地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020）-中国科学院.pdf

30102 序 前言 执行摘要 地球大数据支撑可持续发展目标案例汇总表 绪论 12 SDGs 落实面临的挑战 12 地球大数据 13 地球大数据支撑 SDGs 落实 SDG 2 零饥饿 16 背景介绍 17 主要贡献 18 案例分析 2.2 中国 5 岁以下儿童生长迟缓变化 \ 18 2.4 中国耕地可持续集约化利用潜力评估 \ 21 2.4 中国粮食生产可持续性提升潜力评估 \ 24 27 本章小结 SDG 6 清洁饮水和卫生设施 30 背景介绍 31 主要贡献 32 案例分析 6.3 中国湖泊水体透明度时空分布格局 \ 32 6.4 中国西北干旱区疏勒河流域用水紧张程 度评估 \ 35 6.6 中国沼泽湿地时空分布 \ 38 6.6 国际重要湿地水体动态变化 \ 42 44 本章小结 SDG 11 可持续城市和社区 48 背景介绍 49 主要贡献 50 案例分析 11.1 中国城市主城区棚户区人口占比估算 \ 50 11.2 中国可便利使用公共交通的人口比例 \ 53 11.3 中国城镇化进程监测与评估 \ 56 11.5 中国减少灾害损失及促进脆弱区可持续 发展状况监测 \ 59 11.5 深圳市风暴潮灾害淹没影响评估 \ 62 11.7 中国城市开放公共空间面积比例 \ 65 11.2 11.3 11.5 11.6 11.7 中国省域尺度 SDG11 多指标综合评价 \ 67 69 本章小结 04 06 07 09 12 14 46 28 目录03 SDG 13 气候行动 72 背景介绍 73 主要贡献 74 案例分析 13.1 中国极端高温热浪灾害的强度和频率 \ 74 13.2 气候变化对中国主要作物物候影响预测 \ 77 79 本章小结 SDG 14 水下生物 82 背景介绍 83 主要贡献 84 案例分析 14.1 中国近海海洋垃圾与微塑料分布变化 分析 \ 84 14.2 中国近海典型海湾生态系统健康评估 \ 87 14.2 中国近海筏式养殖变化监测 \ 90 93 本章小结 SDG 15 陆地生物 96 背景介绍 97 主要贡献 98 案例分析 15.1 全球 / 区域森林覆盖现状（2019 年）\ 98 15.1 中国长江流域森林类型时空分布 \ 102 15.1 中国生物多样性保护和可持续利用分区 \ 104 15.3 中国土地退化零增长跟踪评估及其全球贡献 \ 107 15.3 黄土高原大规模绿化与水土保持及黄河泥 沙关系 \ 111 15.3 中国北方半干旱区及周边沙漠化时空动态 及治理成效评估 \ 113 15.5 中国植物多样性致危因素与保护对策 \ 116 118 本章小结 总结与展望 缩略词 主要参考文献 报告编写组 80 120 122 124 127 70 9404 地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020） 2015 年 9 月，联合国 193 个成员国通过了《变革 我们的世界：2030 年可持续发展议程》，提出可持续 发展目标（SDGs），旨在以人类发展史上迄今最为全 面和综合的方式解决人类社会面临的社会、经济和环 境三个维度的发展问题，全面走向可持续发展道路。 中国致力于落实 2030 年可持续发展议程，全面 推进国内落实，取得积极进展，在多个可持续发展目 标上实现“早期收获”，并将于今年实现消除绝对贫 困的可持续发展目标。同时，中国积极参与落实 2030 年议程国际合作，与各国加强知识共享和经验分享， 为其他发展中国家落实议程提供力所能及帮助。 科学技术在推动实现 SDGs 上的重要作用已成为 国际共识。《2019 年全球可持续发展报告》进一步强 调了科学技术是推动可持续性转型和全球发展变革的 重要力量。作为全球科技界的一员，中国科学院对此 充分认同并组织研究力量积极行动， 加强科学 – 政策 – 社会的衔接互动，提供解决方案和科学支撑，助力中 国政府推动 2030 年议程国内落实和国际合作，与国 际社会共同面对可持续发展这个人类共同的宏大使命 所面临的新需求和新挑战。 SDGs 本身是一个复杂、多样、动态和相互关 联的庞大体系。对各目标的有效度量和监测是保障 SDGs 落实的基础环节，但如何度量这些目标仍然面 临很多困难。2017 年，联合国通过可持续发展目标 全球指标框架，作为会员国自愿采用的非约束性评估 指标，指标框架本身有待完善。2020 年距全面实现 SDGs 仅剩十年，形势并不乐观。而 COVID-19 全球 大流行， 更为落实 2030 年议程带来了前所未有的挑战。 自 2018 年开始，中国科学院“地球大数据科学 工程”（CASEarth）科研团队围绕零饥饿、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、陆地生物等 6 个目标开展了一系列研究工作， 特别针对在数据和方法中存在不足的指标进行深入研 究。CASEarth 每年发布的《地球大数据支撑可持续发 展目标报告》已成为中国科学院科技支撑 SDGs 的代 表性工作。 《地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020）》 围绕上述 6 个目标，开展了数据集成、指标建设和可 持续发展状态评估，总结形成了 26 个典型研究案例。 这些案例从背景和现状、所用数据、研究方法、结果 分析、展望 5 个方面，分别在数据产品、方法模型和 决策支持上对相关 SDGs 及其指标进行了深入分析总 结，揭示了地球大数据技术和方法对监测评估 SDGs 的应用价值和前景。 联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯在《2019 年可 持续发展目标报告》中指出，需要更深入、更快速和 更雄心勃勃的响应，以推动实现可持续发展目标所需 的社会和经济转型。特别强调更好地利用数据，在利 用科学技术和创新时更加注重数字转型。同时强调， 采取全球行动时，要体现对 SDGs 实现更加智能化的 序05 前言 解决方案。由此可见，在实现 SDGs 的过程中科学技术特别 是数据将扮演更加重要的角色。 SDGs 技术促进机制和中国提出的创新驱动理念高度契 合，都是用科技促进发展。中国和众多发展中国家，尤其 是数据获取和处理、发展指标监测和评估技术能力相对薄 弱的国家，在落实 2030 年议程方面面临较大挑战和能力建 设的紧迫需求。地球大数据可为此作出特有的贡献。 2020 年时值联合国成立 75 周年，联合国开启可持续发 展行动十年。中国将继续与各国一道，积极推动落实 2030 年议程，为如期实现可持续发展目标作出贡献。中国科学 家谨以此报告为 2030 年议程贡献中国力量，并将继续积极 参与全球科学合作和知识共享，推动 SDGs 落实。值此报告 出版之际，谨向郭华东院士领导的 CASEarth 团队以科技创 新积极服务 SDGs 落实所付出的努力表示敬意和谢忱。 中国科学院院长 地球大数据科学工程专项领导小组组长 序06 地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020） 联合国《变革我们的世界：2030 年可持续发展议 程》已通过近 5 年。指标数据的不足仍是当前科学评 估全球落实进展的重要瓶颈。2020 年初突发的新冠肺 炎疫情在全球蔓延对人类社会经济发展的影响，更加 剧了各国实现 SDGs 面临的挑战。 为支撑 SDGs 实现，联合国提出了 SDGs 技术促 进机制，其内涵包括可持续发展目标技术促进机制跨 机构任务组和 10 人组、技术促进可持续发展目标多利 益攸关方协作论坛以及网上平台三部分，旨在通过科 技创新推动 2030 年议程的全球落实。当前，对 SDGs 监测进行数据和方法上的突破，已成为最紧迫、最重 要的任务之一。 作为科技创新的重要方面，地球大数据在支撑可 持续发展目标实现中具有重要作用。地球大数据具备 宏观、动态、客观监测能力，可对包括陆地、海洋、 大气及与人类活动相关的数据进行整合和分析，可以 把大范围区域作为整体进行认知，为可持续发展目标 特别是地球表层与环境、资源密切相关的诸多目标， 提供大尺度、周期变化的丰富信息，供决策支持。 地球大数据服务 SDGs 的主要目标是实现地球大 数据向 SDGs 相关应用信息的转化，构建和集成地球大 数据支持 SDGs 的指标体系，研究各目标间的关联和耦 合，进而为 SDGs 落实提供决策支持。本年度，我们根 据地球大数据的优势和 SDGs 指标体系的特点，遴选出 6 个 SDGs 进行分析。 地球大数据主要通过 3 种方式贡献 6 个 SDGs：一 是数据产品，利用地球大数据为 6 个 SDGs 提供评估数 据的新来源；二是方法模型，基于地球大数据技术和模 型，创立 SDGs 评估新方法；三是决策支持，围绕 SDGs 开展实践案例研究和分析，监测 SDGs 指标实践进展。 2020 年度报告针对 18 个具体目标汇集了 26 个典 型案例，展示了国家、典型地区、区域和全球四个尺 度在数据、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 24 套数据产品、 13 种方法模型和 19 个决策支持。这些分析成果，包括 中国土地退化零增长进展评估和生物多样性保护对策、 中国城镇可持续发展综合评价、中国沼泽湿地空间分 布格局、中国近海生态系统健康评估、全球高分辨率 森林等，表明地球大数据及其相关技术和方法，可以 为深入认识和更为精准地判定这些 SDGs 相关重大问题 提供新的分析工具，在推动科技服务全球可持续发展 方面具有重要意义和实践价值。 本报告得到中科院、外交部、科技部领导和相关 部门的悉心指导，报告形成过程中得到来自发展改革 委、自然资源部、生态环境部、住房城乡建设部、交 通运输部、水利部、农业农村部、卫生健康委、应急 管理部、统计局、林草局相关领导和专家提出的宝贵 意见和建议，团队科研人员付出了辛勤的劳动。值此 报告发布之际，一并表示衷心感谢。 前言 中国科学院院士 地球大数据科学工程专项负责人 联合国可持续发展目标技术促进机制10人组成员07 前言 执行摘要 2020 年是联合国 2030 年可持续发展议程通过的第 5 年。当前可持续发展目标落实进展数据缺失、统计方 法不完善、指标众多且相互关联制约以及本地化问题多 样等问题对于落实目标进展造成一定制约。作为科学技 术创新的重要方面，地球大数据已经成为我们认知地球 的新钥匙和知识发现的新引擎。《地球大数据支撑可持 续发展目标报告（2019）》已经证明地球大数据可以为 可持续发展作出特有贡献。本报告利用地球大数据的优 势和特点，对 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） 六个 SDGs 展开监测评估，展现了在数据产品、方法模 型和决策支持方面所作的重要贡献。 在 SDG 2 零饥饿方面，围绕食物需求和 粮食生产两个方向，聚焦 5 岁以下儿童 生长迟缓率（SDG 2.2.1）和生产性与可 持续性农业比例（SDG 2.4.1）两个指 标，创新多源地球大数据融合技术，开展科学数据生产 和指标评估。重点发展了作物产量潜力估算模型；形成 了 2017 年中国 5 岁以下儿童生长迟缓率已达 SDG 2.2 对 应目标、稻谷和小麦在面积最大主产区实现单产潜力可 使全国产量满足 2030 年预测的消费需求等关键结论；提 出了进一步降低儿童生长迟缓率应当关注的重点区域、 提升粮食潜在可收获面积的水土资源配置方案以及实现 化肥减量化来提升粮食生产可持续性的关键区域等决策 支持建议；展现了地球大数据技术在 SDG 2 指标监测与 评估中的潜力，为推动零饥饿目标实现提供科技支撑。 在 SDG 6 清洁饮水和卫生设施方面，聚 焦水资源、水环境和水生态三个方向， 围绕湖泊水体透明度（SDG 6.3.2）、 用水紧张程度 （ Level of Water Stress, LWS）（ SDG 6.4.2）和涉水生态（SDG 6.6.1）三个指标， 面向区域 - 中国 - 典型地区三个尺度，发展了基于地球 大数据的 SDGs 监测评估方法，并开展了示范应用。生 产了亚非欧大陆 86 个国际重要湿地水体 （2000~2018 年 ）、 中国湖泊水体透明度（2000~2019 年）、中国红树林和 互花米草（2015 年和 2018 年）等空间数据集；重点发 展了大型湖泊水体透明度监测评估方法和耦合冰川模块 的用水紧张程度监测评估模型；得出了中国湖泊水体清 澈程度改善、中国红树林恢复成效显著、中国互花米草 入侵得到有效控制和中国疏勒河流域用水紧张程度加剧 等关键结论。以上这些重要成果，为中国及全球的水环 境监测与治理、水资源优化配置和湿地保护行动提供了 有效决策支持。 在 SDG 11 可持续城市和社区方面 ， 聚焦非正规住区 （ SDG 11.1.1）、 公共交通 （ SDG 11.2.1） 、城镇化 （SDG 11.3.1） 、灾害评估 （ SDG 11.5.1/11.5.2）、公共空间（SDG 11.7.1）共六个指标开 展了基于地球大数据技术支撑的 SDG 11 指标监测与评 估，并在中国省域尺度开展 SDG 11 多指标综合评估。 形成了分性别、年龄段的 2015 和 2018 年精细人口公里 格网数据、1990~2018 年 30 m 分辨率中国 433 个城市不 透水面数据集以及覆盖城市公共交通、 城市化、 城市灾害、 城市环境和城市公共开放空间等中国城市综合评价数据 集。发展了基于深度学习网络模型的城市棚户区和灾害 目标等识别方法，提出经济增长率（EGR）与土地使用 率（LCR）之间的比率（Ratio of Economic Growth Rate to Land Consumption Rate, EGRLCR）新指标 ，扩展了 SDG 11 指标体系。得出了 2015 年以来中国城市公共空 间面积比例持续增加，公共交通人口占比提高 16.28%， 城镇化的协调发展仍面临挑战， 中国减灾防灾能力加强、 自然灾害损失整体显著下降等关键结论。通过省域尺度 SDG 11 多指标综合评估，为中国城市包容、城市安全、 城市土地利用、城市环境等方面监测与评估提供数据支 撑和决策支持，为全球城市可持续发展提供中国方案。 执行摘要08 地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020） 在 SDG 13 气候行动方面，聚焦减少气 候相关灾害损失（SDG 13.1）和气候变 化应对（SDG 13.2）两个具体目标，利 用地球大数据开展了 SDG 13 指标监测 和进展评估。针对气候相关灾害，生产了中国极端高温 热浪频率和强度数据集，发现中国极端高温热浪从 20 世纪 90 年代末以来呈明显上升趋势。针对气候变化应 对，预测了气候变化对中国作物物候的影响，小麦和玉 米开花期和成熟期大概率提前，为气候变化情景下的粮 食安全提供决策支持。 在 SDG 14 水下生物方面，聚焦地球大 数据技术支撑的预防和大幅减少各类海 洋污染（SDG 14.1）、可持续管理和保 护海洋及沿海生态系统（SDG 14.2）两 个具体目标，通过三个案例在中国和典型地区两个空间 尺度，通过时空数据融合和模型模拟等方法，完成了对 中国近海海洋垃圾与微塑料分布变化、典型海湾生态系 统健康以及筏式养殖范围变化等方面动态监测和综合评 估研究工作。研究结果显示，2015 年以来中国近海漂浮 垃圾丰度呈现减少趋势，2016~2019 年间微塑料污染状 况呈现改善趋势；2015 年以来胶州湾、四十里湾和大 亚湾的生态系统健康状态整体表现平稳、良好；江苏、 福建省 2017 至 2020 年筏式养殖面积呈现增长趋势，近 海生态保护红线内面积基本稳定。 在 SDG 15 陆地生物方面，聚焦森林、 土地退化、生物多样性三个方向，围绕 森林比例（SDG 15.1.1）、生物多样性 保 护（ SDG 15.1.2） 、 退化土地比例 （SDG 15.3.1）、及红色名录（SDG 15.5.1）四个指标，面向全 球 - 中国 - 典型地区三个尺度，发展了地球大数据支撑 的指标评价模型和方法，并开展了示范应用。形成了全 球尺度 30 m 森林覆盖（2019）、中国保护动植物受威胁 状态、范围及压力累积空间数据集；发展了综合时空谱 多维特征的森林类型提取与濒危物种空间丰富度模拟方 法体系；提出了中国土地退化零增长（Land Degradation Neutrality, LDN）趋势 2015~2018 年间持续向好（贡献全 球近 1/5），2000 年后黄土高原水土流失与北方沙地沙 漠化形势明显好转等关键结论，实现了全球生物多样性 保护和可持续利用三个分区方案在中国的落地，并结合 “全国重要生态系统保护和修复重大工程”，提出生态 系统保护和修复的对策建议，为 SDG 15 指标动态监测 和评价提供了有力的支撑。09 前言 案例汇总表 对应具体 目标 案例名称 数据产品 方法模型 决策支持 2.2 中国 5 岁以下儿童生长迟缓 变化 中国 5 岁以下儿童生长迟缓率变化 数据集 揭示区域发展趋势差异，提出重点关注区域 2.4 中国耕地可持续集约化利用潜 力评估 中国耕地复种指数及潜力空间分布 数据集 提出中国耕地可持续集约化利用实现路径 中国粮食生产可持续性提升潜 力评估 中国三大主粮作物产量提升潜力及 化肥减量空间数据集 作物产量潜力遥感估算模型 提出产量增加及化肥减量潜力格局，为提升中国 粮食生产可持续性提供决策支持 6.3 中国湖泊水体透明度时空分布 格局 生产了中国湖泊水体透明度时间序 列数据集（2000~2019 年） 创建了一种基于双波段反射率 的湖泊水体透明度监测评估 算法 可为中国及全球水环境监测与治理提供决策支持 6.4 中国西北干旱区疏勒河流域用 水紧张程度评估 创建了一种耦合冰川模块的用 水紧张程度算法 为全球含冰川径流干旱区流域水资源合理分配提 供参考依据 6.6 中国沼泽湿地时空分布 提供中国沼泽湿地数据集 （2015 年） 和红树林、互花米草数据集（2015 年和 2018 年） 集成面向对象与多层决策技术 的中国沼泽湿地、红树林和互 花米草提取算法 为中国履行《关于特别是作为水禽栖息地的国际 重要湿地公约》（简称《湿地公约》）提供决策 依据 国际重要湿地水体动态变化 生产了亚欧非 86 个国际重要湿地 水体分布数据集（2000~2018 年） 为全球国际重要湿地的保护管理提供了决策支持 11.1 中国城市主城区棚户区人口占 比估算 中国 27 个城市 2019 年棚户区矢量 边界及人口占比数据 提出一种基于深度学习语义分 割模型的棚户区提取方法 地球大数据支撑可持续发展目标案例汇总表10 地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020） 对应具体 目标 案例名称 数据产品 方法模型 决策支持 11.2 中国可便利使用公共交通的人 口比例 按年龄、性别分列的 2015、2018 年 1 km 分辨率中国可便利使用公共交 通人口分布数据集 11.3 中国城镇化进程监测与评估 1990~2018 年共 7 期中国 433 个城市 建成区数据集 提出“经济增长率与土地使用 率之间的比率”新评价指标 11.5 中国减少灾害损失及促进脆弱 区可持续发展状况监测 2013~2019 年中国灾害损失评价指标 数据；2009~2019 年玉树地震恢复重 建及可持续发展状况监测产品 展现中国大幅减少各种灾害造成的死亡 / 受 灾人数和直接经济损失，有效推动灾害脆弱 区可持续发展 深圳市风暴潮灾害淹没影响 评估 2016 年风暴潮“妮妲”和 2018 年风 暴潮“山竹”的深圳市 4 km 积水深 度数据集 针对风暴潮灾害，进行数字孪生，对不同强度的 风暴潮进行模拟并评估造成的人口和经济影响 11.7 中国城市开放公共空间面积比例 2015 和 2018 年两期全国城市开放公 共空间面积比例数据集 11.2 11.3 11.5 11.6 11.7 中国省域尺度 SDG11 多指标综 合评价 中国 340 个地级市多指标综合评价 数据集 为中国主要城市可持续性评估提供支持，为中国 区域其他 SDGs 目标的综合评价提供参考 13.1 中国极端高温热浪灾害的强度 和频率 均一化序列气温数据集 多种非平稳模型、参数化和非 参数化方法混合 13.2 气候变化对中国主要作物物候 影响预测 未来气候变化情景下近期中国主要 作物物候集合概率预测数据集 为中国粮食生产应对气候变化提供决策依据 14.1 中国近海海洋垃圾与微塑料分 布变化分析 中国近海海洋垃圾与微塑料分布数 据集 揭示中国近海海洋垃圾与微塑料的污染现状、区 域分布及变化特征，服务典型区海洋垃圾与微塑 料污染防控11 前言 案例汇总表 对应具体 目标 案例名称 数据产品 方法模型 决策支持 14.2 中国近海典型海湾生态系统健 康评估 胶州湾、大亚湾、四十里湾典型海 湾生态环境要素数据集 基于海域生态系统结构、服务 功能的健康评估方法 揭示中国近海典型海湾环境因子对生态系统关 键要素变化贡献，为保护沿海生态系统提供科 学依据 中国近海筏式养殖变化监测 中国沿海重点省份筏式养殖监测数 据集 基于深度学习的海洋筏式养殖 智能提取方法 15.1 全球 / 区域森林覆盖现状 （2019 年） 全球 2019 年森林覆盖数据产品（30 m 分辨率） 全球尺度机器学习森林分类 方法 为全球及重点区域森林状况评估提供依据 中国长江流域森林类型时空 分布 2018 年长江流域森林类型分布数据 集（10 m 分辨率） 提出基于多规则时间序列遥感影 像合成方法与一种综合时空谱多 维特征的森林类型提取框架 中国生物多样性保护和可持续 利用分区 中国生物多样性保护和可持续利用 三个分区数据集 将全球三个分区的方案在中国落地，并结合“全 国重要生态系统保护和修复重大工程”，提供生 态系统保护和修复的对策建议 15.3 中国土地退化零增长跟踪评估 及其全球贡献 全球土地退化 / 恢复数据集 基于 IAEG 指标体系，全球共享数据，实现了中 国土地退化零增长跟踪评估，并客观分析了中国 的全球贡献 黄土高原大规模绿化与水土保 持及黄河泥沙关系 构建了植被覆盖水土保持功效 定量评估模型 明确了黄土高原水土保持功效空间差异，为水土 流失防治提供决策支持 中国北方半干旱区及周边 沙漠化时空动态及治理成 效评估 1975~2015 年长时间序列北方半干旱 区及周边沙漠化动态数据产品 开展了近 40 年中国北方半干旱区及周边沙漠化 发展过程与驱动力评估，为沙漠化防治提供支撑 15.5 中国植物多样性致危因素与保 护对策 中国植物多样性风险分布与保护空 缺分布 发展和完善物种多样性遭受的 威胁压力确定方法 明晰中国植物多样性的保护空缺，建议通过主动 保护策略与恢复管理策略相结合的方式，保护物 种赖以生存的栖息地地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020） 12 2017 年，联合国通过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会员国主 导、自愿采用的初步体系，将定期更新调整。 （1）数据缺失。SDGs 通过 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 实现提供必要的数据支 撑。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，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，将为有效应对上 述问题、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 的一项 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。 2015 年 ，联合国发展峰会通过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（CAS 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 个目标，以年为节点定期发布科学实证的监测结果， 为 SDGs 实现作出实质性贡献。 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，它一方面具有海量、多源、异构、 SDGs落实面临的挑战 地球大数据 绪 论绪论 13 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 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，CASEarth 共享数据总量约 8 PB，并每年以 3 PB 的数据量持续更新。云平台可提 供 1 PF 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）》 针对 6 个可持续发展目标 26 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。 多时相、多尺度、非平稳等大数据的一般性质，同时具 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 作出重要贡献。 中国科学院2018 年启动了“地球大数据科学工程 （CASEarth）”，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，为科学发现、 决策支持、技术创新和知识传播提供支撑（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。 地球大数据支撑SDGs落实14 SDG 2 地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020） SDG 215 SDG 2 SDG 2 零饥饿 零饥饿 SDG 2 背景介绍 ………… 16 主要贡献 ………… 17 案例分析 ………… 18 本章小结 ………… 2716 SDG 2 地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020） SDG 2 零饥饿目标旨在消除饥饿，实现粮食安全， 改善营养状况和促进可持续农业，是保障全球可持续发 展的基础及重要议题。当前，全球粮食产量较 20 世纪 中叶翻了两倍以上（FAO, 2020），营养不足人口比例由 1969 年的36% 下降到2018 年的11%（United Nations, 2019） 。 然而， 近年来饥饿人口数量连续小幅攀升 （FAO, 2019），同时，粮食生产给全球生态环境带来了巨大负 面影响（West et al., 2014），全球粮食系统面临变革。 中国长期将耕地保护作为基本国策，并积极创新农 业技术，粮食产量三十年翻番，谷物自给率始终保持在 95% 以上，实现基本自给（FAO, 2020）。与此同时，中 国食品系统也面临需求剧增、粮食生产生态环境效率有 待提升等问题（Zuo et al., 2018）。 报告依托具有宏观及动态监测能力的地球大数据， 聚焦反映粮食安全供需两端的指标——5 岁以下儿童生 长迟缓率、 生产性与可持续农业比例， 创新指标评估方法， 生成评估所需数据产品，开展指标进展监测，以期展现 地球大数据技术在 SDG 2 指标评估中的潜力，反映中国 在零饥饿目标实现方面的进展，为推动零饥饿目标实现 提供科技支撑。 背景介绍17 SDG 2 SDG 2 零饥饿 围绕反映营养需求满足和粮食生产保障的两个指标， 报告提出了作物产量潜力遥感评估方法模型，生产了开 展指标评估的三套数据产品，形成了促进粮食供需平衡 的三方面决策建议（表 2-1），为地球大数据支持全球 SDG 2 实现提供了技术示范。 表 2-1 案例名称及其主要贡献 指 标 指标层级 案 例 贡 献 2.2.1 5 岁以下儿童发育 迟缓发病率（年龄标准 身高小于世卫组织儿童 生长发育标准中位数 -2 的标准差） Tier I 中国 5 岁以下儿童生长 迟缓变化 数据产品：中国 5 岁以下儿童生长迟缓率变化数据集 决策支持：揭示区域发展趋势差异，提出重点关注区域 2.4.1 从事生产性和可持 续农业的农业地区比例 Tier II 中国耕地可持续集约化 利用潜力评估 数据产品：中国耕地复种指数及潜力空间分布数据集 决策支持：提出中国耕地可持续集约化利用实现路径 中国粮食生产可持续性 提升潜力评估 数据产品：中国三大主粮作物产量提升潜力及化肥减量空 间数据集 方法模型：作物产量潜力遥感估算模型 决策支持：提出产量增加及化肥减量潜力格局，为提升中 国粮食生产可持续性提供决策支持 主要贡献18 SDG 2 地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020） 中国5岁以下儿童生长迟缓变化 2.2 到 2030 年，消除一切形式的营养不良，包括到 2025 年实现 5 岁以下儿童发育迟缓和消瘦问题相关 国际目标，解决青春期少女、孕妇、哺乳期妇女和老年人的营养需求。 对应目标： 案例分析 儿童生长迟缓是衡量儿童长期营养不足的重要指标 之一，全球约 45% 的儿童死亡可归因于营养不足（Black et al., 2013）。中国政府将改善儿童营养状况作为“健康 中国”战略的重要组成部分。本案例依据世界卫生组织 （World Health Organization,WHO）儿童生长发育标准， 监测 2002~2017 年中国 5 岁以下儿童生长迟缓率空间格 局及动态变化， 为制定儿童精准营养干预提供决策依据。 以年龄别身长 / 身高低于 WHO 儿童生长发育标准 中位数的两个标准差判定为儿童生长迟缓，将儿童生 长迟缓率分为 2.5%（非常低）、2.5%~9.9%（低）、 10.0%~19.9%（中）、20.0%~29.9%（高）和≥ 30.0%（非 常高）5 个等级，评估中国 5 岁以下儿童生长迟缓变化。 同时， 从不同省区市、 城乡 （城市 / 农村） 、 性别 （男 / 女） 和年龄组（0 岁 -/1 岁 -/2 岁 -/3 岁 -/4 岁 -）等多个水平 进行呈现，并与 SDG 2.2 对应目标进行比较。采用 2010 年第六次人口普查数据，对不同调查年数据结果进行复 杂抽样加权处理。 ◎ 调查数据，包括中国居民营养与健康状况调查数 据、中国居民慢性病与营养监测数据； ◎ 统计数据，包括中国统计年鉴和卫生统计年鉴所 提供或公开发布的数据。 2002~2017 年 ，中国 5 岁以下儿童生长迟缓率从 18.8% 下降至 4.8% ，达到 SDG 2.2 对应目 标（5.9% ）。 监测期间 ，中国城市 、农村 5 岁以下儿童生长迟缓率分别从 7.8% 和 25.6% 下降至 3.4% 和 5.8% 。农村地区下降明显，城乡差距逐年缩小。 成果亮点 案例背景 所用数据 方法介绍19 SDG 2 SDG 2 零饥饿 2002~2017 年 ，中国 5 岁以下儿童生长迟缓率从 18.8% 降至 4.8%，达到 SDG 2.2 对应目标（5.9%）。分 省来看，2002 年仅有 9 个省区市 5 岁以下儿童生长迟缓 率处于低或非常低的水平（图 2-1）；至 2017 年，31 个 省区市均处于低或非常低的水平。 图 2-1. 2002 年（a）和 2017 年（b）中国分省 5 岁以下儿童生长迟缓率分布 结果与分析 图 2-2. 2002~2017 年中国城乡（a）、性别（b）、年龄（c）5 岁以下儿童生长迟缓率变化20 SDG 2 地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020） 儿童营养状况的改善既是零饥饿目标的关注重点也 是推进健康中国建设的重要组成部分。当前，国际政治 经济形势不确定性增加，蝗灾、新冠肺炎疫情等重大灾 害多发，全球食物供应体系、儿童营养状况改善正经受 冲击。城镇化快速发展带来的大规模城乡人口流动，也 为儿童营养状况带来了不确定性。关注国际形势变化对 全球食物供应链的影响，重点关注贫困农村儿童和城市 流动儿童，是进一步降低儿童生长迟缓率的重要保障。 讨论与展望 国家针对农村地区特别是贫困地区 5 岁以下儿童实 施的儿童营养改善政策及项目的持续推进，极大地提高 了儿童营养状况，缩小了城乡差异。监测期间，中国 5 岁以下儿童生长迟缓率在城乡、性别和年龄分组下均大 幅度降低（图 2-2）。2002~2017 年，中国 5 岁以下儿童 生长迟缓率城乡比由 1 ∶ 3.3 降至 1 ∶ 1.7；至 2017 年， 城市和农村地区均达到 SDG 2.2 对应目标。中国 5 岁以 下儿童生长迟缓率也存在性别和年龄差异，男童略高于 女童，1 岁 - 组和 2