郭華東 肖 函中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所 北京 100094

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“一帶一路”的空間觀測與“數(shù)字絲路”構(gòu)建*

編者按 2016年5月16日，由中科院地學(xué)部聯(lián)合我國相關(guān)部委和國際學(xué)術(shù)組織共同主辦、中科院遙感與數(shù)字地球所承辦的“一帶一路空間認(rèn)知國際會議”將在北京舉辦。本次會議是面向“一帶一路”相關(guān)國家和地區(qū)召開的首次對地觀測領(lǐng)域的高水平國際會議。藉會議召開之際，本刊特推出“空間科技助力‘一帶一路’建設(shè)”專題，探討如何利用空間技術(shù)宏觀、快速、準(zhǔn)確獲取數(shù)據(jù)等優(yōu)勢，構(gòu)建基于空間觀測的“數(shù)字絲路”，助力“一帶一路”建設(shè)和發(fā)展。本專題由郭華東院士指導(dǎo)推進。

郭華東 肖 函
中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所 北京 100094

摘要“一帶一路”是我國提出的突破性、全局性重大戰(zhàn)略和國際倡議，其包括 65 個國家，44 億人口，具有范圍廣、周期長、領(lǐng)域?qū)?、時空域等特點。文章立足于分析空間對地觀測技術(shù)優(yōu)勢和能力，在面臨的環(huán)境、資源、能源、災(zāi)害以及全球變化等區(qū)域和全球挑戰(zhàn)背景下，研究空間科技支撐 “一帶一路”可持續(xù)發(fā)展的能力和作用。在此基礎(chǔ)上，提出構(gòu)建基于空間觀測的“數(shù)字絲路”設(shè)想，以為“一帶一路”提供空間數(shù)據(jù)、環(huán)境信息與決策支持，促進我國與沿線國家的科技及全方位合作，以“數(shù)字絲路”服務(wù)“一帶一路”世紀(jì)工程建設(shè)。

關(guān)鍵詞“一帶一路”，空間觀測，科學(xué)認(rèn)知，“數(shù)字絲路”，可持續(xù)發(fā)展

DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2016.05.006

*資助項目：中科院學(xué)部咨詢項目“絲綢之路經(jīng)濟帶資源環(huán)境格局與發(fā)展?jié)摿臻g認(rèn)知”

修改稿收到日期：2016年4 月24日

2013 年習(xí)近平主席提出建設(shè)“絲綢之路經(jīng)濟帶”和“21 世紀(jì)海上絲綢之路”的倡議（簡稱“一帶一路”）［1］?！耙粠б宦贰笔?1世紀(jì)我國實行改革開放的重大舉措，是我國建國以來最大的國際合作計劃，是我國與沿線國家共同發(fā)展的宏偉藍(lán)圖。

“一帶一路”涉及 65 個國家、44 億人口［2］，時空域上具有范圍廣、周期長、領(lǐng)域?qū)挼忍攸c，是一項長期、復(fù)雜而艱巨的系統(tǒng)工程，其推進實施面臨諸多不容忽視的風(fēng)險，也面臨環(huán)境、資源、災(zāi)害等系列問題的挑戰(zhàn)。應(yīng)對這些挑戰(zhàn)和風(fēng)險尚缺乏必要的科學(xué)認(rèn)知，需要對資源、環(huán)境宏觀格局與發(fā)展?jié)摿目茖W(xué)層面進行總體認(rèn)知與科學(xué)評估，對可能遭遇的風(fēng)險給予分析與預(yù)警。

空間觀測技術(shù)具有的宏觀、快速、準(zhǔn)確、客觀獲取數(shù)據(jù)的特點和能力使其在應(yīng)對上述挑戰(zhàn)與問題上具有巨大的優(yōu)勢［3-5］?！耙粠б宦贰苯ㄔO(shè)需要空間觀測先行，對全球變化背景下的資源環(huán)境宏觀格局從空間觀測角度進行科學(xué)分析，快速客觀地為國家規(guī)劃與建設(shè)“一帶一路”提供宏觀、前期戰(zhàn)略科學(xué)咨詢，為“一帶一路”沿線國家提供空間數(shù)據(jù)、環(huán)境現(xiàn)狀信息支持，有效促進我國與沿線國家的科技及全方位合作。

1 我國空間對地觀測技術(shù)發(fā)展

空間對地觀測在國際上已有 50 余年的發(fā)展歷程，從單領(lǐng)域調(diào)查逐漸轉(zhuǎn)向服務(wù)于人類社會發(fā)展的多種重大需求轉(zhuǎn)變，并向構(gòu)建體系化的全球觀測系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。根據(jù)國際衛(wèi)星對地觀測委員會（CEOS）的全球衛(wèi)星任務(wù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，1962 年至今，全球共發(fā)射 330 多顆對地觀測衛(wèi)星，涵蓋對大氣、海洋、陸地等地球系統(tǒng)的全面觀測［6］。截至 2015 年底，中國共發(fā)射對地觀測衛(wèi)星 60 顆［7］，已初步建成自主知識產(chǎn)權(quán)的空間對地觀測體系，步入空間對地觀測大國行列。

1.1 中國對地觀測衛(wèi)星體系健康發(fā)展

40 多年來，中國已逐步形成了氣象系列衛(wèi)星、海洋系列衛(wèi)星、資源系列衛(wèi)星、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座、高分辨率對地觀測系統(tǒng)和“北斗”導(dǎo)航系列衛(wèi)星等各具特色的對地觀測衛(wèi)星體系（圖 1）。氣象衛(wèi)星觀測系統(tǒng)已穩(wěn)定運行，并被世界氣象組織列入全球?qū)Φ赜^測業(yè)務(wù)衛(wèi)星序列，作為全球地球綜合觀測系統(tǒng)的重要成員，成為中國獲取全球資料和滿足區(qū)域災(zāi)害性天氣和環(huán)境監(jiān)測、氣象服務(wù)和地球系統(tǒng)科學(xué)研究的重要工具。國家部署發(fā)展了海洋水色、海洋動力和海洋雷達 3 個衛(wèi)星系列，已發(fā)射完成 2顆海洋水色衛(wèi)星（HY-1A/ B）和 1 顆海洋動力環(huán)境（HY-2A）衛(wèi)星，初步建立了我國的海洋衛(wèi)星監(jiān)測體系［8,9］。資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)和環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)在我國農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、國土資源、城市規(guī)劃、環(huán)境保護、災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用。隨著高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項的啟動和實施，我國空間信息與應(yīng)用技術(shù)快速發(fā)展，自主創(chuàng)新能力顯著提升。根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球組網(wǎng)建設(shè)計劃，2018 年將率先為“一帶一路”國家提供基本服務(wù)，2020 年形成全球服務(wù)能力，建成國際一流的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)前，在軌民用運行衛(wèi)星 39 顆。根據(jù)規(guī)劃，不久的將來將有近百顆各類衛(wèi)星上天，可為國民經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展發(fā)揮巨大作用。

1.2 中國具有接收國內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)的強大能力

中國采用國內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)共用的策略。中國遙感衛(wèi)星地面站是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，也是國際資源衛(wèi)星地面站網(wǎng)成員，是世界上接收與處理衛(wèi)星數(shù)量最多的機構(gòu)之一（圖 2）。2015 年，地面站成功完成 SPOT-6/7、RADARSAT-2、LANDSAT-8、PLEIADES-1A/1B、HJ-1A/1B/1C、ZY-02C、ZY-03、SJ-9A/9B、GF-1/2、CBERS-04、DAMPE 等 17 顆衛(wèi)星總計 19 300 條軌道的數(shù)據(jù)接收任務(wù)，平均每天接收 42 條軌道，數(shù)據(jù)接收成功率達 99.4%。所有衛(wèi)星數(shù)據(jù)均已實現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)傳輸。各接收站接收的衛(wèi)星數(shù)據(jù)從接收結(jié)束到通過網(wǎng)絡(luò)傳送至北京總部，均可在 20 分鐘內(nèi)完成，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸成功率達 100%。

圖 1 中國對地觀測衛(wèi)星發(fā)展路線圖

地面站建有密云、喀什、三亞、昆明（2016 年部署完成）4 個衛(wèi)星接收站，2015 年已部署啟動北極站建設(shè)。建成陸地觀測衛(wèi)星全國數(shù)據(jù)接收站網(wǎng)，目前 3 站網(wǎng)（密云、喀什、三亞）系統(tǒng)接收范圍形成了覆蓋全國及周邊國家和地區(qū)（亞洲 70% 范圍）的衛(wèi)星數(shù)據(jù)實時獲取能力。未來 5 站網(wǎng)將基本覆蓋“一帶一路”，形成宏觀認(rèn)知“一帶一路”空間信息的技術(shù)條件保障。

圖 2 中國遙感衛(wèi)星地面站

我國是國際對地觀測組織（GEO）成員國。國際對地觀測組織目標(biāo)是發(fā)展一個全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)的綜合地球觀測系統(tǒng)（GEOSS），提供對地觀測衛(wèi)星共享數(shù)據(jù)和產(chǎn)品。國際對地觀測組織也為我國謀劃未來對地觀測發(fā)展提供了廣闊的視野和國際平臺，可為共同應(yīng)對和破解全球變化生存環(huán)境問題和全球資源能源安全、糧食安全、重大自然災(zāi)害等問題，提供衛(wèi)星數(shù)據(jù)保障。

2 基于空間對地觀測技術(shù)認(rèn)識“一帶一路”

人類已經(jīng)能夠利用空間對地觀測技術(shù)獲取地球大氣、海洋和陸地的高精度、高時空數(shù)據(jù)，可重復(fù)觀測頻率、空間分辨率、觀測模式、觀測角度等不斷升級［10］。伴隨著 20 世紀(jì)末“數(shù)字地球”概念的問世，更促進了對地觀測技術(shù)的研究和應(yīng)用從區(qū)域性、領(lǐng)域性向綜合性、全球化方向轉(zhuǎn)變。從地球空間觀測角度，對“一帶一路”宏觀問題提出如下認(rèn)識。

2.1 “絲綢之路經(jīng)濟帶”空間跨度大、資源環(huán)境格局復(fù)雜，發(fā)展?jié)摿υu估需求急迫

“絲綢之路經(jīng)濟帶”東連亞太經(jīng)濟圈，西接歐洲經(jīng)濟圈，中間是中亞的經(jīng)濟凹地。中亞國家地處干旱、半干旱地區(qū)，水資源嚴(yán)重缺乏，荒漠化問題突出，全球變暖引發(fā)湖泊萎縮、冰川積雪加速消融、植被退化等一系列問題，加之不合理的人類活動，社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展正面臨嚴(yán)重威脅。中亞五國和中東國家對于生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測與未來影響、全球變化的區(qū)域響應(yīng)、水資源變化、礦產(chǎn)資源潛力等非常關(guān)注，這些都需要借助空間對地觀測技術(shù)做出回答?？傮w上來看，中亞和中東地區(qū)對地觀測能力較弱、應(yīng)用研究水平較低，對利用空間信息技術(shù)進行資源環(huán)境調(diào)查與評估具有迫切需求。

2.2 水資源格局空間認(rèn)知及與糧食安全相互作用規(guī)律與機制亟待研究

糧食安全與水資源不足問題是“一帶一路”沿線各國面臨的共性問題。隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展和全球氣候變化影響，人增地減水缺的矛盾越來越突出，而緩解這一矛盾的重要舉措即是構(gòu)建與水資源稟賦相適應(yīng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。水資源稟賦決定農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模，農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模過大又影響水資源安全，二者之間相互制約。中國糧食生產(chǎn)量和進口量均居全球第一。中國有技術(shù)和經(jīng)驗參與幫助沿線國家解決糧食安全問題，也有解決自己糧食問題的需求。應(yīng)科學(xué)診斷“一帶一路”各流域人類可持續(xù)發(fā)展的可以消耗的水資源量，掌握流域水資源潛力與時空格局；從空間認(rèn)知的角度，結(jié)合沿線各國發(fā)展目標(biāo)，通過情景分析，明確可耗水量約束下的流域農(nóng)業(yè)規(guī)模與適宜的作物種植結(jié)構(gòu)。

2.3 為沿線國家提供重大自然災(zāi)害空間觀測減災(zāi)服務(wù)和支持

利用天空地觀測網(wǎng)絡(luò)，分析災(zāi)害影響因素和災(zāi)害風(fēng)險機理，確定“一帶一路”開發(fā)的安全區(qū)域，為重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等提供空間觀測災(zāi)害本底數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，圍繞重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，研究跨區(qū)域多地貌單元的空間監(jiān)測及災(zāi)害風(fēng)險空間信息評估方法，為重大工程災(zāi)害防治提供空間減災(zāi)能力支持；構(gòu)建“‘一帶一路’地質(zhì)災(zāi)害危險性評價系統(tǒng)”，搭建空間減災(zāi)信息共享與技術(shù)轉(zhuǎn)移平臺，提升沿線合作國家的空間減災(zāi)技術(shù)共享和應(yīng)用能力；構(gòu)建“一帶一路”空間減災(zāi)系統(tǒng)，根據(jù)不同國情和雙、多邊關(guān)系制定相應(yīng)戰(zhàn)略，加強面向“一帶一路”沿線的空間減災(zāi)能力的建設(shè)。

2.4 “一帶一路”自然與文化遺產(chǎn)地的觀測與保護和健康診斷

“絲綢之路：起始段和天山廊道的路網(wǎng)項目”成功入選《世界遺產(chǎn)名錄》，這是“陸上絲綢之路”的一部分，是中國和哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦共有的一段。遺產(chǎn)區(qū)空間跨度約 5 000 公里，總面積 42 680 公頃，遺產(chǎn)區(qū)和緩沖區(qū)總面積 234 464 公頃。 “一帶一路”沿線分布著近 80% 的世界文化遺產(chǎn)，在全球化趨勢迅猛發(fā)展之際，以“一帶一路”為代表的文明交往正以前所未有的規(guī)模和速度將人類活動和社會發(fā)展串聯(lián)在一起?？舍槍Α耙粠б宦贰毖鼐€國家氣候、地理、人文區(qū)域帶的差異，聯(lián)合開展遺產(chǎn)空間觀測方法適用性及關(guān)鍵技術(shù)研究，因地制宜地規(guī)劃和設(shè)計遺產(chǎn)地所在區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施體系；以高科技為動力，增加文化遺產(chǎn)旅游運營中的技術(shù)含量，建立基于信息技術(shù)的旅游新業(yè)態(tài)，為旅游主業(yè)轉(zhuǎn)型提供有力支持的科技發(fā)展戰(zhàn)略。

2.5 空間技術(shù)在海岸帶環(huán)境格局研究中能發(fā)揮重要作用

重點針對“海上絲綢之路”沿線國家海岸帶地區(qū)生態(tài)與環(huán)境的多樣性與脆弱性，系統(tǒng)開展海岸帶生態(tài)與環(huán)境空間觀測信息的獲取、處理與分析的科學(xué)研究；基于多源空間觀測信息，研究“海上絲路”沿線各國海岸帶生態(tài)與環(huán)境對全球變化背景響應(yīng)的異同，研究沿線各國不同層次的經(jīng)濟和社會發(fā)展對海岸帶生態(tài)與環(huán)境的影響差異；以空間觀測為主，其他多種方式協(xié)同，進行海岸帶生態(tài)保持、環(huán)境保護與管理政策的科學(xué)認(rèn)知，以期提高“海上絲路”沿線國家對海岸帶的科學(xué)利用與開發(fā)。

3 “絲綢之路經(jīng)濟帶”發(fā)展的幾點建議

中科院學(xué)部于 2014 年設(shè)立 “絲綢之路經(jīng)濟帶資源環(huán)境格局與發(fā)展?jié)摿臻g認(rèn)知” 咨詢研究項目。依托空間對地觀測技術(shù)，就影響區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵要素——農(nóng)業(yè)及水資源格局、礦產(chǎn)資源與能源合作、城鎮(zhèn)化與交通布局、生態(tài)環(huán)境格局與全球變化適應(yīng)、文化遺產(chǎn)保護與文明融合、空間信息通訊技術(shù)和區(qū)域國際合作等進行了多專題調(diào)研、分析，在綜合研究基礎(chǔ)上，提出如下幾點認(rèn)識與建議。

3.1 跨越“胡煥庸線”，打造西部新經(jīng)濟模式

“胡煥庸線”（簡稱“胡線”）在一定的自然和社會條件下形成，反映了我國人口空間分布和土地利用狀況的格局。基于遙感技術(shù)對 “胡線” 進行 30 年來連續(xù)動態(tài)監(jiān)測并結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析表明，“胡線”兩側(cè)人口密度差在局部上正在變化。以變化較大的“胡線”中部的甘肅中南部、寧夏為例，“胡線”兩側(cè)的人口密度變化率逐漸接近。但從總體上看，自1935 年“胡線”提出以來的 80 年間，人口密度突變分界線兩側(cè)人口比重?zé)o論直線或曲線，在線的西北部整體人口占全國人口比重雖有變化（在3%—4%間），但是變化不大。說明傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟破不了“胡線”，只有新經(jīng)濟模式才有“胡線”發(fā)生重大改變，西部發(fā)展必須走科技創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展之路。

對于跨越我國東、中、西部的“絲綢之路經(jīng)濟帶”，其不同段的新型城鎮(zhèn)化需要個別規(guī)劃與建設(shè)。特別是在西部，要規(guī)劃、建設(shè)與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)及人文環(huán)境相協(xié)調(diào)，與土地資源、人口分布相適應(yīng)的城市，不宜聚（高樓擁擠、林立）、大（城市過大、超過環(huán)境承載）、密（人口過密），從而形成良好的生態(tài)與生活工作環(huán)境以吸引各方人才，打造獨具特色的干旱區(qū)新型城鎮(zhèn)，形成干旱區(qū)新經(jīng)濟發(fā)展模式，增強區(qū)域的輻射能力，突破“胡線”的束縛。

3.2 建立與水資源稟賦及生態(tài)環(huán)境相適應(yīng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

30 年衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測表明，受全球環(huán)境變化與人類活動的影響，“絲綢之路經(jīng)濟帶”的中西部地區(qū)水資源與生態(tài)環(huán)境問題有加重的趨勢。特別在干旱與半干旱的中亞與我國西部地區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱、水資源匱乏。生態(tài)環(huán)境一旦破壞，將發(fā)生不可逆的災(zāi)難。目前，耕地面積的持續(xù)擴張，特別是灌溉農(nóng)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，導(dǎo)致水資源消耗過大，超越流域水資源承載能力，亦是產(chǎn)生水資源危機與生態(tài)危機的重要原因之一。

對此，在保障糧食安全的前提下，我國西部地區(qū)，特別是在新疆，要盡快壓縮傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、控制耕地擴張、調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、大力減少耗水量。以流域為單元，明晰流域可耗水量，劃定水資源“紅線”，確定流域的最大農(nóng)業(yè)灌溉規(guī)模；利用現(xiàn)代生物與材料技術(shù)，大力加強現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種栽培技術(shù)與節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣與應(yīng)用；利用信息技術(shù)武裝精細(xì)農(nóng)業(yè)，提高單位耗水的糧食產(chǎn)量。

3.3 構(gòu)建“一軸兩翼四核五段”的“絲路”旅游經(jīng)濟帶

目前，新型旅游方式助推產(chǎn)業(yè)升級方興未艾，高科技助力旅游產(chǎn)業(yè)正不斷顯現(xiàn)，為旅游主業(yè)轉(zhuǎn)型提供有力的科技戰(zhàn)略支持?！敖z綢之路”擁有巨大的文化遺產(chǎn)，沿線資源環(huán)境豐富，滿足多樣的新型旅游方式，也為使用現(xiàn)代科技對“絲綢之路”實施“保護性開發(fā)”提供了條件。因此，要充分利用新歐亞大陸橋在“絲綢之路經(jīng)濟帶”中的旅游經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)布局方面的作用，打造沿線旅游新產(chǎn)業(yè)、帶動新經(jīng)濟。通過系統(tǒng)分析，提出了“一軸兩翼四核五段”的“絲綢之路經(jīng)濟帶”旅游格局。

構(gòu)建“一軸兩翼四核五段”格局下的“中國-中亞絲綢之路旅游經(jīng)濟帶”，著力打造產(chǎn)（文化旅游與文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)）、教（實用技術(shù)培訓(xùn)與“絲路”精神教育）、研（“絲路”經(jīng)濟新產(chǎn)業(yè)與新學(xué)科的研究）一體的新經(jīng)濟利益共同體，率先實現(xiàn)數(shù)字旅游、虛擬旅游、科技旅游，使之成為西向開放戰(zhàn)略的重點之一。

利用現(xiàn)代科技開發(fā)新能源也是一條可選之路。應(yīng)充分利用中國與中亞五國的時間差，發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)；發(fā)展風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)，建設(shè)分布式綜合能源支柱基地，增強可再生能源設(shè)備制造業(yè)，形成與主系統(tǒng)配套的循環(huán)經(jīng)濟。

4 構(gòu)建基于空間觀測的“數(shù)字絲路”

作為利用海量、多分辨率、多時相、多類型對地觀測數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)及其分析算法和模型構(gòu)建的信息地球，正成為人類深入認(rèn)識地球、理解地球，進而合理開發(fā)和利用人類賴以生存的地球資源和促進全球環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要科技領(lǐng)域。構(gòu)建基于空間觀測技術(shù)研究“一帶一路”的“數(shù)字絲路”，是數(shù)字地球的一個新方向（圖 3）。利用不同對地觀測和相關(guān)數(shù)據(jù)，建設(shè)空間大數(shù)據(jù)共享平臺，與國際組織和國際計劃結(jié)合，開展 6 個領(lǐng)域的研究，形成“一帶一路空間信息系統(tǒng)與科學(xué)模式”。

圖 3 “數(shù)字絲路”框架

“數(shù)字絲路”基于天基、空基、地基的多源海量數(shù)據(jù)并利用模擬手段來認(rèn)識“一帶一路”?！皵?shù)字絲路”是一個巨型的數(shù)據(jù)、信息系統(tǒng)，匯聚與表征了與地球和空間相關(guān)的數(shù)據(jù)與信息；“數(shù)字絲路”是一個數(shù)字化的虛擬系統(tǒng)，可以對復(fù)雜地學(xué)過程與社會經(jīng)濟現(xiàn)象進行可重構(gòu)的系統(tǒng)仿真與決策支持。“數(shù)字絲路”中的以下兩點尤為重要。

4.1 “一帶一路”空間大數(shù)據(jù)

（1）建設(shè)“一帶一路”空間大數(shù)據(jù)中心。建立天空地一體化的空間數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)，以及以我國衛(wèi)星數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，匯聚國際其他空間組織提供的觀測數(shù)據(jù)資源，結(jié)合“絲路”環(huán)境資源管理、文化旅游所涉及到的其他類型數(shù)據(jù)的收集和融合應(yīng)用，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供強大的、可持續(xù)的空間數(shù)據(jù)設(shè)施。（2）建立空間大數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)。包括區(qū)域空間數(shù)據(jù)資源目錄、區(qū)域空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)倉庫和區(qū)域空間數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)代理機制等基礎(chǔ)性設(shè)施，可以構(gòu)建以中國三亞為中心的東盟區(qū)域綜合地球觀測數(shù)據(jù)共享設(shè)施和以中國喀什為中心的中亞區(qū)域綜合地球觀測數(shù)據(jù)共享設(shè)施。（3）建立空間大數(shù)據(jù)密集計算平臺。以中國三亞為基地建立集中式的大型云計算設(shè)施，利用云計算、數(shù)據(jù)密集計算和資源虛擬化技術(shù)構(gòu)建區(qū)域觀測大數(shù)據(jù)設(shè)施，提供集空間信息存儲、處理計算、分析設(shè)施一體化的云端應(yīng)用服務(wù)，實現(xiàn)信息資源的動態(tài)調(diào)配和按需服務(wù)。

4.2 “數(shù)字絲路”應(yīng)用領(lǐng)域

（1）生態(tài)環(huán)境動態(tài)分析。研究該地區(qū)生態(tài)環(huán)境要素的時空演進格局和影響區(qū)域生態(tài)格局的驅(qū)動因素，評估生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的承載能力和區(qū)域脆弱性與適宜性及其對區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的影響。（2）重大自然災(zāi)害風(fēng)險綜合研究。開展災(zāi)害特征要素空間觀測研究，揭示自然災(zāi)害在該區(qū)域的時空分布規(guī)律，建立和發(fā)展基于空間觀測數(shù)據(jù)的災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警與評估模型。（3）水資源時空格局與安全性。研究該區(qū)域流域水資源的時空分布格局特征以及變化驅(qū)動機制，研究該區(qū)域水資源的承載力及應(yīng)對干旱、洪澇等災(zāi)害的能力，分析水資源與社會經(jīng)濟發(fā)展間的相互作用規(guī)律與機制。（4）城鎮(zhèn)化與自然文化遺產(chǎn)地監(jiān)測。開展過去綠洲與城鎮(zhèn)遺跡組合以及古河流、古湖泊與周邊遺址組合的空間考古研究，揭示歷史時期城鎮(zhèn)聚址興衰對古環(huán)境變化的響應(yīng)，分析城鎮(zhèn)資源環(huán)境承載力與發(fā)展?jié)摿?。?）典型海域與海岸帶環(huán)境變化。分析海岸帶環(huán)境要素時空變化規(guī)律，開展海岸線變化、近海岸土地利用與覆蓋變化、港口和港口城市發(fā)展進程等應(yīng)對研究。（6）農(nóng)情監(jiān)測與糧食安全。建設(shè)基于“互聯(lián)網(wǎng)”+的“一帶一路”農(nóng)情遙感速報系統(tǒng)，監(jiān)測該地區(qū)的耕作活動、農(nóng)業(yè)氣象、大宗作物生長形勢與產(chǎn)量信息。

5 結(jié)語

“一帶一路”是我國面對世界發(fā)展新格局制定的一個具有突破性、全局性、長遠(yuǎn)性的國家戰(zhàn)略和實現(xiàn)中國夢的重大布局。在這項雄偉的建設(shè)工程中，空間對地觀測技術(shù)可以發(fā)揮重要的作用，特別是在全局宏觀分析、長周期動態(tài)監(jiān)測中更具有獨特優(yōu)勢，其產(chǎn)出可為國家和國際合作者提供先期科學(xué)支持。構(gòu)建基于空間觀測的“數(shù)字絲路”，不僅可形成“一帶一路”信息的重大基礎(chǔ)設(shè)施，更可為“一帶一路”決策者和參與者提供決策支持，對保障“一帶一路”的建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

致謝：本文引用了中科院學(xué)部咨詢項目“絲綢之路經(jīng)濟帶資源環(huán)境格局與發(fā)展?jié)摿臻g認(rèn)知”部分內(nèi)容，感謝“絲路”項目組研究人員、特別是吳炳方、王心源、李新武、劉潔、陳方、李國慶、張增祥、劉亞嵐、王世新等的支持與貢獻。

參考文獻

1 國家發(fā)展改革委, 外交部, 商務(wù)部. 推動共建絲綢之路經(jīng)濟帶和 21 世紀(jì)海上絲綢之路的愿景與行動. 北京: 外交出版社, 2015.

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10 郭華東, 王長林. 數(shù)字地球: 十五年發(fā)展與前瞻. 中國科學(xué)院院刊, 2013, 28（z1）: 59-66.

郭華東 中科院院士、發(fā)展中國家科學(xué)院院士、國際歐亞科學(xué)院院士。中科院遙感與數(shù)字地球所研究員，博士生導(dǎo)師。現(xiàn)擔(dān)任國際數(shù)字地球?qū)W會（ISDE）主席及ISDE中國國家委員會主席、國科聯(lián)（ICSU）國際科技數(shù)據(jù)委員會（CODATA）前主席、災(zāi)害風(fēng)險綜合研究計劃（IRDR）科學(xué)委員會委員及IRDR中國委員會主席、《國際數(shù)字地球?qū)W報》主編等職。主要從事遙感科學(xué)與應(yīng)用研究，在遙感信息機理、雷達對地觀測、數(shù)字地球科學(xué)等方面取得系列成果。發(fā)表論文 400 余篇，出版專著和主編著作 16 部，獲國家和省部級科技獎勵 13 項。E-mail: hdguo@radi.ac.cn

Guo Huadong Professor of the Institute of Remote Sensing and Digital Earth （RADI）, Chinese Academy of Sciences （CAS）, an Academician of CAS, a Fellow of the World Academy of Sciences for the Advancement of Science in Developing Countries （TWAS）, and an Academician of the International Eurasian Academy of Sciences （IEAS）. He presently serves as President of the International Society for Digital Earth （ISDE）, Past-President of the ICSU Committee on Data for Science and Technology （CODATA）, Science Committee Member of the Integrated Research on Disaster Risk （IRDR） programme co-sponsored by ICSU, ISSC, and UNISDR, Editor-in-Chief of the International Journal of Digital Earth, and Chairman of the Chinese National Committee for ISDE and China Committee for IRDR. He specializes in the remote sensing science and its applications, and has conducted ground-breaking research on the information mechanisms of remote sensing, radar for Earth observation, and Digital Earth science. Prof. Guo has published more than 400 papers and 16 books, and is the principal awardee of 13 national and CAS prizes. E-mail: hdguo@radi.ac.cn

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專題：空間科技助力“一帶一路”建設(shè)Earth Observation for the Belt and Road

Earth Observation for the Belt-Road and Digital Belt-Road Initiative

Guo Huadong Xiao Han
（Institute of Remote Sensing and Digital Earth, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China）

AbstractThe Belt and Road initiative, involving 65 countries with a total population of 4.4 billion, is not only a major national strategy but also an international initiative characterized by wide ranges, long-term, and diverse fields. In the context of the regional and global challenges of sustainable development brought by environment protection, resources, energy, hazard risks, and global change, this study aims to explore how space-based Earth observation technology can support to deal with those challenges by examining the advantages and capability of this technology. And then the establishment of a Digital Silk Road based on the spatial observation is further proposed, which will promote the S&T and overall cooperation between China and the other related countries by providing spatial data, environmental information, and decision support. Digital Silk Road will definitely serve and contribute to the construction of the centurial project, One Belt and One Road.

Keywordsthe Belt and Road, Earth observation, scientific cognition, Digital Silk Road, sustainable development