作者简介
郭华东，中国科学院空天信息创新研究院研究员、博士生导师、学术委员会主任。中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士、芬兰科学与人文院外籍院士、发展中国家科学院院士。现任国际数字地球学会名誉主席、联合国可持续发展目标技术促进机制10人组成员、联合国教科文组织国际自然与文化遗产空间技术中心主任、“数字丝路”国际科学计划主席，以及《国际数字地球学报》和《地球大数据》主编等职，曾任国科联国际科技数据委员会主席。主要从事空间地球信息科学研究，在遥感信息机理、雷达对地观测、数字地球科学等方面取得系列成果。现为中国科学院战略性先导专项“地球大数据科学工程”负责人，国家自然科学基金重大项目“月基对地观测研究”负责人。
目录
目录
i 序言
v 前言
ix 执行摘要
第一章 绪论/ 1
第二章 SDG 2零饥饿
背景介绍／8
主要贡献／9
案例分析／10
2.1 碳中和愿景下中国生物质能发展与粮食安全／10
2.2 天空地一体化观测的作物精准生产／16
2.3 2001～2020年中国耕地复种指数时空变化／21
2.4 中国主要作物分布及其时空变化／27
2.5 华北平原灌溉对农业干旱减缓效果评价／31
2.6 高效生态农业模式构建——黄河下游中低产田实践／39
本章小结／45
第三章 SDG 6清洁饮水和卫生设施
背景介绍／48
主要贡献／49
案例分析／51
3.1 中国废水处理能力和废水处理比例变化／51
3.2 中国湖库水体透明度时空动态高分辨遥感监测与评价／59
3.3 中国用水紧张程度时空差异评估／66
3.4 2010～2020年临沧市用水效率评估／75
3.5 中国水资源综合管理评估／83
3.6 2000～2020年中国自然和人工水体变化／88
3.7 2010～2020年中国沼泽湿地时空动态／93
3.8 中国国际重要湿地环境健康状况／98
本章小结／105
第四章 SDG 11可持续城市和社区
背景介绍／108
主要贡献／109
案例分析／111
4.1 2010～2020年中国城市居民住房负担评估／111
4.2 中国可便利使用公共交通的人口比例／116
4.3 中国城市土地利用效率综合评估和变化预测／121
4.4 中国城市建筑高度空间分布制图／127
4.5 红河哈尼梯田世界文化景观遗产核心区地表覆被对极端干旱的响应及其气候韧性／132
4.6 2010～2020年中国地市级自然灾害总体损失年际变化／139
4.7 中国城市建成用地的绿地空间变化／144
4.8 中国主要城市景观的社区尺度变化与可持续发展指标／150
4.9 2015～2020年中国城市SDG 11多指标综合评价／155
本章小结／161
第五章 SDG 13气候行动
背景介绍／166
主要贡献／167
案例分析／168
5.1 2010～2020年中国沙尘天气年际变化／168
5.2 2000～2020年中国旱灾对玉米减产的风险评估／172
5.3 中国涝渍害时空分布及其变化／177
5.4 中国大气中温室气体浓度时空变化／182
5.5 气候变化对中国森林净生态系统生产力的影响／186
5.6 中国饮食模式转变对可持续发展目标的影响／190
本章小结／195
第六章 SDG 14水下生物
背景介绍／198
主要贡献／199
案例分析／201
6.1 近海微塑料源解析——以胶州湾为例／201
6.2 黄海大型藻藻华监测和预警／205
6.3 中国近海生态系统健康情景模拟研究／210
6.4 中国海岸带海平面上升淹没风险评估／215
6.5 中国红树林时空动态监测／222
6.6 大河控制性影响下的陆架海低氧和酸化过程及其与藻华的关系：以长江口为例／228
6.7 2000～2020年中国大陆海岸线变迁及围填海／234
6.8 中国滨海养殖池动态变化／240
6.9 中国近海筏式养殖动态监测／245
本章小结／250
第七章 SDG 15陆地生物
背景介绍／254
主要贡献／255
案例分析／257
7.1 中国生态系统及其质量动态变化评估／257
7.2 中国草地生态系统保护现状及空缺／261
7.3 珍稀濒危植物精细空间分布大数据模拟／265
7.4 青藏高原东北部冻融荒漠化监测／269
7.5 黄河下游及毗邻滨海地区2015～2020年土壤盐渍化时空变化／274
7.6 青藏高原少数民族聚居地的生物多样性保护价值／278
7.7 越冬白鹤栖息地时空分布动态监测／284
本章小结／288
第八章 SDGs多指标交叉
背景介绍／292
主要贡献／295
案例分析／296
8.1 华北地区水—粮食—生态安全多目标协同与权衡／296
8.2 海南省经济发展与碳减排协同与权衡／302
8.3 新安江流域生态补偿及其多指标协同效用研究／309
8.4 多SDGs约束下的中国土地利用情景模拟与分析／314
8.5 面向多SDGs的黑河流域水—粮食—生态安全与反弹效应分析／319
8.6 中西部资源型城市可持续发展研究／324
8.7 时序遥感视角下的云南金沙江流域人居环境时空分布特征／330
本章小结／340
第九章 总结与展望／343
主要参考文献／348
缩略词／367
内容摘要
第一章 绪论
为如期实现联合国“2030年可持续发展议程”所提出的17个SDGs，2020年1月，联合国正式发起可持续发展目标“十年计划”行动，呼吁加速采取可持续解决方案来应对目前所有重大挑战。然而，突发的新冠肺炎疫情对联合国“2030年可持续发展议程”的全球实现产生了严重影响。新冠肺炎疫情加剧了全球粮食系统脆弱性，2020年面临饥饿的人口数量比2019年增加约1.18亿人，增幅达18%，且突发性粮食不安全状况飙升至5年来的*高水平；过去一个世纪，全球用水量的增速是人口增速的两倍多，而根据联合国相关估计，到2030年，全球淡水资源将面临40%的短缺，暴发水资源危机的可能性极大；在新冠肺炎疫情暴发之前，城市的贫民窟居住人数就已经在不断增加，空气污染日益严重，公共开放空间极小，公共交通便利性有限，而疫情进一步暴露并加大了城市的脆弱性；主要温室气体在大气中的浓度持续增加，2015～2020年是有记录以来*热的6年，气候变化使得多项SDGs 的实现变得更加困难；海洋不断受到污染、变暖和酸化的威胁，这些问题正在扰乱海洋生态体系；毁林和森林退化、生物多样性持续丧失和生态系统持续退化正在对人类福祉和生存产生深远影响，全球未能实现2020年遏制生物多样性丧失的目标（UnitedNations，2021a，2021b）。
联合国在《2021年可持续发展目标报告》（Sustainable Development Goals Report 2021）中指出，全球需要共同努力，支持由联合国“2030年可持续发展议程”指导的复苏，而监测和评估数据的获取和可用性是实现更好复苏能力的关键因素之一。多年来，支撑SDGs监测与评估的数据显著增加，然而，在数据的空间覆盖和及时性方面，仍然存在重大缺口。联合国可持续发展指标数据库（UN SDG Indicators Database）显示，仅有少数几个可持续发展目标的数据覆盖超过了80%的国家，且对于大部分目标而言，数据存在严重的时间滞后的问题（United Nations，2021c）。以上数据缺口对实时监测各目标进展及评估区域间差异造成了阻碍。
数据创新是解决上述缺口、加速实现SDGs 的关键，而创新的一个重要领域是地理空间信息和统计信息的融合。通过卫星、无人机、地面传感器等获取的对地观测数据，不仅可以作为官方统计和调查数据的补充，其与传统数据结合，还可以创造更及时、空间代表性更强的高质量信息。以对地观测数据为基础、具有空间属性的地球大数据一方面具有海量、多源、异构、多时相、多尺度、非平稳等大数据的一般性质，另一方面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（Guo，2017；Guo et al.，2016）。
地球大数据可促进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，从而为实现SDGs 作出重要贡献。地球大数据科学的主要技术体系包括：地球大数据泛在感知；地球大数据可信共享；地球大数据多元融合；地球大数据孪生及复杂过程模拟；地球大数据智能认知（图1.1）。利用地球大数据支撑SDGs 监测与评估具有独*优势：一是数据来源多样，相互验证，使SDGs 监测结果更透明、可重复；二是赋予SDGs 指标空间差异信息、动态变化信息，进而有利于决策者通过空间信息发现发展不平衡和薄弱环节、补齐短板，并通过时间动态变化明确变化趋势和政策效果。
图1.1 地球大数据科学的主要技术体系
自2018年开始，中国科学院（Chinese Academy of Sciences，CAS）在利用地球大数据支撑SDGs 实现方面开展了诸多实践。依托中国科学院战略性先导科技专项“地球大数据科学工程”（Big Earth Data Science Engineering Program，CASEarth）建立了地球大数据共享服务平台、地球大数据云服务基础设施，从SDG 数据源、SDG 数据管理、SDG 计算与分析等方面为SDGs 指标监测与评估提供支撑（图1.2）。截至2021年12月31日，CASEarth共享数据总量约11PB，并每年以3PB 的数据量持续更新，累计174个国家和地区的超过41万独立IP 用户访问，总浏览量超过6600万次。
在17个可持续发展目标中，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（SDG15）是与表征地球表层环境、资源密切相关的目标，地球大数据在这些目标的监测与评估中可发挥重要作用。针对上述目标，《地球大数据支撑可持续发展目标报告：中国篇》进一步遴选了能充分发挥地球大数据优势的指标开展监测。2019年、2020年中国科学院发布的两期《地球大数据支撑可持续发展目标报告》中，收录了SDGs 监测与评估新方法、新产品和决策支撑案例。
图1.2 地球大数据支撑SDGs 路线图
《地球大数据支撑可持续发展目标报告（2021）：中国篇》专注于新方法和新指标的探索、可持续发展进程的跟踪评估，以及多指标交叉研究的理论与实践，针对27个具体目标汇集
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