地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020）：“一带一路”篇

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《地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020）：“一带一路”篇》围绕零饥饿（SDG 2）、清洁饮水和卫生设施（SDG 6）、可持续城市和社区（SDG 11）、气候行动（SDG 13）、水下生物（SDG 14）和陆地生物（SDG 15）6个可持续发展目标（SDGs）所开展的44个案例研究、指标建设和可持续发展状态评估，展示了典型地区、国家、区域以及全球四个尺度在数据产品、方法模型和决策支持方面对相关SDGs及其指标进行的研究和监测评估成果，包括43套数据产品、25种方法模型和30个决策支持结果。这些案例展现了中国利用科技创新推动落实联合国“2030年可持续发展议程”的探索和实践，充分揭示了地球大数据技术对监测评估可持续发展目标的应用价值和广阔前景，开拓了在联合国技术促进机制框架下利用大数据、人工智能等先进技术方法支撑“2030年可持续发展议程”落实的新途径和新方法，为各国加强“2030年可持续发展议程”落实的监测评估提供借鉴。

目录
序言 ⅰ
前言 v
执行摘要 ix
地球大数据支撑可持续发展目标案例汇总表 xiii
第一章 绪论
SDGs实现过程中存在的问题与挑战／2
地球大数据／3
地球大数据支撑SDGs实现／4
第二章 SDG 2零饥饿
背景介绍／8
主要贡献／9
案例分析／10
赞比亚不同规模农田占比空间分布及农业生产力／10
亚非沙漠蝗虫灾情监测／17
中南半岛水稻种植模式时空动态格局／24
东北欧亚大陆耕地生产力数据集与应用／30
埃塞俄比亚小麦生产潜力／38
莫桑比克粮食安全预警能力建设／43
本章小结／51
第三章 SDG 6清洁饮水和卫生设施
背景介绍／54
主要贡献／55
案例分析／56
“一带一路”协议国家大型地表水体透明度时空分布格局／56
摩洛哥作物水分生产力评估／62
中亚地区水资源利用效率／69
澜沧江-湄公河流域水资源利用效率／76
“一带一路”协议国家国际重要湿地水体动态变化／84
本章小结／91
第四章 SDG 11可持续城市和社区
背景介绍／94
主要贡献／95
案例分析／96
亚欧非路网变化及道路通达性评估／96
中巴铁路沿线农村可及性分析／105
高分辨率全球不透水面制图服务于全球城镇化评估／111
亚欧非城市用地效率及可持续性分析／117
全球大城市土地利用变化评估／125
亚欧非文化遗产时空分布特征与保护对策研究／132
亚欧非世界自然遗产地人为干扰监测与综合压力分析／143
本章小结／150
第五章 SDG 13气候行动
背景介绍／154
主要贡献／155
案例分析／157
亚/非/欧/大洋洲2015～2019年自然灾害影响评估／157
全球火烧迹地分布及变化／166
中亚沙尘源区近40年沙尘气溶胶排放年际变化及影响因素／171
全球森林碳收支与气候变化／177
高亚洲地区冻融灾害风险性评估／182
2019年末非洲沙漠蝗灾成因分析及其未来可能风险／187
北极东北航道通航能力可持续发展评估／193
亚洲中部地区气象干旱事件监测／198
本章小结／204
第六章 SDG 14水下生物
背景介绍／208
主要贡献／209
案例分析／210
南海及周边典型海域富营养化评价／210
中南半岛近岸水产养殖塘时空格局及其对近海叶绿素a的影响评估／218
科伦坡港附近海域水环境动态变化监测／223
沿海国家海岸带红树林动态监测／228
海岸带港口城市发展及其岸线保护与利用／234
本章小结／240
第七章 SDG 15陆地生物
背景介绍／244
主要贡献／246
案例分析／248
全球/区域森林覆盖现状／248
“三海一湖”重要国际流域保护区脆弱性评估／253
东南亚区域森林覆盖时空动态格局／258
全球土地退化零增长进展评估／265
中亚五国土地退化监测与评估／270
非洲地中海地区草地退化态势评估／276
蒙古国土地退化与土地恢复动态监测及防控对策／284
“一带一路”经济廊道山区绿化覆盖指数时序变化监测与决策支持／290
亚洲象栖息地森林损失监测与评估／297
东北虎栖息地森林类型动态监测／303
近20年全球土地覆盖变化／309
全球陆地生态系统气候生产潜力和水分利用效率动态／316
人口和气候变化对全球干旱生态系统物质供给能力的影响评估／324
本章小结／332
第八章总结与展望／336
主要参考文献／389
缩略词／361

2 SDGs实现过程中存在的问题与挑战
　　3 地球大数据
　　4 地球大数据支撑SDGs实现
　　第一章 绪论
　　2015年，联合国大会通过《变革我们的世界：2030年可持续发展议程》，提出17项可持续发展目标（Sustainable Development Goals， SDGs），涵盖经济、社会、环境三大领域，为各国发展和国际发展合作指明方向。议程通过几近5年，SDGs监测与评估是落实2030年议程的重要方面。针对监测中面临的数据缺失、能力不均衡、目标间关联且相互制约等问题，科技创新的重要作用日益凸显。中国科学院“地球大数据科学工程”（Big Earth Data Science Engineering Program， CASEarth）发挥地球大数据多尺度、近实时和系统集成的优势，聚焦SDG 2零饥饿、SDG 6清洁饮水和卫生设施、SDG 11可持续城市和社区、SDG 13气候行动、SDG 14水下生物和SDG 15陆地生物等6个目标，以年为节点定期发布科学实证的监测和评价结果，为SDGs的实现做出实质性贡献（Guo et al.，2019）。
　　SDGs实现过程中存在的问题与挑战
　　联合国于2017年通过了可持续发展目标全球指标框架，这是一套评估监测可持续发展目标进展的初步体系，由会员国主导、自愿采用，定期更新调整。目前，SDGs落实面临的挑战主要有以下三个方面。
　　1.数据缺失
　　SDGs实施5年来，原本处于无方法无数据状态的指标均得到了改善，但仍有46%的指标处于有方法无数据状态；有方法有数据指标的量测以统计方法为主，缺乏有效空间分布信息。不同尺度、客观精准的空间数据可为SDGs的实现提供必要的数据支撑。面对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，定时定量评估自然环境变化，精确定位灾害的空间分布，准确预测其未来趋势，将可提供有效解决途径，为促进SDGs实现提供重要参考。
　　2.能力不均衡
　　受经济发展水平和资源环境压力制约，发展中国家面临着儿童生长迟缓比率高、城市住房和公共空间不足、抵御灾害能力差、难以获得安全卫生的淡水资源、森林利用过度等问题，其定期、有效收集与分析数据的能力也普遍较弱。数据的缺乏使上述问题“隐形”，一定程度上加剧了这类地区的弱势。发挥大数据优势，及时、准确、全面地采集全球、区域等各个空间尺度的客观数据，改进数据兼容性和可比性，在数据上确保“不落下任何人”，是实现SDGs的基本诉求。
　　3.目标间关联且相互制约
　　SDGs指标体系涉及面广，时间跨度长，指标间相互依存、相互关联，其涉及的内容体现了整体性与多样性的统一、层次性与有机性的结合、复杂性与可行性的整合。厘清SDGs指标体系间的内在关联，采集标准统一、可量化的科学数据，提出客观、有效的指标监测和评估方法模型，成为亟待突破的重要方向。
　　地球大数据
　　为解决上述SDGs落实过程中存在的问题与挑战，联合国启动了技术促进机制（Technology Facilitation Mechanism， TFM），以凝聚科技界、企业界和利益攸关方的集体智慧，从科学、技术和创新（Science， Technology and Innovation， STI）出发推进落实SDGs。
　　地球大数据是具有空间属性的地球科学领域大数据，尤其指基于空间技术生成的海量对地观测数据（Guo et al.，2016）。地球大数据主要产生于具有空间属性的大型科学实验装置、探测设备、传感器、社会经济观测以及计算机模拟过程，它具有海量、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，具有数据生成方法和来源的可控性。地球大数据科学是自然科学、社会科学以及工程学交叉融合的产物，基于地球大数据分析来系统研究地球系统的关联和耦合，即综合应用大数据、人工智能和云计算，将地球当作一个整体进行观测和研究，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SDGs做出重要贡献。
　　中国科学院于2018年启动的A类战略性先导科技专项“地球大数据科学工程”，旨在促进和加速从单纯的地球数据系统和数据共享，到数字地球数据集成系统的转变，促进全球范围内的数据、知识和经验共享，为科学研究、决策支持、知识传播提供支撑（Guo et al.，2020a）。地球大数据科学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，是技术促进机制支撑SDGs落实的一项创新性实践（Guo et al.，2020b）。
　　地球大数据支撑SDGs实现
　　地球大数据支撑落实SDGs的方式包括实现地球大数据向SDGs相关应用信息的转化、为SDGs的落实提供决策支持、构建地球大数据支持SDGs指标体系和集成，以及从地球系统的角度研究各目标间的关联和耦合。通过地球大数据共享服务平台、地球大数据云服务基础设施，从数据、在线计算、可视化演示方面为SDGs指标监测与评估提供支撑。目前，“地球大数据科学工程”共享数据总量约8PB，并每年以3PB的数据量持续更新。云平台可提供1PF的高性能计算能力和大数据处理能力。地球大数据系统实现了从数据到信息可视化再到系统数值模拟的全流程功能，可支撑SDGs动态监测和宏观决策。
　　地球大数据围绕SDGs的研究内容包括以下四个方面。
　　（1）构建支撑落实SDGs的地球大数据基础设施，提供面向SDGs评估的数据产品，填补SDGs数据空白，实现SDGs 相关数据共享；
　　（2）利用地球大数据建立落实SDGs的方法和技术体系，为落实2030年议程提供数据支持；
　　（3）提供支撑SDGs的地球科学卫星运行，支撑相关SDGs指标的监测研究；
　　（4）发布《地球大数据支撑可持续发展目标》年度报告，展示地球大数据支持2030年议程落实的新进展。
　　《地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020）：“一带一路”篇》针对6个可持续发展目标的44个典型案例开展监测研究，旨在探讨运用地球大数据高效精准监测SDGs落实进展的方法和路径，为相关决策提供科学、客观和适时的数据支撑。
　　8 背景介绍
　　9 主要贡献
　　10 案例分析
　　51 本章小结