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、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(fā)現(xiàn)的“新引擎”，可期待在促進可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮重大作用。地球大數(shù)據(jù)的宏觀、動態(tài)監(jiān)測能力為SDGs評價提供重要手段，并可整合多源數(shù)據(jù)，有助于產(chǎn)生更相關、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)國際研究中心在京成立，這是全球首個以大數(shù)據(jù)服務聯(lián)合國《2030年可持續(xù)發(fā)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(xù)發(fā)展議程》的科學衛(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)合國大會上，193個成員國通過的包括17個可持續(xù)發(fā)展目標（SDGs）和169項具體目標為核心內(nèi)容的文件。17個可持續(xù)發(fā)展目標，旨在以綜合方式全面解決社會、經(jīng)濟和環(huán)境3個維度的發(fā)展問題，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)合國可持續(xù)發(fā)展目標實現(xiàn)

2015年，在第70屆聯(lián)合國大會上，193個成員國通過包括17個可持續(xù)發(fā)展目標（SDGs）和169項具體目標為核心內(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、經(jīng)濟和環(huán)境3個維度的發(fā)展問題，從而使人類全面走向可持續(xù)發(fā)展的道路。

當前，數(shù)據(jù)缺失、發(fā)展不均衡、目標間關聯(lián)且相互制約等問題正在成為實現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標的主要挑戰(zhàn)。據(jù)了解，由于缺少充分有效的數(shù)據(jù)支持，對全球范圍內(nèi)約68%的相關指標無法獲得進行有效的監(jiān)測。同時，受疫情影響，低收入國家和地區(qū)的基本數(shù)據(jù)收集和分析能力顯著降低，導致目標實現(xiàn)進程受阻。

中國科學院院士、可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)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)境影響增加等問題，采集科學數(shù)據(jù)，及時定量評估其狀態(tài)，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(xù)發(fā)展提供重要參考。

郭華東介紹，地球大數(shù)據(jù)可促進理解地球自然系統(tǒng)與人類社會系統(tǒng)間復雜的交互作用和發(fā)展演進過程，可為實現(xiàn)這些目標作出重要貢獻。

廣泛用于相關研究的地球大數(shù)據(jù)主要包括衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、傳感網(wǎng)絡數(shù)據(jù)、軌跡數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)、觀點和行為數(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、多時相、多尺度、非平穩(wěn)等大數(shù)據(jù)的一般性質，同時還具有很強的時空關聯(lián)和物理關聯(lián)，以及數(shù)據(jù)生成方法和來源的可控性。

因此，地球大數(shù)據(jù)科學不僅為研究和實現(xiàn)全球跨領域、跨學科協(xié)作提供了一種解決方案，更是技術促進機制支撐聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標實現(xiàn)的一項創(chuàng)新性實踐。

助力世界可持續(xù)發(fā)展的“中國方案”

我國科技界在利用地球大數(shù)據(jù)服務可持續(xù)發(fā)展方面已開展了全面實踐。

2018年，中國科學院啟動了戰(zhàn)略性先導科技專項“地球大數(shù)據(jù)科學工程”（CASEarth），而利用地球大數(shù)據(jù)服務聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標，成為該專項的一個重大目標。

據(jù)了解，我國通過該專項，推動地球大數(shù)據(jù)服務于“零饑餓”“清潔飲水和衛(wèi)生設施”“可持續(xù)城市和社區(qū)”“氣候行動”“水下生物”和“陸地生物”6個可持續(xù)發(fā)展目標的監(jiān)測與評估，在數(shù)據(jù)產(chǎn)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(shù)據(jù)科學工程監(jiān)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(tài)變化；并發(fā)現(xiàn)監(jiān)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(shù)據(jù)服務能力，研究數(shù)據(jù)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(chǎn)品，向聯(lián)合國各機構、成員國等開放共享。同時還將面向發(fā)展中國家，特別是“一帶一路”沿線國家和地區(qū)，提供相關的專業(yè)人才教育培養(yǎng)和能力建設。

各國發(fā)展地球大數(shù)據(jù)主要戰(zhàn)略與特點

美國：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

2012年，美國政府發(fā)布“大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃”，提高從海量和復雜的數(shù)據(jù)中獲取信息與知識的能力。

隨后美國地質調(diào)查局（USGS）啟動數(shù)據(jù)標準化及人工智能模擬的LCMAP計劃，監(jiān)測和分析土地覆蓋變化情況評估、植被狀況，模擬過去、現(xiàn)在和未來的地質景觀數(shù)據(jù)。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(tǒng)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(shù)據(jù)資源、網(wǎng)絡基礎設施，以及用于分析和可視化的數(shù)據(jù)科學方法將改變地球科學研究的方式。繼續(xù)開發(fā)、整合和利用儀器設施、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，必須在算法集成、軟件開發(fā)管理、自動數(shù)據(jù)格式識別和讀取，以及數(shù)據(jù)研究培訓方面取得進步。

歐洲各國/組織：重視地球空間大數(shù)據(jù)基礎設施建設與數(shù)據(jù)聚合模擬

歐盟的“對地觀測計劃”“數(shù)字歐洲”“地平線計劃”，以及瑞士的“活地球模擬器項目”“數(shù)據(jù)立方體計劃”等，都重視數(shù)據(jù)質量，以及數(shù)據(jù)的共享與使用，以推動歐洲處在地球空間大數(shù)據(jù)的前沿。

歐洲各國還通過建立法律框架推動地球科學數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、獲取和統(tǒng)一，加強其科技創(chuàng)新與科研競爭力。

英國建立開放式數(shù)據(jù)研究所，加大在地球大數(shù)據(jù)技術應用的支持，新建多個地球大數(shù)據(jù)研究與應用中心，推進地球大數(shù)據(jù)的發(fā)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(shù)據(jù)方面的研究投入，以推進地球大數(shù)據(jù)科學的發(fā)展與應用。

澳大利亞：利用“玻璃地球”計劃和“數(shù)據(jù)立方體”項目提升地球大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，以了解大陸地表以下1000m深度以內(nèi)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(shù)據(jù)，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，開始投入大量資金實施。

近年來澳大利亞又先后啟動了“數(shù)字地球”項目與“數(shù)據(jù)立方體”項目。“數(shù)據(jù)立方體”作為存儲、組織、管理和分析地球空間觀測數(shù)據(jù)的新解決方案，正受到越來越多的關注，其目標是實現(xiàn)地球空間觀測數(shù)據(jù)倉儲的全部潛力，提供對大型時空數(shù)據(jù)的訪問。

中國：利用地球大數(shù)據(jù)資源建設，驅動科學發(fā)現(xiàn)，引擎科研創(chuàng)新

2018年，中國科學院啟動戰(zhàn)略性先導科技專項（A類）“地球大數(shù)據(jù)科學工程”（CASEarth），通過打造國際一流的數(shù)字地球科學平臺，實現(xiàn)地球系統(tǒng)科學的重大突破和科學發(fā)現(xiàn)。2019年，首屆中國數(shù)字地球大會發(fā)布了地球大數(shù)據(jù)原型系統(tǒng)，實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)到信息再到可視化模擬的全過程功能，同時也發(fā)布了全球數(shù)字地球領域的首部學術著作《數(shù)字地球手冊》。

2020年，第75屆聯(lián)合國大會期間，中國發(fā)布了《地球大數(shù)據(jù)支撐可持續(xù)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(xù)發(fā)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(yè)、多要素的地球科學“一張圖”大數(shù)據(jù)體系，其可為城市規(guī)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。中國在國際地球大數(shù)據(jù)科學的相關研究與大科學計劃上處于引領地位。


編輯：薛姣