大數(shù)據(jù)是科技創(chuàng)新的核心要素之一，是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的戰(zhàn)略高地，是國(guó)家和全球的新型戰(zhàn)略資源，正在為科學(xué)研究帶來(lái)新的方法論和新范式從而改變?nèi)祟惿罴皩?duì)世界的深層理解。

地球大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)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，成為人類認(rèn)識(shí)地球的“新鑰匙”和知識(shí)發(fā)現(xiàn)的“新引擎”，可期待在促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮重大作用。地球大數(shù)據(jù)的宏觀、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力為SDGs評(píng)價(jià)提供重要手段，并可整合多源數(shù)據(jù)，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(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國(guó)際研究中心在京成立，這是全球首個(gè)以大數(shù)據(jù)服務(wù)聯(lián)合國(guó)《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》的國(guó)際科研機(jī)構(gòu)。此外，由中國(guó)科學(xué)院研制的全球首顆專門服務(wù)《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》的科學(xué)衛(wèi)星SDGSAT-1將于今年10月發(fā)射。

《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》指的是，在第70屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上，193個(gè)成員國(guó)通過(guò)的包括17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）和169項(xiàng)具體目標(biāo)為核心內(nèi)容的文件。17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，旨在以綜合方式全面解決社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境3個(gè)維度的發(fā)展問(wèn)題，從而使人類全面走向可持續(xù)發(fā)展的道路。

地球大數(shù)據(jù)助力聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

2015年，在第70屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上，193個(gè)成員國(guó)通過(guò)包括17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）和169項(xiàng)具體目標(biāo)為核心內(nèi)容的《變革我們的世界：2030年可持續(xù)發(fā)展議程》，旨在以綜合方式全面解決社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境3個(gè)維度的發(fā)展問(wèn)題，從而使人類全面走向可持續(xù)發(fā)展的道路。

當(dāng)前，數(shù)據(jù)缺失、發(fā)展不均衡、目標(biāo)間關(guān)聯(lián)且相互制約等問(wèn)題正在成為實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的主要挑戰(zhàn)。據(jù)了解，由于缺少充分有效的數(shù)據(jù)支持，對(duì)全球范圍內(nèi)約68%的相關(guān)指標(biāo)無(wú)法獲得進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。同時(shí)，受疫情影響，低收入國(guó)家和地區(qū)的基本數(shù)據(jù)收集和分析能力顯著降低，導(dǎo)致目標(biāo)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程受阻。

中國(guó)科學(xué)院院士、可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國(guó)際研究中心主任郭華東表示，面向全球環(huán)境變化導(dǎo)致的極端高溫?zé)崂恕⒒馂?zāi)頻次增加、海洋酸化、富營(yíng)養(yǎng)化加劇、持續(xù)的土地退化、生物多樣性減少、農(nóng)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(shù)據(jù)，及時(shí)定量評(píng)估其狀態(tài)，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其未來(lái)趨勢(shì)。這些科學(xué)實(shí)踐，將為有效應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展提供重要參考。

郭華東介紹，地球大數(shù)據(jù)可促進(jìn)理解地球自然系統(tǒng)與人類社會(huì)系統(tǒng)間復(fù)雜的交互作用和發(fā)展演進(jìn)過(guò)程，可為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)作出重要貢獻(xiàn)。

廣泛用于相關(guān)研究的地球大數(shù)據(jù)主要包括衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、軌跡數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)和行為數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)及調(diào)查數(shù)據(jù)等。不同尺度、客觀精準(zhǔn)的空間數(shù)據(jù)可為其提供必要的數(shù)據(jù)支撐。這類數(shù)據(jù)不僅具有海量、多源、異構(gòu)、多時(shí)相、多尺度、非平穩(wěn)等大數(shù)據(jù)的一般性質(zhì)，同時(shí)還具有很強(qiáng)的時(shí)空關(guān)聯(lián)和物理關(guān)聯(lián)，以及數(shù)據(jù)生成方法和來(lái)源的可控性。

因此，地球大數(shù)據(jù)科學(xué)不僅為研究和實(shí)現(xiàn)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(jī)制支撐聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的一項(xiàng)創(chuàng)新性實(shí)踐。

助力世界可持續(xù)發(fā)展的“中國(guó)方案”

我國(guó)科技界在利用地球大數(shù)據(jù)服務(wù)可持續(xù)發(fā)展方面已開(kāi)展了全面實(shí)踐。

2018年，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)了戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”（CASEarth），而利用地球大數(shù)據(jù)服務(wù)聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，成為該專項(xiàng)的一個(gè)重大目標(biāo)。

據(jù)了解，我國(guó)通過(guò)該專項(xiàng)，推動(dòng)地球大數(shù)據(jù)服務(wù)于“零饑餓”“清潔飲水和衛(wèi)生設(shè)施”“可持續(xù)城市和社區(qū)”“氣候行動(dòng)”“水下生物”和“陸地生物”6個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的監(jiān)測(cè)與評(píng)估，在數(shù)據(jù)產(chǎn)品、技術(shù)方法和決策支持方面作出貢獻(xiàn)。

比如，針對(duì)“零饑餓”中“5歲以下兒童生長(zhǎng)遲緩率”，地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程監(jiān)測(cè)了2002至2017年中國(guó)5歲以下兒童生長(zhǎng)遲緩率空間格局及動(dòng)態(tài)變化；并發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)期間中國(guó)5歲以下兒童生長(zhǎng)遲緩率從18.8%下降至4.8%，已達(dá)到相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)。

郭華東表示，未來(lái)中心將進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)服務(wù)能力，研究數(shù)據(jù)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(guó)各機(jī)構(gòu)、成員國(guó)等開(kāi)放共享。同時(shí)還將面向發(fā)展中國(guó)家，特別是“一帶一路”沿線國(guó)家和地區(qū)，提供相關(guān)的專業(yè)人才教育培養(yǎng)和能力建設(shè)。

各國(guó)發(fā)展地球大數(shù)據(jù)主要戰(zhàn)略與特點(diǎn)

美國(guó)：重視地球大數(shù)據(jù)的共享、算法集成和地球大數(shù)據(jù)研究培訓(xùn)

2012年，美國(guó)政府發(fā)布“大數(shù)據(jù)研發(fā)計(jì)劃”，提高從海量和復(fù)雜的數(shù)據(jù)中獲取信息與知識(shí)的能力。

隨后美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）啟動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及人工智能模擬的LCMAP計(jì)劃，監(jiān)測(cè)和分析土地覆蓋變化情況評(píng)估、植被狀況，模擬過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)的地質(zhì)景觀數(shù)據(jù)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）啟動(dòng)“地球立方體”項(xiàng)目，以整體視角審視地球系統(tǒng)并管理地球科學(xué)知識(shí)的綜合框架。

美國(guó)《時(shí)域地球——美國(guó)國(guó)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(zhuǎn)折時(shí)期，開(kāi)放的數(shù)據(jù)資源、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以及用于分析和可視化的數(shù)據(jù)科學(xué)方法將改變地球科學(xué)研究的方式。繼續(xù)開(kāi)發(fā)、整合和利用儀器設(shè)施、數(shù)據(jù)與專門知識(shí)，對(duì)不斷演變的地球進(jìn)行更深層次探索。

應(yīng)對(duì)地球大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，必須在算法集成、軟件開(kāi)發(fā)管理、自動(dòng)數(shù)據(jù)格式識(shí)別和讀取，以及數(shù)據(jù)研究培訓(xùn)方面取得進(jìn)步。

歐洲各國(guó)/組織：重視地球空間大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與數(shù)據(jù)聚合模擬

歐盟的“對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃”“數(shù)字歐洲”“地平線計(jì)劃”，以及瑞士的“活地球模擬器項(xiàng)目”“數(shù)據(jù)立方體計(jì)劃”等，都重視數(shù)據(jù)質(zhì)量，以及數(shù)據(jù)的共享與使用，以推動(dòng)歐洲處在地球空間大數(shù)據(jù)的前沿。

歐洲各國(guó)還通過(guò)建立法律框架推動(dòng)地球科學(xué)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、獲取和統(tǒng)一，加強(qiáng)其科技創(chuàng)新與科研競(jìng)爭(zhēng)力。

英國(guó)建立開(kāi)放式數(shù)據(jù)研究所，加大在地球大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的支持，新建多個(gè)地球大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用中心，推進(jìn)地球大數(shù)據(jù)的發(fā)展。

未來(lái)歐洲多國(guó)將加大在人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、高性能計(jì)算和大數(shù)據(jù)方面的研究投入，以推進(jìn)地球大數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用。

澳大利亞：利用“玻璃地球”計(jì)劃和“數(shù)據(jù)立方體”項(xiàng)目提升地球大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)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(shù)據(jù)，以了解大陸地表以下1000m深度以內(nèi)的地質(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、分析、處理所獲得的地球大數(shù)據(jù)，從而對(duì)地下的構(gòu)造、巖層、礦產(chǎn)及災(zāi)害做出正確合理的決策。這一概念提出后，世界各國(guó)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(shù)字地球”項(xiàng)目與“數(shù)據(jù)立方體”項(xiàng)目。“數(shù)據(jù)立方體”作為存儲(chǔ)、組織、管理和分析地球空間觀測(cè)數(shù)據(jù)的新解決方案，正受到越來(lái)越多的關(guān)注，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)地球空間觀測(cè)數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)的全部潛力，提供對(duì)大型時(shí)空數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。

中國(guó)：利用地球大數(shù)據(jù)資源建設(shè)，驅(qū)動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，引擎科研創(chuàng)新

2018年，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”（CASEarth），通過(guò)打造國(guó)際一流的數(shù)字地球科學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)地球系統(tǒng)科學(xué)的重大突破和科學(xué)發(fā)現(xiàn)。2019年，首屆中國(guó)數(shù)字地球大會(huì)發(fā)布了地球大數(shù)據(jù)原型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)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(shù)字地球領(lǐng)域的首部學(xué)術(shù)著作《數(shù)字地球手冊(cè)》。

2020年，第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)期間，中國(guó)發(fā)布了《地球大數(shù)據(jù)支撐可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)報(bào)告（2020）》，為聯(lián)合國(guó)《改變我們的世界：2030年可持續(xù)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(guó)自然資源部整合構(gòu)建了多圈層、多專業(yè)、多要素的地球科學(xué)“一張圖”大數(shù)據(jù)體系，其可為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理提供資源、環(huán)境、生態(tài)、災(zāi)害、空間信息支撐服務(wù)。中國(guó)在國(guó)際地球大數(shù)據(jù)科學(xué)的相關(guān)研究與大科學(xué)計(jì)劃上處于引領(lǐng)地位。

責(zé)任編輯：藺弦弦