續發(fā)展大數據國際研究中心主任郭華東表示，面向全球環(huán)境變化導致的極端高溫熱浪、火災頻次增加、海洋酸化、富營(yíng)養化加劇、持續的土地退化、生物多樣性減少、農業(yè)生產(chǎn)生態(tài)環(huán)境影響增加等問(wèn)題，采集科學(xué)數據，及時(shí)定量評估其狀態(tài)，能夠準確預測其未來(lái)趨勢。這些科學(xué)實(shí)踐，將為有效應對上述問(wèn)題，促進(jìn)可持續發(fā)展提供重要參考。
郭華東介紹，地球大數據可促進(jìn)理解地球自然系統與人類(lèi)社會(huì )系統間復雜的交互作用和發(fā)展演進(jìn)過(guò)程，可為實(shí)現這些目標作出重要貢獻。
廣泛用于相關(guān)研究的地球大數據主要包括衛星遙感數據、傳感網(wǎng)絡(luò )數據、軌跡數據、社會(huì )經(jīng)濟統計數據、觀(guān)點(diǎn)和行為數據、交易數據及調查數據等。不同尺度、客觀(guān)精準的空間數據可為其提供必要的數據支撐。這類(lèi)數據不僅具有海量、多源、異構、多時(shí)相、多尺度、非平穩等大數據的一般性質(zhì)，同時(shí)還具有很強的時(shí)空關(guān)聯(lián)和物理關(guān)聯(lián)，以及數據生成方法和來(lái)源的可控性。
因此，地球大數據科學(xué)不僅為研究和實(shí)現全球跨領(lǐng)域、跨學(xué)科協(xié)作提供了一種解決方案，更是技術(shù)促進(jìn)機制支撐聯(lián)合國可持續發(fā)展目標實(shí)現的一項創(chuàng )新性實(shí)踐。
助力世界可持續發(fā)展的“中國方案”
我國科技界在利用地球大數據服務(wù)可持續發(fā)展方面已開(kāi)展了全面實(shí)踐。
2018年，中國科學(xué)院?jiǎn)?dòng)了戰略性先導科技專(zhuān)項“地球大數據科學(xué)工程”（CASEarth），而利用地球大數據服務(wù)聯(lián)合國可持續發(fā)展目標，成為該專(zhuān)項的一個(gè)重大目標。
據了解，我國通過(guò)該專(zhuān)項，推動(dòng)地球大數據服務(wù)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(dòng)”“水下生物”和“陸地生物”6個(gè)可持續發(fā)展目標的監測與評估，在數據產(chǎn)品、技術(shù)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(cháng)遲緩率”，地球大數據科學(xué)工程監測了2002至2017年中國5歲以下兒童生長(cháng)遲緩率空間格局及動(dòng)態(tài)變化；并發(fā)現監測期間中國5歲以下兒童生長(cháng)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(lái)中心將進(jìn)一步提升數據服務(wù)能力，研究數據資源實(shí)時(shí)獲取、按需匯聚、融合集成、開(kāi)放共享與分析技術(shù)方法，形成相關(guān)空間信息產(chǎn)品，向聯(lián)合國各機構、成員國等開(kāi)放共享。同時(shí)還將面向發(fā)展中國家，特別是“一帶一路”沿線(xiàn)國家和地區，提供相關(guān)的專(zhuān)業(yè)人才教育培養和能力建設。
各國發(fā)展地球大數據主要戰略與特點(diǎn)
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(fā)布“大數據研發(fā)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(zhì)調查局（USGS）啟動(dòng)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(guò)去、現在和未來(lái)的地質(zhì)景觀(guān)數據。美國國家科學(xué)基金會(huì )（NSF）啟動(dòng)“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(xué)知識的綜合框架。
美國《時(shí)域地球——美國國家科學(xué)基金會(huì )地球科學(xué)十年愿景（2020—2030年）》提出地球科學(xué)正處于轉折時(shí)期，開(kāi)放的數據資源、網(wǎng)絡(luò )基礎設施，以及用于分析和可視化的數據科學(xué)方法將改變地球科學(xué)研究的方式。繼續開(kāi)發(fā)、整合和利用儀器設施、數據與專(zhuān)門(mén)知識，對不斷演變的地球進(jìn)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(kāi)發(fā)管理、自動(dòng)數據格式識別和讀取，以及數據研究培訓方面取得進(jìn)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(guān)測計劃”“數字歐洲”“地平線(xiàn)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(zhì)量，以及數據的共享與使用，以推動(dòng)歐洲處在地球空間大數據的前沿。
歐洲各國還通過(guò)建立法律框架推動(dòng)地球科學(xué)數據發(fā)現、獲取和統一，加強其科技創(chuàng )新與科研競爭力。
英國建立開(kāi)放式數據研究所，加大在地球大數據技術(shù)應用的支持，新建多個(gè)地球大數據研究與應用中心，推進(jìn)地球大數據的發(fā)展。
未來(lái)歐洲多國將加大在人工智能、機器學(xué)習、高性能計算和大數據方面的研究投入，以推進(jìn)地球大數據科學(xué)的發(fā)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(guò)多種地質(zhì)手段、地球物理方法、地球化學(xué)方法及信息化技術(shù)，獲取海量的數據，以了解大陸地表以下1000m深度以?xún)鹊牡刭|(zhì)狀況，利用可視化和模擬技術(shù)建立三維地質(zhì)模型，及時(shí)查詢(xún)、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(chǎn)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(kāi)始投入大量資金實(shí)施。
近年來(lái)澳大利亞又先后啟動(dòng)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(guān)測數據的新解決方案，正受到越來(lái)越多的關(guān)注，其目標是實(shí)現地球空間觀(guān)測數據倉儲的全部潛力，提供對大型時(shí)空數據的訪(fǎng)問(wèn)。
中國：利用地球大數據資源建設，驅動(dòng)科學(xué)發(fā)現，引擎科研創(chuàng )新
2018年，中國科學(xué)院?jiǎn)?dòng)戰略性先導科技專(zhuān)項（A類(lèi)）“地球大數據科學(xué)工程”（CASEarth），通過(guò)打造國際一流的數字地球科學(xué)平臺，實(shí)現地球系統科學(xué)的重大突破和科學(xué)發(fā)現。2019年，首屆中國數字地球大會(huì )發(fā)布了地球大數據原型系統，實(shí)現了從數據到信息再到可視化模擬的全過(guò)程功能，同時(shí)也發(fā)布了全球數字地球領(lǐng)域的首部學(xué)術(shù)著(zhù)作《數字地球手冊》。
2020年，第75屆聯(lián)合國大會(huì )期間，中國發(fā)布了《地球大數據支撐可持續發(fā)展目標報告（2020）》，為聯(lián)合國《改變我們的世界：2030年可持續發(fā)展議程》有效實(shí)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(zhuān)業(yè)、多要素的地球科學(xué)“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(huán)境、生態(tài)、災害、空間信息支撐服務(wù)。中國在國際地球大數據科學(xué)的相關(guān)研究與大科學(xué)計劃上處于引領(lǐng)地位。
編輯：薛姣
