地球大数据支撑可持续发展目标报告

前言

2030 年可持续发展议程从经济、社会和环境三个维度描绘了全球可持续发展的宏伟蓝图。但数据缺失、发展不均衡、目标间相互制约等问题也对可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）落实提出重大挑战。同时，气候变化影响加剧，新冠肺炎疫情延宕反复，地区紧张局势加剧，大幅增加了议程实施和实现的难度。2021 年，习近平主席在第 76 届联合国大会上提出全球发展倡议，以加快落实 2030 年可持续发展议程，推动实现更加强劲、绿色、健康的发展。

联合国《2021 年可持续发展目标报告》明确指出，数据是重建和加快 SDGs 实现的资源，获取和掌握及时和高质量的数据比以往任何时候都更加重要。为此，联合国秘书长提出了《数据战略》，推动获得更为相关、更好分类和更加及时的数据，以跟踪、预测和加速落实可持续发展目标进展，使我们能够将数据和信息转化为洞察力，转变和优化发展决策过程。

随着全球范围内数字化进程加快，数据的国际可比性和可用性有所改善，但可持续发展目标数据的地理覆盖面与及时性在各个领域仍然存在差距，亟需创新方法来填补这些空白。集地球科学、信息科学和空间科技等交叉融合的地球大数据技术，具有宏观、动态监测能力，能大大提高数据获取能力，为 SDGs 实现提供重要支撑。

2020 年 9 月 22 日，习近平主席在第 75 届联合国大会宣布中国将设立可持续发展大数据国际研究中心（CBAS）。2021 年 9 月 6 日，CBAS 正式成立，这是全球首个以大数据服务联合国 2030 年可持续发展议程的国际科研机构。成立一年来，中心通过研建可持续发展大数据平台系统、发射并运行可持续发展科学卫星（SDGSAT-1）、开展地球大数据服务可持续发展目标的技术方法研究，面向全球提供服务 SDG 指标监测和评估的数据、信息和服务，为联合国 2030 年议程的实施作出积极贡献。

2019~2021 年，中国科学院连续三年牵头编制《地球大数据支撑可持续发展目标报告》，累积贡献 64 个监测评估与示范研究案例，包括 53 套数据产品、33 种方法模型和 42 个决策支持，展示了中国利用地球大数据技术支持全球和区域可持续发展议程的探索与实践。

2022 年度《地球大数据支撑可持续发展目标报告》继续围绕零饥饿、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、陆地生物等六个可持续发展目标和多指标间的相互关联、权衡协调作用深入开展研究。同时，拓展经济适用的清洁能源（SDG 7）目标，并针对不同区域类型特点，开展了 SDGs 区域综合示范研究。在此基础上，持续关注中国生态环境变化，在四年案例成果基础上集成创新，对 56 个环境类指标进行综合评估，监测中国可持续发展目标进展。

本报告组织科研院所、高校等 40 多家单位 170 余名科研人员进行撰写工作，汇聚了可持续发展大数据领域的最新研究成果。中国科学院领导和机关给予了大力支持，编写组同志们付出了艰辛劳动，在此一并表示衷心感谢。

郭华东

可持续发展大数据国际研究中心主任

联合国可持续发展目标技术促进机制 10 人组成员

（2018~2021）

本报告利用地球大数据的优势和特点，围绕 SDG 2零饥饿、SDG 6 清洁饮水和卫生设施、SDG 7 经济适用的清洁能源、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 陆地生物七个可持续发展目标的 25 个具体目标及 SDG 多指标交叉与综合，形成 42 个研究案例，从数据产品、方法模型和决策支持三方面，展示了全球、区域、国家和典型地区四个尺度的 SDG 指标监测和评估成果，为决策部门提供科学参考，是大数据支撑 SDGs 落实的创新性实践。

零饥饿

在 SDG 2 零饥饿方面，聚焦提高农业生产力和可持续粮食生产两个主题，在全球尺度，研制了 2020 年全球 30 m 分辨率耕地复种指数分布产品；在中国尺度，研制了中国农业耕层土壤碳密度时空变化和中国种植业县域碳排放数据产品；在典型地区尺度，研发了盐碱地识别算法与分级模型，实现了东北黑土盐碱地集中区近35 年土壤盐渍化程度监测。基于以上数据分析发现，2020 年全球约 85.2% 的耕地为单季种植模式，如能将实际复种水平提升到潜在水平有望增加 2.3 亿 t 粮食产量，相当于当前全球粮食总产量的 6.4%。中国东北黑土区西部（世界三大苏打盐碱地之一）通过“盐碱地植被修复工程”、“吉林西部重大工程”等系列工程，盐碱地面积自 2000 年以来减少了 63.3%，促进了粮食增产。2015~2020 年，中国农田耕层土壤有机碳增加了 3.4%；近 10年中国单位农业产值碳排放强度呈下降趋势，江淮地区、江汉平原和四川盆地单位面积碳排放量较高。

清洁饮水和卫生设施

在 SDG 6 清洁饮水和卫生设施方面，围绕改善水环境、提高用水效率、水资源综合管理和水生态系统变化四个主题，综合站点观测、统计调查和遥感监测等多源数据，开展了中国省级尺度 SDG 6 目标进展监测与评估，研究发现，中国地下水环境改善显著，农业用水效率显著提高，总体用水紧张程度呈下降趋势，水资源管理工具优化提升明显，水库水面积呈增加趋势，地下水储量减少速率呈下降趋势。但从省级行政区域的角度，受不同地区自然地理条件、资源禀赋、以及经济发展水平的影响，各项指标的实现情况存在显著的空间差异。经济发达地区多面临水环境和水生态方面的挑战，经济欠发达地区的用水效率则普遍偏低。研究成果有助于摸清中国各省级行政区落实 SDG 6 进程、明确问题与差距，以及制定和改进实现 SDG 6 目标的加速策略。

经济适用的清洁能源

在 SDG 7 经济适用的清洁能源方面，聚焦电力供应、可再生能源和国际能源合作三个主题，在全球尺度，研制了全球建筑通电状况遥感监测数据产品；在中国尺度，研制了中国光伏电站遥感监测数据集、中国能源国际合作项目对发展中国家 SDG 7 影响数据集和中国太阳能利用国际培训统计数据集，调查了中国可再生能源发展现状，评估了中国在可再生能源和国际能源合作等三个指标的进展。基于以上数据分析发现，2020 年全球通电建筑面积较 2014 年增加显著，通电建筑面积占比提高近 2 个百分点；中国绿色低碳能源转型进展显著，2021 年，中国可再生能源装机和发电量分别是 2015 年的 2.12 倍和 1.79 倍；中国能源国际合作帮助发展中国家实现 SDG 7 目标，增加了 80 个国家的人均用电量，中国太阳能国际培训受培训国家（地区）已达 133 个。

可持续城市和社区

在 SDG 11 可持续城市和社区方面，聚焦城镇化进程监测与评估、世界遗产保护、城市灾害与应对、城市绿色空间以及社区尺度 SDG 11 指标综合监测五个主题，在中国尺度，研制了地级市 SDG 11.5 监测指标数据集、中国社区功能分类数据产品，实现 SDG 11 四个指标的计算和评估；在全球尺度，研制了全球典型城市建成区数据集、世界遗产边界矢量数据、全球极端天气气候灾害损失数据集、全球绿度变化趋势数据集。基于以上数据分析发现，2000~2020 年全球城镇化协调发展总体向好；2015~2020 年，世界文化遗产地土地覆盖变化普遍小于 1%，保护态势总体良好；《仙台框架》的实施在全球和中国均取得一定成效；中国以全球 19% 的城市建成区面积贡献了全球 28% 的城市显著变绿区域，中国城市增绿受益人口占全球受益总人口约 47%；中国SDG 11.1、SDG 11.2、SDG 11.3 实现情况在社区尺度上总体向好。

气候行动

在 SDG 13 气候行动方面，聚焦灾害监测与减灾行动、气候变化长期预警、全球陆 / 洋碳汇估算、气候变化教育四个主题，在中国尺度，研制了土壤水分含量、防灾减灾政策数据产品，调查了气候变化教育现状，实现SDG 13气候行动四个指标的计算和评估；在全球尺度，研制了高温热浪分布、海洋热量 / 盐度数据集、全球陆地 / 大洋碳汇系列数据产品。基于以上数据分析发现，中国耕地在 2021 年夏秋季节遭受了较为严重的涝渍害，但通过科学田间管理并未影响粮食产量；中国及其省级政府通过颁布系列政策已经建立起较为完善的减灾体系；中国气候变化教育体系相对完善，仍需加强课程设计与实践活动。全球陆地不断升温，高温热浪频率和强度增加，海洋热含量也在不断增加，盐度差异、垂向层结有加剧分化的趋势；全球陆地、大洋的碳汇近 20 年来有明显增加的趋势。

水下生物

在 SDG 14 水下生物方面，聚焦减少海洋 污 染、 保 护 海 洋 生 态 系 统、 保 护 沿海 区 域 三 个 主 题， 在 中 国 尺 度， 研 制了 1978~2019 年中国东部近海营养盐浓度分布、2016 年和 2020 年中国滨海滩涂空间分布、2010~2020 年中国近海湿地台风防护价值、2010~2020 年中国沿海退围还海和退围还湿动态监测等数据产品，提出了绿潮生物量多源遥感反演模型；在区域尺度，提出了三维珊瑚礁白化热环境计算模型方法，研发了中国 -东盟海域珊瑚礁白化热环境预警系统。基于以上产品、模型和系统应用分析发现，近十余年中国近海营养盐浓度显著降低，其中陆源氮、磷入海量的减少是中国近海溶解无机氮和溶解无机磷浓度降低的主要原因；中国的近海湿地在抵御台风减少灾害损失方面发挥了显著作用，近海湿地所提供的台风防护总价值在不断上升；珊瑚礁白化热环境预警系统可以为区域内国家及时了解珊瑚礁所面临的白化环境、制定珊瑚礁保护措施提供有力科技支撑；2010~2020 年中国沿海退围还海、退围还湿的速度持续增加，围填海管控和治理取得了显著成效。

陆地生物

在 SDG 15 陆地生物方面，聚焦防治荒漠化与土地退化、保护山区生态系统及外来入侵物种防控管理三个主题，在中国尺度，开展了荒漠化治理碳汇效应评估、东北黑土退化现状与风险评估、山地生物多样性保护状况评估及外来入侵物种风险评估；在全球尺度，研制了全球沙丘（地）空间分布产品，开发了大数据支持“非洲绿色长城”建设在线工具。提供了覆盖 11 个泛非绿色长城机构成员国高分辨率土地生产力动态产品和 26 项荒漠化防治关键技术，为非洲绿色长城建设提供了重要支持。基于以上数据与分析发现，中国土地退化治理成效显著，荒漠化治理碳汇效应明显；中国山地生态系统受保护比例较高，空间布局正在进一步优化；主要外来入侵物种防控效果显著，并形成了具有推广价值的防控技术体系。

多指标交叉与综合

在 SDG 多指标交叉与综合方面，聚焦SDG 多指标交叉与 SDGs 区域综合评估两个主题，在中国省级尺度，开展了 SDG 多指标协同与权衡关系分析，发现过去 20 年，中国省级行政区 SDG 多指标协同与权衡关系具有显著的时空差异，大部分地区 SDG 6 和SDG 15 更容易受到其他目标的权衡作用；中国各省份有约 27% 的权衡关系指标对转变为协同关系，另外有约 18% 的权衡关系指标对得到缓解。在中国典型省市开展 SDGs 区域综合评估，发现 2015 年以来，海南省生态文明建设取得较大进步，其中 SDG 15 得分较高，SDG 2 和 SDG 11 提升显著；云南省临沧市评价的 70个 SDG 指标中有 81% 已取得进展或有望实现目标；广西壮族自治区桂林市的生态旅游资源可持续发展指数由2010 年的 0.46 提高到 2020 年的 0.71；广东省深圳市陆地生态系统总值年均增长率为 2.29%。相关研究可为中国不同特色区域科学确立优先发展目标、缓解发展中存在的 SDG 指标权衡问题、优化可持续发展路径提供决策参考。

绪 论

联合国 2030 年可持续发展议程中的 17 个可持续发展 目 标（Sustainable Development Goals, SDGs）构建了实现全球可持续发展的框架体系，成为世界各国的战略要务和行动目标。

当前，2030 年议程进程近半，但气候变化和新冠肺炎疫情等使各国落实议程受到巨大冲击，个别目标的全球进展甚至面临倒退，需要加快实施进程才能在 2030 年实现各目标。

2021 年，全球约十分之一人口受饥饿影响；由于缺乏有关河流、湖泊和地下水的水质数据，全球超过 30 亿人处于疾病感染的风险之中；全球仍有 7.33 亿人用不上电；城市成为了新冠肺炎疫情的重灾区；全球温室气体浓度、海平面上升、海洋热量和海洋酸化等四项关键气候变化指标在 2021年创下新纪录；日益加剧的海洋酸化、富营养化和塑料污染危及数十亿人的生计；全球持续森林砍伐、土地和生态系统退化、生物多样性丧失对人类生存和可持续发展构成重大威胁（UN, 2022; Sachs et al., 2022）。

科学、技术和创新将为应对上述重大挑战作出贡献，其中提高 SDG 监测与评估的数据能力，以支撑国家和地方尺度的评估，并指导精准施策是重要途径之一。

联合国《2022 年可持续发展目标报告》指出，疫情推迟了世界范围内新的国家统计计划的制定，全球指标数据在地域覆盖、及时性等方面仍存在巨大差距（UN,2022）。

同时，目前的指标数据多为粗粒度的统计数值，时间分辨率多为“年”，空间分辨率多为“国家”，无法根据地理位置、人口分布、环境差异等进行有效分解，因此难以充分评估 SDG 进展区域差异并识别落后群体，从而很难有效支撑各级地方政府决策。

根据经济合作与发展组织预测，若地方政府无法有效参与，169 个 SDG具体目标中的 105 个将难以实现（OECD, 2020）。这些具体目标中，更多的是对时空变化敏感的环境类具体目标。

作为数字技术的核心组成，大数据已成为当今社会数字化转型的重要引擎之一。地球大数据是大数据重要组成部分，其以对地观测与地理空间数据为主体，具有更易获取、更新更及时、结果更客观、分辨率更高等优势，能够突破统计数据行政区域的约束，涵盖不同时空尺度与地理位置信息，更精准评估 SDG 指标进展并及时发现问题。

地球大数据分析自然与人类社会系统间复杂的交互作用和协同演进发展过程，将有助于 SDGs 的整体理解和全面实现。中国科学院基于地球大数据科学与技术，充分发挥多学科优势，面向零饥饿、清洁饮水和卫生设施、经济适用的清洁能源、可持续城市和社区、气候行动、水下生物、陆地生物等与地表环境和人类活动密切相关的可持续发展目标，汇聚了卫星遥感影像、地理空间数据、媒体网络数据、统计信息等地球大数据，研发了大数据处理与分析关键技术及方法，并在云计算环境下实现了全球公共数据产品的研制和多尺度 SDG 指标的监测与评估，以及多指标权衡 - 协同效应分析等创新工作，形成了诸多亮点成果，为 SDG 进展评估、SDG 多学科研究以及多层级 SDG 决策提供了数据支持、方法借鉴和科学参考（图 1-1）。

自 2019 年起连续三年发布的《地球大数据支撑可持续发展目标报告》（以下简称《报告》），在数据产品方面，一方面为直接填补 SDG 指标监测数据缺失提供了高质量数据产品，如中国 5 岁以下儿童生长迟缓率变化数据集等；同时，也为更深入理解指标进展和驱动因素提供了补充性背景与分析数据，如全球土地利用分类长时间序列数据产品等。

在方法模型方面，为更及时、更精细评估与预测 SDG 指标提供了新方法，如全球耕地种植强度高精度反演模型、全球城市不透水面快速提取方法等。在决策支持方面，为提升指标的全球协同与可比性、应对跨国界可持续发展问题提供了科学实证，如中国土地退化零增长跟踪评估及其全球贡献、国际重要湿地水体动态变化评估等。

2022 年，在气候变化背景下，《报告》增加了地球大数据对“SDG 7：经济适用的清洁能源”的分析与评估，同时，探索性开展了气候变化与粮食生产交互作用、荒漠化治理的碳汇效应、全球变暖下的海洋物理环境变化等特色专题研究。

基于 2019~2022 年《报告》数据集，以联合国可持续发展目标官方描述、联合国机构及相关国际组织设定的 2030 年量化目标等作为参考标准，《报告》评估了 2010~2021 年中国在 56 个环境类可持续发展指标（UNEP, 2021a）进展情况（图 1-2）。

研究形成的关于中国可持续发展目标落实进展的部分定量结论，是基于大数据处理与分析关键技术及创新方法应用的探索性成果。结果显示，2010~2015 年间，不断改善的指标有38 个，恶化的指标有 5 个。而在 2016~2021 年间，不断改善的指标有 42 个。在 2015 年，已接近或实现 2030目标的指标有 10 个，到 2021 年，这一数字上升到 26 个。在所有评估的指标中，中国在防灾减灾、饮用水安全、可再生能源、道路交通、森林保护方面表现突出，在温室气体排放、生物多样性保护方面还有待加强。

综上所述，截止到 2021 年，中国环境类指标相比于 2015 年（议程起始年）整体大幅改善，在 2030 年议程实施接近中期之际，在评估的中国 56 个指标中，已有近一半的环境类指标提前实现目标，为 2030 年整体实现可持续发展目标奠定了良好的基础。中国高度重视可持续发展理念与经验分享，致力推动平衡、协调、开放、包容的全球发展新阶段。

2021年 9 月，中国国家主席习近平提出全球发展倡议，呼吁围绕落实 2030 年议程，全面推进减贫、粮食安全、气候变化和绿色发展、数字互联互通等领域合作，与世界各国一起，努力实现不让任何一个人掉队的目标。

2022年 6 月，全球发展高层对话会发表主席声明，就支持全球发展发布了成果清单，包括“开展可持续发展卫星星座计划，研制并分享可持续发展目标监测数据与信息”等，这将为推动全球 SDG 协同观测、数据共享与应用合作、加快落实 2030 年议程作出重要贡献。

同时，随着 2030 年议程中期评估临近，联合国将开启 SDG 全球指标框架全面审查与调整，在当前指标监测数据缺失仍未彻底解决的情况下，适当增加易获取、全球可比的大数据指标，将有效改善 SDG 监测与评估现状，切实支撑全球可持续发展决策。

文琳编辑

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