“一帶一路”的空間觀測(cè)與“數(shù)字絲路”構(gòu)建*

郭華東 肖 函中國(guó)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(cè)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(guó)相關(guān)部委和國(guó)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(guó)際會(huì)議”將在北京舉辦。本次會(huì)議是面向“一帶一路”相關(guān)國(guó)家和地區(qū)召開(kāi)的首次對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域的高水平國(guó)際會(huì)議。藉會(huì)議召開(kāi)之際，本刊特推出“空間科技助力‘一帶一路’建設(shè)”專(zhuān)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(shì)，構(gòu)建基于空間觀測(cè)的“數(shù)字絲路”，助力“一帶一路”建設(shè)和發(fā)展。本專(zhuān)題由郭華東院士指導(dǎo)推進(jìn)。

郭華東 肖 函
中國(guó)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(guó)提出的突破性、全局性重大戰(zhàn)略和國(guó)際倡議，其包括 65 個(gè)國(guó)家，44 億人口，具有范圍廣、周期長(zhǎng)、領(lǐng)域?qū)挕r(shí)空域等特點(diǎn)。文章立足于分析空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)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(cè)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(jìn)我國(guó)與沿線國(guó)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(cè)，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(xiàng)目：中科院學(xué)部咨詢(xún)項(xiàng)目“絲綢之路經(jīng)濟(jì)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(jì)帶”和“21 世紀(jì)海上絲綢之路”的倡議（簡(jiǎn)稱(chēng)“一帶一路”）［1］?！耙粠б宦贰笔?1世紀(jì)我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放的重大舉措，是我國(guó)建國(guó)以來(lái)最大的國(guó)際合作計(jì)劃，是我國(guó)與沿線國(guó)家共同發(fā)展的宏偉藍(lán)圖。

“一帶一路”涉及 65 個(gè)國(guó)家、44 億人口［2］，時(shí)空域上具有范圍廣、周期長(zhǎng)、領(lǐng)域?qū)挼忍攸c(diǎn)，是一項(xiàng)長(zhǎng)期、復(fù)雜而艱巨的系統(tǒng)工程，其推進(jìn)實(shí)施面臨諸多不容忽視的風(fēng)險(xiǎn)，也面臨環(huán)境、資源、災(zāi)害等系列問(wèn)題的挑戰(zhàn)。應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)尚缺乏必要的科學(xué)認(rèn)知，需要對(duì)資源、環(huán)境宏觀格局與發(fā)展?jié)摿目茖W(xué)層面進(jìn)行總體認(rèn)知與科學(xué)評(píng)估，對(duì)可能遭遇的風(fēng)險(xiǎn)給予分析與預(yù)警。

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

1 我國(guó)空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)發(fā)展

空間對(duì)地觀測(cè)在國(guó)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(lèi)社會(huì)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(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。根據(jù)國(guó)際衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)委員會(huì)（CEOS）的全球衛(wèi)星任務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，1962 年至今，全球共發(fā)射 330 多顆對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，涵蓋對(duì)大氣、海洋、陸地等地球系統(tǒng)的全面觀測(cè)［6］。截至 2015 年底，中國(guó)共發(fā)射對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星 60 顆［7］，已初步建成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的空間對(duì)地觀測(cè)體系，步入空間對(duì)地觀測(cè)大國(guó)行列。

1.1 中國(guó)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系健康發(fā)展

40 多年來(lái)，中國(guó)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(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座、高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)和“北斗”導(dǎo)航系列衛(wèi)星等各具特色的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系（圖 1）。氣象衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行，并被世界氣象組織列入全球?qū)Φ赜^測(cè)業(yè)務(wù)衛(wèi)星序列，作為全球地球綜合觀測(cè)系統(tǒng)的重要成員，成為中國(guó)獲取全球資料和滿(mǎn)足區(qū)域?yàn)?zāi)害性天氣和環(huán)境監(jiān)測(cè)、氣象服務(wù)和地球系統(tǒng)科學(xué)研究的重要工具。國(guó)家部署發(fā)展了海洋水色、海洋動(dòng)力和海洋雷達(dá) 3 個(gè)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(dòng)力環(huán)境（HY-2A）衛(wèi)星，初步建立了我國(guó)的海洋衛(wèi)星監(jiān)測(cè)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(guó)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、國(guó)土資源、城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用。隨著高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專(zhuān)項(xiàng)的啟動(dòng)和實(shí)施，我國(guó)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(jì)劃，2018 年將率先為“一帶一路”國(guó)家提供基本服務(wù)，2020 年形成全球服務(wù)能力，建成國(guó)際一流的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)前，在軌民用運(yùn)行衛(wèi)星 39 顆。根據(jù)規(guī)劃，不久的將來(lái)將有近百顆各類(lèi)衛(wèi)星上天，可為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展發(fā)揮巨大作用。

1.2 中國(guó)具有接收國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)的強(qiáng)大能力

中國(guó)采用國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)共用的策略。中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站是國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，也是國(guó)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(jī)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(jì) 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(dá) 99.4%。所有衛(wèi)星數(shù)據(jù)均已實(shí)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(guò)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(dá) 100%。

圖 1 中國(guó)對(duì)地觀測(cè)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(gè)衛(wèi)星接收站，2015 年已部署啟動(dòng)北極站建設(shè)。建成陸地觀測(cè)衛(wèi)星全國(guó)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(guó)及周邊國(guó)家和地區(qū)（亞洲 70% 范圍）的衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取能力。未來(lái) 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(guó)遙感衛(wèi)星地面站

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

2 基于空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)認(rèn)識(shí)“一帶一路”

人類(lèi)已經(jīng)能夠利用空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)獲取地球大氣、海洋和陸地的高精度、高時(shí)空數(shù)據(jù)，可重復(fù)觀測(cè)頻率、空間分辨率、觀測(cè)模式、觀測(cè)角度等不斷升級(jí)［10］。伴隨著 20 世紀(jì)末“數(shù)字地球”概念的問(wèn)世，更促進(jìn)了對(duì)地觀測(cè)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(cè)角度，對(duì)“一帶一路”宏觀問(wèn)題提出如下認(rèn)識(shí)。

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

“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”東連亞太經(jīng)濟(jì)圈，西接歐洲經(jīng)濟(jì)圈，中間是中亞的經(jīng)濟(jì)凹地。中亞國(guó)家地處干旱、半干旱地區(qū)，水資源嚴(yán)重缺乏，荒漠化問(wèn)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(wèn)題，加之不合理的人類(lèi)活動(dòng)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展正面臨嚴(yán)重威脅。中亞五國(guó)和中東國(guó)家對(duì)于生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測(cè)與未來(lái)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(duì)地觀測(cè)技術(shù)做出回答?？傮w上來(lái)看，中亞和中東地區(qū)對(duì)地觀測(cè)能力較弱、應(yīng)用研究水平較低，對(duì)利用空間信息技術(shù)進(jìn)行資源環(huán)境調(diào)查與評(píng)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(jī)制亟待研究

糧食安全與水資源不足問(wèn)題是“一帶一路”沿線各國(guó)面臨的共性問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(lái)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(guò)大又影響水資源安全，二者之間相互制約。中國(guó)糧食生產(chǎn)量和進(jìn)口量均居全球第一。中國(guó)有技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)參與幫助沿線國(guó)家解決糧食安全問(wèn)題，也有解決自己糧食問(wèn)題的需求。應(yīng)科學(xué)診斷“一帶一路”各流域人類(lèi)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(shí)空格局；從空間認(rèn)知的角度，結(jié)合沿線各國(guó)發(fā)展目標(biāo)，通過(guò)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(guó)家提供重大自然災(zāi)害空間觀測(cè)減災(zāi)服務(wù)和支持

利用天空地觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，分析災(zāi)害影響因素和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)機(jī)理，確定“一帶一路”開(kāi)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(cè)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(cè)及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)空間信息評(píng)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(xiǎn)性評(píng)價(jià)系統(tǒng)”，搭建空間減災(zāi)信息共享與技術(shù)轉(zhuǎn)移平臺(tái)，提升沿線合作國(guó)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(guó)情和雙、多邊關(guān)系制定相應(yīng)戰(zhàn)略，加強(qiáng)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(cè)與保護(hù)和健康診斷

“絲綢之路：起始段和天山廊道的路網(wǎng)項(xiàng)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(guó)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(shì)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(lèi)活動(dòng)和社會(huì)發(fā)展串聯(lián)在一起?？舍槍?duì)“一帶一路”沿線國(guó)家氣候、地理、人文區(qū)域帶的差異，聯(lián)合開(kāi)展遺產(chǎn)空間觀測(cè)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(jì)遺產(chǎn)地所在區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施體系；以高科技為動(dòng)力，增加文化遺產(chǎn)旅游運(yùn)營(yíng)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(diǎn)針對(duì)“海上絲綢之路”沿線國(guó)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(kāi)展海岸帶生態(tài)與環(huán)境空間觀測(cè)信息的獲取、處理與分析的科學(xué)研究；基于多源空間觀測(cè)信息，研究“海上絲路”沿線各國(guó)海岸帶生態(tài)與環(huán)境對(duì)全球變化背景響應(yīng)的異同，研究沿線各國(guó)不同層次的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)海岸帶生態(tài)與環(huán)境的影響差異；以空間觀測(cè)為主，其他多種方式協(xié)同，進(jìn)行海岸帶生態(tài)保持、環(huán)境保護(hù)與管理政策的科學(xué)認(rèn)知，以期提高“海上絲路”沿線國(guó)家對(duì)海岸帶的科學(xué)利用與開(kāi)發(fā)。

3 “絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”發(fā)展的幾點(diǎn)建議

中科院學(xué)部于 2014 年設(shè)立 “絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶資源環(huán)境格局與發(fā)展?jié)摿臻g認(rèn)知” 咨詢(xún)研究項(xiàng)目。依托空間對(duì)地觀測(cè)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(hù)與文明融合、空間信息通訊技術(shù)和區(qū)域國(guó)際合作等進(jìn)行了多專(zhuān)題調(diào)研、分析，在綜合研究基礎(chǔ)上，提出如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)與建議。

3.1 跨越“胡煥庸線”，打造西部新經(jīng)濟(jì)模式

“胡煥庸線”（簡(jiǎn)稱(chēng)“胡線”）在一定的自然和社會(huì)條件下形成，反映了我國(guó)人口空間分布和土地利用狀況的格局?；谶b感技術(shù)對(duì) “胡線” 進(jìn)行 30 年來(lái)連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)并結(jié)合統(tǒng)計(jì)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(lái)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(guó)人口比重雖有變化（在3%—4%間），但是變化不大。說(shuō)明傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)破不了“胡線”，只有新經(jīng)濟(jì)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(dòng)發(fā)展之路。

對(duì)于跨越我國(guó)東、中、西部的“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”，其不同段的新型城鎮(zhèn)化需要個(gè)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(guò)大、超過(guò)環(huán)境承載）、密（人口過(guò)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(dú)具特色的干旱區(qū)新型城鎮(zhèn)，形成干旱區(qū)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，增強(qiáng)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(cè)表明，受全球環(huán)境變化與人類(lèi)活動(dòng)的影響，“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”的中西部地區(qū)水資源與生態(tài)環(huán)境問(wèn)題有加重的趨勢(shì)。特別在干旱與半干旱的中亞與我國(guó)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(kuò)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(guò)大，超越流域水資源承載能力，亦是產(chǎn)生水資源危機(jī)與生態(tài)危機(jī)的重要原因之一。

對(duì)此，在保障糧食安全的前提下，我國(guó)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?cái)U(kuò)張、調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、大力減少耗水量。以流域?yàn)閱卧?，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(qiáng)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(jì)帶

目前，新型旅游方式助推產(chǎn)業(yè)升級(jí)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(mǎn)足多樣的新型旅游方式，也為使用現(xiàn)代科技對(duì)“絲綢之路”實(shí)施“保護(hù)性開(kāi)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(jì)帶”中的旅游經(jīng)濟(jì)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(dòng)新經(jīng)濟(jì)。通過(guò)系統(tǒng)分析，提出了“一軸兩翼四核五段”的“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”旅游格局。

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

利用現(xiàn)代科技開(kāi)發(fā)新能源也是一條可選之路。應(yīng)充分利用中國(guó)與中亞五國(guó)的時(shí)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(qiáng)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(jì)。

4 構(gòu)建基于空間觀測(cè)的“數(shù)字絲路”

作為利用海量、多分辨率、多時(shí)相、多類(lèi)型對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(lèi)深入認(rèn)識(shí)地球、理解地球，進(jìn)而合理開(kāi)發(fā)和利用人類(lèi)賴(lài)以生存的地球資源和促進(jìn)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(cè)技術(shù)研究“一帶一路”的“數(shù)字絲路”，是數(shù)字地球的一個(gè)新方向（圖 3）。利用不同對(duì)地觀測(cè)和相關(guān)數(shù)據(jù)，建設(shè)空間大數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，與國(guó)際組織和國(guó)際計(jì)劃結(jié)合，開(kāi)展 6 個(gè)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(lái)認(rèn)識(shí)“一帶一路”?！皵?shù)字絲路”是一個(gè)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(gè)數(shù)字化的虛擬系統(tǒng)，可以對(duì)復(fù)雜地學(xué)過(guò)程與社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象進(jìn)行可重構(gòu)的系統(tǒng)仿真與決策支持?！皵?shù)字絲路”中的以下兩點(diǎn)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(guó)衛(wèi)星數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，匯聚國(guó)際其他空間組織提供的觀測(cè)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(lèi)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(qiáng)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(cāng)庫(kù)和區(qū)域空間數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)代理機(jī)制等基礎(chǔ)性設(shè)施，可以構(gòu)建以中國(guó)三亞為中心的東盟區(qū)域綜合地球觀測(cè)數(shù)據(jù)共享設(shè)施和以中國(guó)喀什為中心的中亞區(qū)域綜合地球觀測(cè)數(shù)據(jù)共享設(shè)施。（3）建立空間大數(shù)據(jù)密集計(jì)算平臺(tái)。以中國(guó)三亞為基地建立集中式的大型云計(jì)算設(shè)施，利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)密集計(jì)算和資源虛擬化技術(shù)構(gòu)建區(qū)域觀測(cè)大數(shù)據(jù)設(shè)施，提供集空間信息存儲(chǔ)、處理計(jì)算、分析設(shè)施一體化的云端應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息資源的動(dòng)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(dòng)態(tài)分析。研究該地區(qū)生態(tài)環(huán)境要素的時(shí)空演進(jìn)格局和影響區(qū)域生態(tài)格局的驅(qū)動(dòng)因素，評(píng)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(duì)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。（2）重大自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合研究。開(kāi)展災(zāi)害特征要素空間觀測(cè)研究，揭示自然災(zāi)害在該區(qū)域的時(shí)空分布規(guī)律，建立和發(fā)展基于空間觀測(cè)數(shù)據(jù)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與評(píng)估模型。（3）水資源時(shí)空格局與安全性。研究該區(qū)域流域水資源的時(shí)空分布格局特征以及變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制，研究該區(qū)域水資源的承載力及應(yīng)對(duì)干旱、洪澇等災(zāi)害的能力，分析水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的相互作用規(guī)律與機(jī)制。（4）城鎮(zhèn)化與自然文化遺產(chǎn)地監(jiān)測(cè)。開(kāi)展過(guò)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(shí)期城鎮(zhèn)聚址興衰對(duì)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(shí)空變化規(guī)律，開(kāi)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(jìn)程等應(yīng)對(duì)研究。（6）農(nóng)情監(jiān)測(cè)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(bào)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)該地區(qū)的耕作活動(dòng)、農(nóng)業(yè)氣象、大宗作物生長(zhǎng)形勢(shì)與產(chǎn)量信息。

5 結(jié)語(yǔ)

“一帶一路”是我國(guó)面對(duì)世界發(fā)展新格局制定的一個(gè)具有突破性、全局性、長(zhǎng)遠(yuǎn)性的國(guó)家戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)的重大布局。在這項(xiàng)雄偉的建設(shè)工程中，空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)可以發(fā)揮重要的作用，特別是在全局宏觀分析、長(zhǎng)周期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中更具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其產(chǎn)出可為國(guó)家和國(guó)際合作者提供先期科學(xué)支持。構(gòu)建基于空間觀測(cè)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(duì)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(xún)項(xiàng)目“絲綢之路經(jīng)濟(jì)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(xiàng)目組研究人員、特別是吳炳方、王心源、李新武、劉潔、陳方、李國(guó)慶、張?jiān)鱿?、劉亞嵐、王世新等的支持與貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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郭華東 中科院院士、發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士、國(guó)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?，F(xiàn)擔(dān)任國(guó)際數(shù)字地球?qū)W會(huì)（ISDE）主席及ISDE中國(guó)國(guó)家委員會(huì)主席、國(guó)科聯(lián)（ICSU）國(guó)際科技數(shù)據(jù)委員會(huì)（CODATA）前主席、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合研究計(jì)劃（IRDR）科學(xué)委員會(huì)委員及IRDR中國(guó)委員會(huì)主席、《國(guó)際數(shù)字地球?qū)W報(bào)》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(jī)理、雷達(dá)對(duì)地觀測(cè)、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(zhuān)著和主編著作 16 部，獲國(guó)家和省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì) 13 項(xiàng)。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(zhuān)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