为可持续发展提供中国数据
——访可持续发展大数据国际研究中心主任、中国科学院院士郭华东

来源:中央纪委国家监委网站发布时间:2021-11-09 14:30
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中央纪委国家监委网站 张驰  视频制作 蔡艺芃 张锐 荆培轩

11月5日上午10时19分,太原卫星发射中心,伴着巨大的轰鸣声,“可持续发展科学卫星1号”(SDGSAT-1)随长征六号运载火箭发射升空,顺利进入预定轨道,发射取得圆满成功。这是可持续发展大数据国际研究中心规划的首发星,也是国际上首颗专门服务联合国2030年可持续发展议程的科学卫星。

9月6日,可持续发展大数据国际研究中心在北京成立,这个依托中国科学院科研基础而成立的国际机构肩负重任——去年9月,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上庄严承诺,中国将设立可持续发展大数据国际研究中心,支持落实联合国2030年可持续发展议程(以下简称“2030年议程”)。

作为全球首个以大数据服务2030年议程的国际科研机构,该中心的发展定位和建设目标是什么?大数据对可持续发展有何裨益?如何利用现有大数据资源和技术实力为世界提供中国智慧和作出中国贡献?中心主任、中国科学院院士郭华东向记者谈了他的见解。

肩负五大使命,提供公共数据产品助推《2030年可持续发展议程》落地

问:可持续发展大数据国际研究中心的出发点、发展定位和建设目标是什么?

郭华东:2015年9月,第七十届联合国大会通过《2030年可持续发展议程》,提出17个可持续发展目标。统计发现,这些目标可以分为三类:一类有数据有方法,一类有方法没有数据,还有一类没有数据也没有方法,而没有数据是不可能实现可持续发展目标的。于是,联合国提出了可持续发展技术促进机制,用包括数据在内的科技创新对这些目标进行测量、监测和评估,这与我们国家创新驱动发展战略的理念高度吻合,也就是用科技创新来助推发展目标的实现。

在这样的背景之下,可持续发展大数据国际研究中心应运而生,目标是把它建设成科学研究中心、数据信息服务与技术创新中心和全球可持续发展高端智库。作为设立在中国的一个国际机构,它服务于我国,也服务于联合国相关机构和各成员国,特别是“一带一路”发展中国家,通过提供全方位公共数据产品,助推2030年议程落实落地。为此,我们提出中心近期建设5大使命,即研发和建设可持续发展大数据平台、开展可持续发展指标监测与评估科学研究、研制和运行可持续发展科学卫星、建设科技创新促进可持续发展智库、提供面向发展中国家的教育和培训,为推动人类可持续发展、构建人类命运共同体作出应有的贡献。

问:大数据在可持续发展、生态环境保护等方面可以发挥什么作用?

郭华东:大数据是重要的国家战略资源。合理利用大数据,对各类数据开展长期观测,能有效监测环境变化,为颁布可持续发展政策和采取相应措施提供数据支撑。比如,2020年联合国生物多样性大会就非常关注全球生物多样性的发展和破坏情况,而如何评判这些情况就要用数据说话。

中心目前在做的工作之一是全球土地退化监测,经分析发现,中国在2018年的土地净恢复面积全球占比18.24%,贡献量位居世界第一。这说明我国在此领域作出了重要贡献,可以为世界提供防治荒漠化与应对干旱的中国思路和中国方法。

数据还可以预测未来。例如,通过卫星数据可以分析出,我国西北部地区出现了暖湿化趋势,一些高原地区变得利于植被生长了。这些数据结果提醒我们注意到很多以前没想到的问题,还能够根据目前的变化速度,对未来的发展做出推演。

研制“可持续发展大数据平台系统”,发射SDGSAT-1,为世界提供中国数据和中国智慧

问:可持续发展大数据国际研究中心的主要数据来源是什么,重点研究哪些内容?

郭华东:大数据无所不包,比如公安大数据、教育大数据等等。我们在国际上首次提出了“地球大数据”概念,其数据主要来源有三方面:一是卫星数据,将研制的仪器放在卫星上,由于卫星沿着地球轨道24小时不间断运行,能够持续获取地球表面和次地表数据信息。二是野外测量数据,由专门队伍在野外提取各类样品进行分析实验得到数据。三是每年的政府公报中包含的大气、海洋、陆地、森林等环境数据。我们侧重于对17个可持续发展目标中零饥饿、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个目标进行研究,会重点搜集、抓取与这些目标相关的数据。

问:中心拥有哪些独特的数据资源和技术?刚刚发射成功的SDGSAT-1有哪些“特长”?

郭华东:人们可以根据需求对数据进行组织、分析、存储、处理、建模并应用于实际。从这个意义上来讲,谁能把数据处理得更好,让数据发挥更大的作用,把数据的潜力释放出来,谁就走到了大数据技术的前列。

目前,中心正在建设地球大数据基础设施、学科驱动平台和服务政府的决策支持系统。为此,我们研制了“可持续发展大数据平台系统”,集数据计算、分析、展示、共享为一体,融合了超级计算、大数据云、数据存储、高速网络四大子系统,系统整合了基础地理、遥感、地面监测、社会统计等数据,具备每秒1000万亿次的双精度浮点超级计算能力,50PB数据存储能力,10000 CPU核心云计算能力,目前已汇聚10PB数据量。系统自2019年1月上线以来,已有174个国家和地区超过36万独立IP用户访问,浏览量超过6333万次,为全球提供了中国数据和中国智慧。

我们还研制了微光载荷、热红外传感器、多谱段成像仪等可安装在卫星上的仪器来监测可持续发展目标的不同指标,SDGSAT-1就搭载了这3种载荷,能够24小时全天候监测,为表征人类活动与地球环境交互作用的可持续发展指标提供研究数据。其中,微光传感器能够利用夜晚的灯光观测夜间人类活动,从而判断人类活动的活跃度,灯光越亮,证明这个地方经济发展水平越高。中心研制的热红外传感器基于工厂排污对热特别敏感这一原理,用红外线监测工厂的热源排放,从而为环境保护提供数据遵循。多谱段成像仪适合海岸带、近海环境探测,能够捕捉近海的人类活动和环境污染情况。

2021年是中国恢复联合国合法席位50周年,发射SDGSAT-1是系列纪念活动之一,凸显了中国在科技领域为落实2030年议程的努力和贡献。它是世界上第一颗可持续发展卫星,这只是一个开始,我们准备搭建可持续发展卫星群,期望通过向世界共享数据资源,为缩减全球可持续发展不平衡和区域间的数字鸿沟献出一份力量。

数据合作实现共赢,体现与全球携手应对气候变化的大国担当

问:中心如何在向全球提供中国智慧的同时,与国外同行加强合作?

郭华东:中心面向全球提供公共产品,与国外同行加强数据和技术上的交流也是我们的使命。中心成立之时举办了2021年可持续发展大数据国际论坛,为国内外各界同行搭建高层次交流平台,为落实2030年议程提供有力科技支撑。

可持续发展目标的监测需要多种数据,仅仅依靠一种卫星数据、一国数据是完全不够用的,需要联合起来综合研究,从而实现共赢。目前,中心在亚洲、欧洲、非洲和北美洲设立了8个研究中心,与当地展开合作,我们可以向他们提供比较先进的空间卫星数据和技术,当地也可以给我们提供需要的数据。在这个意义上讲,数据合作是其中一个关键环节,也是我们未来将持续加强的一个方面。

此外,我们还将为发展中国家提供包括卫星技术在内的大数据教育和培训服务,帮助他们提高大数据技术应用水平。这既可以推动中国技术走出去,也能够帮助其他发展中国家更好应对环境问题。

问:我国庄严承诺,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。您认为大数据将如何帮助我国实现碳达峰、碳中和目标?

郭华东:二氧化碳排放量是评判生态环境好坏的一个重要数值标准,我国提出的碳达峰、碳中和目标,是我国积极应对气候变化的战略抉择,也是基于科学论证的主动承诺,意味着将完成碳排放强度全球最大降幅,用全球历史上最短的时间实现从碳达峰到碳中和。目前,我们中心围绕碳达峰、碳中和目标,正开展碳专项工作,专门探测我国碳元素和碳排放数据。我们将对这些数据进行分析,形成报告,为政府的相关决策提供数据参考。

这项工作也与17个可持续发展目标中“气候行动”这一目标密切相关。目前,全球已有超过120个国家和地区提出了碳中和目标。因此,中国的做法也能够为世界提供有意义的参考,体现了我国与世界各国一道,携手应对气候变化等全球性问题的大国担当。

 


全球首颗可持续发展卫星成功发射

精细刻画人类活动痕迹

中央纪委国家监委网站 张驰 黄秋霞

距离火箭发射塔约30分钟车程的发射指挥大厅内,可持续发展大数据国际研究中心主任、中国科学院院士、SDGSAT-1首席科学家郭华东目睹红色的火云腾空而起,难掩激动心情:“卫星是获得可持续发展数据的主要来源之一,经过3年的努力,我们终于有了新的数据获取手段。”

SDGSAT-1是全球首颗专门服务2030年议程的科学卫星,也是可持续发展大数据国际研究中心规划的首发星。

“2030年议程提出17项可持续发展目标,由169项具体目标和230多个指标构成。有效的数据资源和公共数据产品是监测和评价各个可持续发展目标的基础,但目前存在数据缺失、指标体系研究不足、发展不平衡等问题。”郭华东介绍,SDGSAT-1在轨运行后,能够获取丰富的地球大数据资源,其数据产品将向全球共享,为全球监测、评估和科学研究可持续发展目标提供中国数据。

为了实现这一目标,SDGSAT-1有哪些“过人之处”?郭华东告诉记者,卫星搭载了热红外、微光和多谱段成像仪3种载荷,可实现全天时、多载荷协同观测,覆盖幅宽达300公里,11天即可实现全球覆盖。“SDGSAT-1热红外载荷的分辨率高达30米,微光载荷具备10米分辨率,都属全球领先水平。微光载荷可观测夜晚月光和灯光等微光条件下地表环境要素探测,与热红外载荷协同,能准确反映人类活动。”

卫星还拥有月球定标、黑体变温定标、LED灯定标、一字飞行定标等星上和场地定标模式,保证了精确定量探测的需求,从而对人类活动痕迹进行精细刻画,为表征人与自然交互作用的指标研究提供支撑。“比如,要监测‘一带一路’沿线国家超大城市的发展状况,需定量探测城市发展的速度、人居格局、能源消耗等指标,卫星可以满足数据对高分辨率、定量反演参数的要求。”郭华东说。

“成功发射只是一个开始,11月8日,卫星经过三亚观测站时,将发回第一幅图像。图像质量如何?我们能否将图像和数据转化为有用的信息,实现科学发现?这都是我关注的问题。”发射当日下午3时,刚从发射基地返回北京的郭华东马不停蹄投入到会议中,研讨卫星的下一步工作。“17个可持续发展目标涉及经济、社会、环境等要素的相互作用,要实现长期和宏观监测,一颗卫星是不够的。2030年议程已进入‘10年行动期’,未来,我们希望在SDGSAT-1的基础上研制系列可持续发展卫星或卫星星座群,为实现可持续发展目标提供长期的数据支持。”