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中国以大数据服务支持联合国可持续发展目标

咪乐|国外在线|直播 近几年在传统纸媒和网络上发表了大量时评,以及许多颇有影响的文化、经济、社会和历史随笔。

大数据是科技创新的核心要素之一,是知识经济时代的战略高地,是国家和全球的新型战略资源,正在为科学研究带来新的方法论和新范式从而改变人类生活及对世界的深层理解。

地球大数据是大数据的重要组成部分,其集地球科学、信息科学、空间科技等交叉融合,成为人类认识地球的“新钥匙”和知识发现的“新引擎”,可期待在促进可持续发展中发挥重大作用。地球大数据的宏观、动态监测能力为SDGs评价提供重要手段,并可整合多源数据,有助于产生更相关、更丰富的信息用于决策支持。

9月6日,可持续发展大数据国际研究中心在京成立,这是全球首个以大数据服务联合国《2030年可持续发展议程》的国际科研机构。此外,由中国科学院研制的全球首颗专门服务《2030年可持续发展议程》的科学卫星SDGSAT-1将于今年10月发射。

《2030年可持续发展议程》指的是,在第70届联合国大会上,193个成员国通过的包括17个可持续发展目标(SDGs)和169项具体目标为核心内容的文件。17个可持续发展目标,旨在以综合方式全面解决社会、经济和环境3个维度的发展问题,从而使人类全面走向可持续发展的道路。

地球大数据助力联合国可持续发展目标实现

2015年,在第70届联合国大会上,193个成员国通过包括17个可持续发展目标(SDGs)和169项具体目标为核心内容的《变革我们的世界:2030年可持续发展议程》,旨在以综合方式全面解决社会、经济和环境3个维度的发展问题,从而使人类全面走向可持续发展的道路。

当前,数据缺失、发展不均衡、目标间关联且相互制约等问题正在成为实现联合国可持续发展目标的主要挑战。据了解,由于缺少充分有效的数据支持,对全球范围内约68%的相关指标无法获得进行有效的监测。同时,受疫情影响,低收入国家和地区的基本数据收集和分析能力显著降低,导致目标实现进程受阻。

中国科学院院士、可持续发展大数据国际研究中心主任郭华东表示,面向全球环境变化导致的极端高温热浪、火灾频次增加、海洋酸化、富营养化加剧、持续的土地退化、生物多样性减少、农业生产生态环境影响增加等问题,采集科学数据,及时定量评估其状态,能够准确预测其未来趋势。这些科学实践,将为有效应对上述问题,促进可持续发展提供重要参考。

郭华东介绍,地球大数据可促进理解地球自然系统与人类社会系统间复杂的交互作用和发展演进过程,可为实现这些目标作出重要贡献。

广泛用于相关研究的地球大数据主要包括卫星遥感数据、传感网络数据、轨迹数据、社会经济统计数据、观点和行为数据、交易数据及调查数据等。不同尺度、客观精准的空间数据可为其提供必要的数据支撑。这类数据不仅具有海量、多源、异构、多时相、多尺度、非平稳等大数据的一般性质,同时还具有很强的时空关联和物理关联,以及数据生成方法和来源的可控性。

因此,地球大数据科学不仅为研究和实现全球跨领域、跨学科协作提供了一种解决方案,更是技术促进机制支撑联合国可持续发展目标实现的一项创新性实践。

助力世界可持续发展的“中国方案”

我国科技界在利用地球大数据服务可持续发展方面已开展了全面实践。

2018年,中国科学院启动了战略性先导科技专项“地球大数据科学工程”(CASEarth),而利用地球大数据服务联合国可持续发展目标,成为该专项的一个重大目标。

据了解,我国通过该专项,推动地球大数据服务于“零饥饿”“清洁饮水和卫生设施”“可持续城市和社区”“气候行动”“水下生物”和“陆地生物”6个可持续发展目标的监测与评估,在数据产品、技术方法和决策支持方面作出贡献。

比如,针对“零饥饿”中“5岁以下儿童生长迟缓率”,地球大数据科学工程监测了2002至2017年中国5岁以下儿童生长迟缓率空间格局及动态变化;并发现监测期间中国5岁以下儿童生长迟缓率从18.8%下降至4.8%,已达到相对应的目标。

郭华东表示,未来中心将进一步提升数据服务能力,研究数据资源实时获取、按需汇聚、融合集成、开放共享与分析技术方法,形成相关空间信息产品,向联合国各机构、成员国等开放共享。同时还将面向发展中国家,特别是“一带一路”沿线国家和地区,提供相关的专业人才教育培养和能力建设。

各国发展地球大数据主要战略与特点

美国:重视地球大数据的共享、算法集成和地球大数据研究培训

2012年,美国政府发布“大数据研发计划”,提高从海量和复杂的数据中获取信息与知识的能力。

随后美国地质调查局(USGS)启动数据标准化及人工智能模拟的LCMAP计划,监测和分析土地覆盖变化情况评估、植被状况,模拟过去、现在和未来的地质景观数据。美国国家科学基金会(NSF)启动“地球立方体”项目,以整体视角审视地球系统并管理地球科学知识的综合框架。

美国《时域地球——美国国家科学基金会地球科学十年愿景(2020—2030年)》提出地球科学正处于转折时期,开放的数据资源、网络基础设施,以及用于分析和可视化的数据科学方法将改变地球科学研究的方式。继续开发、整合和利用仪器设施、数据与专门知识,对不断演变的地球进行更深层次探索。

应对地球大数据的挑战,必须在算法集成、软件开发管理、自动数据格式识别和读取,以及数据研究培训方面取得进步。

欧洲各国/组织:重视地球空间大数据基础设施建设与数据聚合模拟

欧盟的“对地观测计划”“数字欧洲”“地平线计划”,以及瑞士的“活地球模拟器项目”“数据立方体计划”等,都重视数据质量,以及数据的共享与使用,以推动欧洲处在地球空间大数据的前沿。

欧洲各国还通过建立法律框架推动地球科学数据发现、获取和统一,加强其科技创新与科研竞争力。

英国建立开放式数据研究所,加大在地球大数据技术应用的支持,新建多个地球大数据研究与应用中心,推进地球大数据的发展。

未来欧洲多国将加大在人工智能、机器学习、高性能计算和大数据方面的研究投入,以推进地球大数据科学的发展与应用。

澳大利亚:利用“玻璃地球”计划和“数据立方体”项目提升地球大数据的存储管理与挖掘分析能力

澳大利亚为了寻找新的矿床,1999年首先提出了“玻璃地球”的概念,希望通过多种地质手段、地球物理方法、地球化学方法及信息化技术,获取海量的数据,以了解大陆地表以下1000m深度以内的地质状况,利用可视化和模拟技术建立三维地质模型,及时查询、分析、处理所获得的地球大数据,从而对地下的构造、岩层、矿产及灾害做出正确合理的决策。这一概念提出后,世界各国纷纷效仿,开始投入大量资金实施。

近年来澳大利亚又先后启动了“数字地球”项目与“数据立方体”项目。“数据立方体”作为存储、组织、管理和分析地球空间观测数据的新解决方案,正受到越来越多的关注,其目标是实现地球空间观测数据仓储的全部潜力,提供对大型时空数据的访问。

中国:利用地球大数据资源建设,驱动科学发现,引擎科研创新

2018年,中国科学院启动战略性先导科技专项(A类)“地球大数据科学工程”(CASEarth),通过打造国际一流的数字地球科学平台,实现地球系统科学的重大突破和科学发现。2019年,首届中国数字地球大会发布了地球大数据原型系统,实现了从数据到信息再到可视化模拟的全过程功能,同时也发布了全球数字地球领域的首部学术著作《数字地球手册》。

2020年,第75届联合国大会期间,中国发布了《地球大数据支撑可持续发展目标报告(2020)》,为联合国《改变我们的世界:2030年可持续发展议程》有效实施提供解决方案和科技支撑。

2020年,中国自然资源部整合构建了多圈层、多专业、多要素的地球科学“一张图”大数据体系,其可为城市规划、建设和管理提供资源、环境、生态、灾害、空间信息支撑服务。中国在国际地球大数据科学的相关研究与大科学计划上处于引领地位。

责任编辑:蔺弦弦

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