中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊   2030?年之前確保所有人擁有“清潔飲水和衛(wèi)生設(shè)施”（SDG 6）是聯(lián)合國?17?個可持續(xù)發(fā)展目標（SDGs）之一。然而，根據(jù)聯(lián)合國水機制（UN Water）發(fā)布的最新評估報告，在新冠肺炎疫情暴發(fā)之前，世界就已經(jīng)偏離了?SDG 6?的正確軌道。當前，全世界仍有?22?億人生活在沒有安全管理的飲用水和衛(wèi)生設(shè)施的環(huán)境中。許多飲用水源正在枯竭，水污染在加劇，而高耗水工業(yè)、農(nóng)業(yè)和能源行業(yè)還在持續(xù)增長，以滿足不斷擴大的人口的需求。為了應(yīng)對和解決這些現(xiàn)存的挑戰(zhàn)，亟待迅速改變過去指導(dǎo)水管理政策和投資的經(jīng)濟、工程和管理框架，并通過發(fā)揮創(chuàng)造力、提升研究與創(chuàng)新能力，制定可持續(xù)保護和開發(fā)水資源的全新解決方案，確保科學(xué)和公平地用水，以便重新帶領(lǐng)世界走上實現(xiàn)可持續(xù)水資源管理目標的道路。

2020?年?7?月?9?日，在聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展高級別政治論壇期間，“SDG 6?全球加速框架”（The SDG 6 Global Acceleration Framework）在聯(lián)合國?11?個專門機構(gòu)和?40?個國際組織代表共同見證下正式啟動。該加速框架動員聯(lián)合國各機構(gòu)、各國政府、民間社會、私營部門和其他利益攸關(guān)方參與?5?個跨領(lǐng)域的“加速器”——融資、數(shù)據(jù)和信息、能力發(fā)展、創(chuàng)新、治理，以推動解決當前全球存在的清潔飲水和衛(wèi)生設(shè)施問題的進展（圖?1）。在這?5?個“加速器”中，數(shù)據(jù)和信息是指通過數(shù)據(jù)生產(chǎn)、驗證、標準化和信息交換（包括利用連貫一致的數(shù)據(jù)、創(chuàng)新的方法和工具）來優(yōu)化涉水指標的監(jiān)測和評估。

根據(jù)《2021?年度?SDG 6?進展摘要報告》（Summary Progress Update 2021: SDG 6 — Water and sanitation for all），聯(lián)合國成員國平均擁有?SDG 6?指標體系中約?2/3?的數(shù)據(jù)，有?38?個成員國擁有的數(shù)據(jù)不到指標的一半。雖然這些指標數(shù)據(jù)對于評估全球?SDG 6?總體進展情況是有效的，但在國家和國家以下空間尺度范圍內(nèi)的政策、決策和規(guī)劃方面還需要更詳細的數(shù)據(jù)。因此，迫切需要通過發(fā)展技術(shù)和體制能力及基礎(chǔ)設(shè)施，進一步提高國別尺度監(jiān)測?SDG 6?的能力。

SDG 6監(jiān)測評估數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

根據(jù)最新的評估，SDG 6?的?11?個指標（表?1）中，SDG 6.1.1、SDG 6.2.1、SDG 6.3.1?和?SDG 6.3.2?仍處于有方法無有效數(shù)據(jù)狀態(tài)（Tier II）；其余的指標雖然有方法也有數(shù)據(jù)，但因大部分數(shù)據(jù)依賴于各成員國報送或確認，受各自監(jiān)測能力手段和管理處理方式差異等的影響，很多指標數(shù)據(jù)仍處于缺失或不連續(xù)狀態(tài)。

SDG 6.1.1?和?SDG 6.2.1?監(jiān)測評估的數(shù)據(jù)來源為獨立住戶調(diào)查或成員國監(jiān)管機構(gòu)統(tǒng)計結(jié)果。根據(jù)世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國兒童基金會飲用水和衛(wèi)生設(shè)施聯(lián)合監(jiān)測方案?2017?年的報告，幾乎所有國家都提供了基本飲用水和衛(wèi)生服務(wù)數(shù)據(jù)，其中有?96?個國家提供了安全管理的飲用水和衛(wèi)生服務(wù)數(shù)據(jù)。

SDG 6.3?由?2?個指標組成。SDG 6.3.1?監(jiān)測評估的數(shù)據(jù)主要來源于國家職能部門（如水、衛(wèi)生、環(huán)境、公共服務(wù)、統(tǒng)計等）調(diào)查和統(tǒng)計的廢水產(chǎn)生和處理總量。然而，目前關(guān)于產(chǎn)生和處理的廢水量等數(shù)據(jù)仍相對缺乏，多數(shù)國家對工業(yè)廢水排放的監(jiān)測能力不足；一些國家也不單獨報告家庭產(chǎn)生的生活廢水量，只能通過進入家庭的供水總量進行估算。SDG 6.3.2?監(jiān)測評估的數(shù)據(jù)主要來源于現(xiàn)場測量和室內(nèi)測試獲取的河流、湖泊和地下水的水質(zhì)數(shù)據(jù)。各國和地區(qū)可以選擇對水質(zhì)評估和管理具有代表性和重要意義的河流、湖泊和地下水來進行監(jiān)測。目前，許多發(fā)達國家已經(jīng)建立了長期的水質(zhì)監(jiān)測項目，但大多數(shù)國家仍然未能形成定期的水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測報告。

SDG 6.4?要求提高用水效率，確保淡水的可持續(xù)開采和供應(yīng)，解決水資源短缺問題，它包括?SDG 6.4.1?和?SDG 6.4.2 2?個指標。指標計算所需的數(shù)據(jù)是由成員國指定機構(gòu)在國家一級收集的技術(shù)（節(jié)水）或經(jīng)濟（增加值）的行政數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來自統(tǒng)計年鑒、水資源公報和灌溉管理制度等。數(shù)據(jù)的獲取通過聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）全球水與農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)（AQUASTAT）和水與農(nóng)業(yè)統(tǒng)計調(diào)查問卷來收集。在2010—2020?年統(tǒng)計調(diào)查周期內(nèi)，AQUASTAT?系統(tǒng)中收錄的?168?個國家中有?99?個國家上報了數(shù)據(jù)。

SDG 6.5.1?和?SDG 6.5.2?為水資源綜合管理指標，評價的是管理政策、法律法規(guī)、舉措工具及效益等；其數(shù)據(jù)來源為各個成員國水資源管理部門組織的問卷調(diào)查統(tǒng)計和上報結(jié)果。在?2020?年的評估中，聯(lián)合國?193?個成員國中有?185?個國家上報了水資源綜合管理執(zhí)行情況評估數(shù)據(jù)；而在國家統(tǒng)計系統(tǒng)中，提供了?154?個有跨界流域的國家的數(shù)據(jù)。

SDG 6.6.1?指標包括與水有關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)的空間范圍（Sub-Indicator 1）、湖泊和人工水體水質(zhì)（Sub-Indicator 2）、河流及三角洲流量（Sub-Indicator 3）、涉水生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量（Sub-Indicator 4）、地下含水層水量（Sub-Indicator 5）5?個二級指標。得益于衛(wèi)星對地觀測技術(shù)的發(fā)展，已有不少全球和區(qū)域尺度產(chǎn)品支持Sub-Indicator 1?和?2?的年度監(jiān)測與評估。Sub-Indicator 3—5?依賴于現(xiàn)場觀測資料的獲取或者模型模擬結(jié)果，因此只有部分國家可以提供較為全面的數(shù)據(jù)。

SDG 6.a.1?和?SDG 6.b.1?同樣是資金投入和管理政策類指標，數(shù)據(jù)的獲取通過各成員國負責(zé)機構(gòu)組織填報由?UN Water?提供的全球衛(wèi)生和飲用水分析和評估（GLAAS）調(diào)查問卷表來完成。根據(jù)?2017?年的統(tǒng)計結(jié)果，全球僅?50%—80%?的成員國提供了有效的數(shù)據(jù)。

地球大數(shù)據(jù)技術(shù)在?SDG 6?指標監(jiān)測評估中的應(yīng)用

SDG 6?單指標監(jiān)測與評估

如前文所述，SDG 6?下的所有指標都屬于有明確的定義和監(jiān)測評估方法的范疇。對于大部分反映基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資金投入、管理政策變化方面的指標，監(jiān)測和評估方法改進和發(fā)展的重點是優(yōu)化、完善調(diào)查與統(tǒng)計報表內(nèi)容和填報方式兩個方面，相關(guān)研究工作主要由聯(lián)合國各分支管理機構(gòu)在推進。對于其他指標，則可利用以空間對地觀測為主的地球大數(shù)據(jù)技術(shù)進行優(yōu)化和提升。目前，美國國家航空航天局（NASA）、歐洲航天局（ESA）和中國國家航天局（CNSA）的各種空間對地觀測計劃及相關(guān)的技術(shù)手段正在支撐?SDG 6.1、SDG 6.3—6.6?和?SDG 6.a?的監(jiān)測與評估。這些空間技術(shù)手段通過遠程感知、定期重訪、快速信息提取來實現(xiàn)高時空分辨率的監(jiān)測，可以節(jié)省資金、節(jié)約時間，同時提供更為準確和全面的評估結(jié)果。

重力衛(wèi)星、光學(xué)和雷達衛(wèi)星數(shù)據(jù)可以應(yīng)用于水資源獲取和高效利用（SDG 6.1?和?SDG 6.4）監(jiān)測與評估。例如，重力衛(wèi)星（GRACE?和?GRACE-FO）通過監(jiān)測地球重力變化來評估大范圍地下水動態(tài)變化，并據(jù)此評估水資源短缺情況及指導(dǎo)采取必要的應(yīng)對行動?；綜合利用陸地衛(wèi)星（Landsat 5/7/8）和哨兵衛(wèi)星（Sentinel-1/2）可以獲取地表水體的分布范圍及變化情況，這些數(shù)據(jù)可以用來指導(dǎo)水庫水資源的分配調(diào)度。

對地觀測技術(shù)應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測（SDG 6.3）正成為一個熱點研究領(lǐng)域。Landsat?系列衛(wèi)星影像和?Sentinel-2?影像，結(jié)合?Sentinel-3?海洋和陸地彩色成像光譜儀（OLCI）、中分辨率成像光譜儀（MODIS）和可見光紅外成像輻射儀（VIIRS）等傳感器影像，可以監(jiān)測總懸浮物（TSS）、葉綠素?a、藻藍蛋白和藍藻。通過監(jiān)測因這些物質(zhì)引發(fā)的水色變化來監(jiān)測水體濁度和藻華等，從而反映水質(zhì)的優(yōu)良情況。不過空間技術(shù)無法完全取代觀測，因此需要實測數(shù)據(jù)對算法進行標定后方能用于水質(zhì)狀況的監(jiān)測評價。

衛(wèi)星遙感的實時、客觀和公開共享的特性在指導(dǎo)和促進各國水資源綜合管理（SDG 6.5）方面具有重要作用，特別在有跨界河流的國家之間的協(xié)調(diào)管理方面。對于有跨界流域的國家來說，掌握客觀準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，是支撐水資源分配和水環(huán)境保護與跨境補償談判的前提基礎(chǔ)；而在這些區(qū)域，觀測基礎(chǔ)都比較薄弱，衛(wèi)星遙感技術(shù)就有了巨大的優(yōu)勢。

監(jiān)測和評估濕地、河流、地下水含水層和湖泊等涉水生態(tài)系統(tǒng)是對地觀測技術(shù)最能發(fā)揮作用的可持續(xù)發(fā)展目標方向——SDG 6.6。利用?Landsat 5/7/8、Sentinel-1/2?和國產(chǎn)高分系列衛(wèi)星（GF 1/2/6）等的衛(wèi)星影像，基于大數(shù)據(jù)云計算平臺、機器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)等方法，可以準確獲取涉水生態(tài)系統(tǒng)分布范圍隨時間的變化情況。例如，歐洲聯(lián)合研究中心（JRC）構(gòu)建的全球?1985—2019?年“地表水數(shù)據(jù)集”（Global Surface Water）為各國提供了評估?SDG 6.6.1?指標進展的統(tǒng)一來源的標準數(shù)據(jù)。

SDG 6 指標監(jiān)測評估集成應(yīng)用

在聯(lián)合國水資源?SDG 6?數(shù)據(jù)門戶網(wǎng)站上，綜合利用站點監(jiān)測、問卷調(diào)查、統(tǒng)計上報和空間觀測等多源數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)和圖表給出了各成員國（或地區(qū)）11?個涉水指標的最新進展情況。然后，由于許多國家的監(jiān)測站網(wǎng)稀疏、數(shù)據(jù)獲取上報延時，無法為監(jiān)測和評估提供實時有效數(shù)據(jù)，在全球?qū)用孢€無法準確地給出各國關(guān)于廢水處理、水質(zhì)狀況、用水效率和涉水生態(tài)系統(tǒng)狀況等方面的準確評價。綜合利用空間對地觀測、地面觀測站網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等多源空間數(shù)據(jù)，以及集成耦合機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和云計算技術(shù)的地球大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為解決這些數(shù)據(jù)缺失、不全、不及時等問題提供了解決思路和途徑。

“水觀測門戶網(wǎng)”（Space4Water  Portal）

2016?年，聯(lián)合國外層空間事務(wù)處（UNOOSA）與蘇爾坦·本·阿卜杜勒-阿齊茲王子國際水資源獎（PSIPW）簽署諒解備忘錄，以合作促進其共同目標，特別是利用空間對地觀測技術(shù)增加獲取和可持續(xù)管理水的機會和能力。通過這一合作，UNOOSA?開發(fā)并推出了一個以空間信息技術(shù)促進水管理為重點的門戶網(wǎng)站——“水觀測門戶網(wǎng)”。

“水觀測門戶網(wǎng)”是一個多方利益攸關(guān)者平臺，用于就空間技術(shù)和與水有關(guān)的主題進行跨學(xué)科知識交流。它為空間技術(shù)和涉水相關(guān)的利益攸關(guān)方服務(wù)，旨在加強技術(shù)提供與管理應(yīng)用方之間的聯(lián)系。其主要服務(wù)內(nèi)容為連接活躍在該領(lǐng)域的組織，分享有關(guān)項目、倡議、衛(wèi)星觀測任務(wù)、軟件、能力建設(shè)和培訓(xùn)材料、會議、研討會及新聞和出版物的信息，信息以用戶友好的格式進行分類和公開共享。

“淡水生態(tài)系統(tǒng)探測平臺”   （Freshwater Ecosystems Explorer）

“淡水生態(tài)系統(tǒng)探測平臺”是由聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）聯(lián)合歐洲聯(lián)合研究中心和谷歌公司共同搭建的一個服務(wù)于?SDG 6.6.1?監(jiān)測和評估的公共數(shù)據(jù)平臺。它提供準確、最新、高分辨率的地理空間數(shù)據(jù)，并通過圖表方式給出了聯(lián)合國各成員國及全球其他特別行政單元淡水生態(tài)系統(tǒng)隨時間變化的程度。該平臺通過提供支持、推動保護和恢復(fù)淡水生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，使各國能夠跟蹤實現(xiàn)?SDG 6.6?部分指標的進展情況。

目前，該平臺中收錄了針對?SDG 6.6.1 Sub-Indicator 1?和?2?監(jiān)測評估的永久和季節(jié)性地表水、水庫、濕地、紅樹林和水質(zhì)等數(shù)據(jù)集，相關(guān)的數(shù)據(jù)可以根據(jù)國家、地區(qū)和流域等單元進行可視化或下載。其中，永久和季節(jié)性地表水、水庫數(shù)據(jù)來源于歐洲聯(lián)合研究中心發(fā)展的“地表水數(shù)據(jù)集”及衍生產(chǎn)品，濕地數(shù)據(jù)集由?DHI-GRAS?公司提供，紅樹林數(shù)據(jù)集使用的是“全球紅樹林觀測”（Global Mangrove Watch）產(chǎn)品?，湖泊濁度和營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)數(shù)據(jù)來自歐盟“哥白尼土地服務(wù)計劃”（Copernicus Global Land Service）。

中國科學(xué)院利用地球大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐SDG 6監(jiān)測評估的實踐

2018?年至今，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A?類）“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”（CASEarth）積極探索地球大數(shù)據(jù)服務(wù)聯(lián)合國《變革我們的世界：2030?年可持續(xù)發(fā)展議程》的落實，重點是實現(xiàn)地球大數(shù)據(jù)向?SDGs?相關(guān)應(yīng)用信息的轉(zhuǎn)化、為?SDGs?落實提供決策支持、構(gòu)建地球大數(shù)據(jù)支持?SDG?指標體系和集成、從地球系統(tǒng)的角度研究各目標間的關(guān)聯(lián)和耦合?。根據(jù)地球大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢和?SDG?指標體系的特點，SDG 6“清潔飲水和衛(wèi)生設(shè)施”作為五大?SDGs?實踐應(yīng)用目標之一被遴選出來并開展先期案例研究。

經(jīng)過?2019?和?2020?年的實踐，CASEarth?共組織開展案例研究?16?項——2019?年?5?項，2020?年?11?項；根據(jù)研究區(qū)域劃分，中國案例?8?項，“一帶一路”沿線案例?8?項。研究涉及的目標包括SDG 6.1、SDG 6.3、SDG 6.4?和?SDG 6.6。所有案例中，在數(shù)據(jù)產(chǎn)品上有創(chuàng)新貢獻的案例有?17?個，如：基于地球大數(shù)據(jù)的全國大型湖泊時間序列透明度數(shù)據(jù)集（2000—2019?年，時間頻率為每月?1?期，空間分辨率為?1 km）、高精度濕地變化數(shù)據(jù)集（2015—2018年，空間分辨率為?30 m）、“一帶一路”沿線大型水體透明度時空分布數(shù)據(jù)集（2015?年、2018?年，空間分辨率為?500 m）、長時序列地表水體動態(tài)分布數(shù)據(jù)集（2000—2018?年，空間分辨率為?250 m）、長時序全球農(nóng)作物水分利用效率數(shù)據(jù)集（2000—2019?年，空間分辨率為?1 km）等；在方法模型上有創(chuàng)新貢獻的案例有?9?個，如：基于水體色度指數(shù)的普適性強的透明度反演方法、基于多源遙感數(shù)據(jù)時空數(shù)據(jù)融合并結(jié)合本地作物生長過程的農(nóng)作物水分利用效率評估方法等；在決策支持上有貢獻的案例有?12?個。

SDG 6?指標監(jiān)測評估的問題與建議

存在的問題

雖然，在聯(lián)合國明確的指標體系及評估方法框架下，聯(lián)合國機構(gòu)及各個成員國所屬研究團體通過項目合作、經(jīng)驗和數(shù)據(jù)分享，在監(jiān)測和評估?SDG 6?方面取得了長足的進步；但正如本文開篇所述，全世界在涉水數(shù)據(jù)獲取和知識發(fā)現(xiàn)方面的能力水平與實際監(jiān)測評估工作的需求之間還存在著很大的差距，總結(jié)起來主要為?2?個方面的問題。

仍缺乏穩(wěn)定可持續(xù)生產(chǎn)的高精度指標數(shù)據(jù)集。盡管以?NASA、ESA?和中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院等為代表的空間對地觀測研究機構(gòu)研究發(fā)展了大量關(guān)于地表水分布、水質(zhì)、濕地變化等時空連續(xù)數(shù)據(jù)集，但受資金保障和人員隊伍變動，以及數(shù)據(jù)和算法標準不統(tǒng)一等影響，還缺乏針對特定指標的、客觀準確的、可持續(xù)生產(chǎn)供應(yīng)的標準數(shù)據(jù)集產(chǎn)品。

缺乏集數(shù)據(jù)獲取、指標計算、目標評估為一體的運行化系統(tǒng)。當前，國內(nèi)外與?SDG 6?相關(guān)的門戶網(wǎng)站和數(shù)據(jù)平臺功能定位為單向的數(shù)據(jù)和信息成果展示，以及數(shù)據(jù)查詢與下載。因此，用戶在獲取到數(shù)據(jù)后，還需根據(jù)評估指標推薦的算法開展單獨的數(shù)據(jù)處理與分析。對于大部分非專業(yè)用戶而言，無法有效地利用好這些數(shù)據(jù)和信息。因此，亟待設(shè)計和研發(fā)流程簡單、具有數(shù)據(jù)獲取、指標計算和目標進展評估全部功能于一體的運行化系統(tǒng)。

建議

面對上述問題，CASEarth?針對地球大數(shù)據(jù)可有效支撐的?SDG 6.3、SDG 6.4、SDG 6.6?設(shè)計了包括遙感影像數(shù)據(jù)處理、專題產(chǎn)品生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展指標計算功能于一體的系統(tǒng)架構(gòu)，并完成了原型系統(tǒng)試驗研究，如：用于衛(wèi)星遙感影像標準化處理的?DataBank?系統(tǒng)、可用于地表水分布自動提取和地表水分布變化分析的地球大數(shù)據(jù)挖掘分析云服務(wù)系統(tǒng)?EarthDataMiner等。這些研究為進一步擴展和綜合集成?SDG 6?監(jiān)測評估目標和指標奠定了基礎(chǔ)。將來為實現(xiàn)國家、省級、市級、縣級等尺度空間范圍內(nèi)?SDG 6?進展監(jiān)測與評估，需做好以下?2?個方面的基礎(chǔ)工作。

建立面向?SDG 6?全目標指標體系監(jiān)測評估的標準化統(tǒng)計報表與技術(shù)指南。參考?UN Water?綜合監(jiān)測計劃關(guān)于國家尺度?SDG 6?指標監(jiān)測的方法指南，針對省、市和縣級行政單元數(shù)據(jù)管理機構(gòu)與政策實際及數(shù)據(jù)時空分辨率的要求，制定面向?SDG 6?全目標指標體系監(jiān)測評估的標準化統(tǒng)計報表與技術(shù)指南，以方便各級政府部門及科研支撐機構(gòu)能在統(tǒng)一的標準下組織或參與監(jiān)測評估工作。

搭建服務(wù)于國家、省級、市級和縣級行政區(qū)?SDG 6?監(jiān)測評估應(yīng)用的系統(tǒng)平臺。參照建立的面向?SDG 6?全目標指標體系監(jiān)測評估的標準化統(tǒng)計報表與技術(shù)指南，設(shè)計開發(fā)包含?SDG 6?所有指標集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集調(diào)查、指標監(jiān)測數(shù)據(jù)集生產(chǎn)、指標狀態(tài)評估、成果展示與報告自動生成等功能于一體的系統(tǒng)平臺，以服務(wù)于國家、省級、市級和縣級行政區(qū)?SDG 6?監(jiān)測與評估應(yīng)用實踐。（作者：盧善龍，可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國際研究中心；賈立、 盧靜，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院；   蔣云鐘、田雨，中國水利水電科學(xué)研究院 ； 王宗明， 中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所； 段洪濤、沈明，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所。《中國科學(xué)院院刊》供稿）。

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