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地球大數(shù)據(jù)支持下的城市可持續(xù)發(fā)展評(píng)估:指標(biāo)、數(shù)據(jù)與方法

發(fā)布時(shí)間:2021-08-27 09:18:16  |  來(lái)源:中國(guó)網(wǎng)·中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)  |  作者:高 峻、張中浩 等  |  責(zé)任編輯:張蔚藍(lán)
關(guān)鍵詞:城市可持續(xù)發(fā)展,地球大數(shù)據(jù),可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),指標(biāo)

中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 自聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)?1992?年在巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)以來(lái),可持續(xù)發(fā)展的概念對(duì)全球國(guó)家政策產(chǎn)生了重大影響。在全球產(chǎn)業(yè)革命和技術(shù)變革蓬勃發(fā)展的新時(shí)期,需要將生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)充分結(jié)合起來(lái),城市才能持續(xù)保持繁榮。伴隨著中國(guó)快速的全球化、城市化和工業(yè)化,城市大量消耗原材料和能源,并帶來(lái)溫室效應(yīng)和臭氧消耗等負(fù)面環(huán)境效應(yīng)。作為最大的發(fā)展中國(guó)家,中國(guó)一直致力于推動(dòng)生態(tài)和低碳城市的建設(shè)。因此,理解和遵循最新的可持續(xù)發(fā)展理念對(duì)于解決中國(guó)城市發(fā)展問(wèn)題尤為關(guān)鍵。

 

在經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代,城市作為人類社會(huì)中經(jīng)濟(jì)、文化和政治層面網(wǎng)絡(luò)體系中的節(jié)點(diǎn)和中樞,不僅要關(guān)注自身系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的協(xié)調(diào),還應(yīng)關(guān)注其在可持續(xù)發(fā)展中的帶動(dòng)作用及其對(duì)整體系統(tǒng)的影響。而針對(duì)這些復(fù)雜的關(guān)系和特征,常規(guī)統(tǒng)計(jì)和普查數(shù)據(jù)的空間完備性差、時(shí)間上不能實(shí)時(shí)、數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊,對(duì)于社會(huì)可持續(xù)性只能依靠有限的問(wèn)卷調(diào)查,較為主觀。這些問(wèn)題導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的時(shí)空分辨率相對(duì)較低,其可靠性和及時(shí)性也常常受到質(zhì)疑。國(guó)際著名的咨詢和評(píng)級(jí)機(jī)構(gòu),如世界銀行、凱諦思(Arcadis)公司、麥肯錫咨詢公司、全球化與世界級(jí)城市研究小組(GaWC)、聯(lián)合國(guó)人類住區(qū)規(guī)劃署(人居署)和科爾尼管理咨詢公司(A.T. Kearney)等都開(kāi)發(fā)了城市可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)體系,但各體系在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和環(huán)境等維度上各有側(cè)重,且數(shù)據(jù)來(lái)源和標(biāo)準(zhǔn)不同,導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果差異很大。例如:GaWC?研發(fā)的世界城市網(wǎng)絡(luò)指數(shù),用銀行、保險(xiǎn)、法律、咨詢管理、廣告和會(huì)計(jì)?6?種“高級(jí)生產(chǎn)者服務(wù)業(yè)機(jī)構(gòu)”在世界各大城市中的分布為指標(biāo),表明城市在全球化經(jīng)濟(jì)中的領(lǐng)先位置及參與程度,但該指數(shù)主要采用經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),忽略了社會(huì)、環(huán)境等方面的聯(lián)系。科爾尼管理咨詢公司開(kāi)發(fā)了全球潛力城市指數(shù),兼顧了以人為本的主觀指標(biāo)和反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系的客觀指標(biāo);但是,該指數(shù)較多采用了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)維度的數(shù)據(jù)指標(biāo),難以反映環(huán)境的可持續(xù)性,且未能與聯(lián)合國(guó)的?SDG?指標(biāo)緊密結(jié)合。

 

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,當(dāng)前的數(shù)據(jù)存量呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng),數(shù)據(jù)類型不斷豐富,人類已經(jīng)邁入大數(shù)據(jù)時(shí)代。地球大數(shù)據(jù)是指具有空間屬性的地球科學(xué)領(lǐng)域大數(shù)據(jù),尤其是基于空間技術(shù)生成的海量對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)前,以遙感產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)為代表的地球大數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠在城市可持續(xù)性指標(biāo)計(jì)算中發(fā)揮重要的作用,推動(dòng)了其研究方法的變革。在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)期間,中國(guó)發(fā)布了《地球大數(shù)據(jù)支撐可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)報(bào)告(2020)》。該報(bào)告通過(guò)廣泛采用地球大數(shù)據(jù)開(kāi)展監(jiān)測(cè)和評(píng)估,可客觀反映城市內(nèi)各子系統(tǒng)的可持續(xù)狀況,展現(xiàn)了中國(guó)利用科技創(chuàng)新推動(dòng)落實(shí)聯(lián)合國(guó)《2030?年可持續(xù)發(fā)展議程》的探索和實(shí)踐,為落實(shí)和加強(qiáng)聯(lián)合國(guó)《2030?年可持續(xù)發(fā)展議程》提供了借鑒。目前,數(shù)據(jù)稀缺、代價(jià)昂貴、質(zhì)量欠佳、時(shí)空不完備的瓶頸正在被突破,軟科學(xué)“硬”做,地球大數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)產(chǎn)品、技術(shù)方法、案例分析和決策支持方面為城市可持續(xù)性評(píng)價(jià)提供支撐,使可持續(xù)科學(xué)也成為可精密計(jì)算的科學(xué)。

 

基于此,本研究參考國(guó)內(nèi)外城市可持續(xù)發(fā)展研究工作及評(píng)估實(shí)踐,以可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)(SDGs)中的SDG 11(可持續(xù)城市與社區(qū))及其他關(guān)聯(lián)?SDGs?為導(dǎo)向,探討遙感產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)等地球大數(shù)據(jù)如何助力城市可持續(xù)發(fā)展評(píng)估,以期為城市可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

 

SDGs?與城市可持續(xù)發(fā)展

2015?年,聯(lián)合國(guó)正式通過(guò)《改變我們的世界:2030?年可持續(xù)發(fā)展議程》(以下簡(jiǎn)稱《2030?年可持續(xù)發(fā)展議程》),提出了SDGs?。SDGs?包括了?17?項(xiàng)目標(biāo)和 169 項(xiàng)具體目標(biāo),旨在從?2015?年到?2030?年以綜合方式更好地解決社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境?3?個(gè)維度的發(fā)展問(wèn)題。

 

城市是人類文明的標(biāo)志和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要載體與人口中心,城市的發(fā)展決定了人類是否能成功走上可持續(xù)發(fā)展道路。在?17?項(xiàng)?SDGs?中,“可持續(xù)城市與社區(qū)”被列為第?11?項(xiàng)(SDG 11),旨在“建設(shè)包容、安全、有韌性的可持續(xù)城市和人類社區(qū)”。SDG 11?涵蓋了城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全等諸多方面,能夠較為完整地刻畫一個(gè)城市的可持續(xù)發(fā)展水平。同時(shí),SDG 11?為?2030?年前全球城市的發(fā)展指明了方向,也為城市可持續(xù)發(fā)展評(píng)估提供了具體指標(biāo),是在統(tǒng)一框架下開(kāi)展不同城市的評(píng)價(jià)與比較研究的重要依據(jù)。

 

盡管?SDG 11?對(duì)城市可持續(xù)發(fā)展的認(rèn)識(shí)已較為全面,但不同城市的資源環(huán)境本底、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特征、所處發(fā)展階段具有較大差距,所面臨的發(fā)展問(wèn)題也存在顯著差異,在具體評(píng)估中有必要對(duì)?SDG 11?的指標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)充與完善。具體來(lái)說(shuō),SDG 11?的具體指標(biāo)主要側(cè)重于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市環(huán)境維護(hù)、災(zāi)害防御和安全保障等方面,一定程度上忽略了自然資源保護(hù)、可再生能源利用、城市產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等對(duì)城市可持續(xù)發(fā)展同樣是具有重要意義的目標(biāo)。不過(guò)其他?SDGs?在這些方面有所涉及,能夠?yàn)?SDG 11?提供良好補(bǔ)充。例如,SDG 6(清潔飲水和衛(wèi)生設(shè)施)中的部分具體目標(biāo)能夠?yàn)槌鞘兴Y源可持續(xù)評(píng)估提供依據(jù),SDG 7(經(jīng)濟(jì)適用的清潔能源)能夠有效補(bǔ)充城市中可再生能源利用的評(píng)估內(nèi)容,SDG 8(體面工作和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng))能夠在就業(yè)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方面提供補(bǔ)充,SDG 9(產(chǎn)業(yè)、創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施)能夠從產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等方面為城市可持續(xù)發(fā)展提供具體指標(biāo),SDG 15(陸地生物)則能夠從綠色空間保護(hù)等方面助力于城市可持續(xù)發(fā)展評(píng)估。因此,在城市可持續(xù)發(fā)展評(píng)估中,需要重點(diǎn)考慮?SDG 11?的具體目標(biāo),并基于其他?SDGs?對(duì)其進(jìn)行有效補(bǔ)充,從而實(shí)現(xiàn)更加綜合、全面地為城市可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)支撐。

 

地球大數(shù)據(jù)助力可持續(xù)發(fā)展研究

大數(shù)據(jù)革命和地球觀測(cè)正在改變著城市科學(xué)的研究范式,能夠克服傳統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)口徑不一、統(tǒng)計(jì)信息不全、難以獲取等問(wèn)題,可以憑借其宏觀、動(dòng)態(tài)、多樣的優(yōu)勢(shì),成為認(rèn)識(shí)地球的“新鑰匙”、知識(shí)發(fā)現(xiàn)的“新引擎”、決策支持的新手段。

 

區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù),大數(shù)據(jù)具有?6?個(gè)鮮明的特征: 空間上完備。與傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相比,大數(shù)據(jù)空間分辨率大幅提高,能夠捕捉到行政單元內(nèi)部和區(qū)域之間的聯(lián)系。時(shí)間上實(shí)時(shí)。能夠?qū)崟r(shí)獲取數(shù)據(jù),使得動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)城市可持續(xù)性成為可能。成本上廉價(jià)。多數(shù)遙感產(chǎn)品都是免費(fèi)開(kāi)放,網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的獲取成本也很低廉,相比傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),其成本降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。指標(biāo)上穩(wěn)健。與傳統(tǒng)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境可持續(xù)性指標(biāo)存在著高度的相關(guān)性,是這些可持續(xù)性指標(biāo)的良好代用指標(biāo)。評(píng)估上定量。數(shù)據(jù)定量化,能夠?qū)?shù)據(jù)質(zhì)量做出客觀評(píng)價(jià),甚至給出不確定性的定量估計(jì)。結(jié)果上客觀。數(shù)據(jù)樣本量大,又輔之以各種先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘方法的支持,可提取較客觀的信息。

 

當(dāng)前,已有國(guó)內(nèi)外學(xué)者嘗試依托地球大數(shù)據(jù)開(kāi)展可持續(xù)發(fā)展研究。例如,王卷樂(lè)等依托網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)、遙感大數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)大數(shù)據(jù)等地球大數(shù)據(jù)的集成與標(biāo)準(zhǔn)化框架,以?SDG 6?水污染事件輿情分析、SDG 15?森林信息提取、SDGs?通用和基礎(chǔ)的人口數(shù)據(jù)空間化為例,研究了地球大數(shù)據(jù)在可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)中的技術(shù)方案。《地球大數(shù)據(jù)支撐可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)報(bào)告(2020)》也基于地球大數(shù)據(jù)針對(duì)?SDG 2(零饑餓)、SDG 6、SDG 11、SDG 13(氣候行動(dòng))、SDG 14(水下生物)、SDG ?15?等?6?個(gè)?SDGs,開(kāi)展了?26?個(gè)典型案例研究。然而,當(dāng)前基于地球大數(shù)據(jù)的可持續(xù)發(fā)展研究仍然較少,難以為地球大數(shù)據(jù)支撐?SDGs?研究提供充足的理論依據(jù)。地球大數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)類別可分為地質(zhì)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、測(cè)繪數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等?。這些數(shù)據(jù)與?SDGs,尤其是與環(huán)境、資源等相關(guān)的?SDGs?密切相關(guān),可以有效助力于城市可持續(xù)發(fā)展評(píng)估(圖?1)。本研究嘗試系統(tǒng)梳理地球大數(shù)據(jù)在?SDGs?中可能的支撐作用,從而助力于?SDGs?實(shí)現(xiàn)。

 

基于SDGs與地球大數(shù)據(jù)的城市可持續(xù)發(fā)展評(píng)估指標(biāo)

城市可持續(xù)評(píng)估指標(biāo)

在系統(tǒng)梳理國(guó)內(nèi)外城市可持續(xù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)研究與評(píng)估實(shí)踐的基礎(chǔ)上,以?SDG 11?為核心,兼顧其他?SDGs?中體現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的維度,充分挖掘地球大數(shù)據(jù)完備、實(shí)時(shí)、穩(wěn)健、客觀等優(yōu)勢(shì),選取?12?個(gè)代表性指標(biāo)(表?1)詳細(xì)介紹地球大數(shù)據(jù)在支持城市可持續(xù)評(píng)估中可發(fā)揮的作用,以及評(píng)估的數(shù)據(jù)、指標(biāo)與方法。這?12?個(gè)可用地球大數(shù)據(jù)支持的?SDGs?評(píng)估指標(biāo)中包含?7?個(gè)直接指標(biāo)與?5?個(gè)關(guān)聯(lián)指標(biāo);其中,直接指標(biāo)為直接從?SDG 11?城市可持續(xù)發(fā)展評(píng)估具體目標(biāo)中抽取的指標(biāo),而關(guān)聯(lián)指標(biāo)為不包含在?SDG 11?中,但與城市可持續(xù)評(píng)估息息相關(guān)的代表性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

 

SDGs指標(biāo)量化與數(shù)據(jù)支撐

直接指標(biāo)

SDG 11.1。借助機(jī)器學(xué)習(xí)算法與遙感大數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)城市貧困地區(qū)的估算。快速城市化正在導(dǎo)致人口高度集聚,住房出現(xiàn)不足,貧民窟/非正規(guī)住區(qū)增加。城市居住環(huán)境改善被認(rèn)為是未來(lái)幾十年城市可持續(xù)發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)之一。貧民窟/非正規(guī)住區(qū)及人口的比例成為衡量城市可持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)之一?。但在我國(guó)沒(méi)有貧民窟的概念,因此該指標(biāo)需要進(jìn)行本地化的解讀。我國(guó)的棚戶區(qū)存在大量設(shè)施簡(jiǎn)陋、環(huán)境較差、安全隱患較多的住宅,同時(shí)具有房屋容積率小、人口密度大等特點(diǎn),嚴(yán)重制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。借助高分遙感和城市街景數(shù)據(jù)可以獲取棚戶區(qū)分布并能夠監(jiān)測(cè)棚戶區(qū)的空間變化,國(guó)內(nèi)外學(xué)者生產(chǎn)了一系列高分辨率、長(zhǎng)序列的數(shù)據(jù)產(chǎn)品,極大地豐富了數(shù)據(jù)來(lái)源。我國(guó)的高分?2?號(hào)衛(wèi)星遙感影像空間分辨率為?0.8 m,其在城市棚戶區(qū)識(shí)別中也發(fā)揮了重要的作用。

 

SDG 11.2。借助交通大數(shù)據(jù)全覆蓋、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新的優(yōu)勢(shì),對(duì)該評(píng)價(jià)指標(biāo)所刻畫的城市可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵進(jìn)行評(píng)估表征。基于該指標(biāo)論述可提煉衍生出“交通覆蓋”的評(píng)價(jià)維度,用于表征一個(gè)城市的發(fā)展程度,是城市現(xiàn)代化與便捷性的標(biāo)志。路網(wǎng)密度的大小是判斷居民出行便捷程度的重要標(biāo)準(zhǔn),是評(píng)價(jià)城市服務(wù)發(fā)展水平的重要參考。因此,可選用“路網(wǎng)密度指數(shù)”對(duì)城市交通覆蓋情況進(jìn)行量化。路網(wǎng)密度可利用城市道路長(zhǎng)度的累積值與城市用地總面積的比值進(jìn)行計(jì)算。其中,路網(wǎng)長(zhǎng)度可從?OpenStreetMap(OSM)大數(shù)據(jù)平臺(tái)批量免費(fèi)獲取。該平臺(tái)于?2004?年創(chuàng)辦,是公眾參與建設(shè)的地理信息平臺(tái),由全球注冊(cè)志愿者采集上傳,免費(fèi)向用戶提供使用。

 

SDG 11.3。政務(wù)網(wǎng)站作為政府實(shí)施政民互動(dòng)的平臺(tái),成為市民參與城市治理的一種新模式,其參與程度彰顯著一個(gè)城市的基層治理能力,是評(píng)價(jià)一個(gè)城市可持續(xù)性的重要參考指標(biāo)。可基于各地陽(yáng)光?12345?政務(wù)網(wǎng)站數(shù)據(jù),使用市民對(duì)城市治理問(wèn)題的咨詢、意見(jiàn)、建議及態(tài)度等諸多信息,采用基于深度學(xué)習(xí)的自然語(yǔ)言處理技術(shù)對(duì)該信息進(jìn)行挖掘處理后可構(gòu)建?SDG 11.3?指標(biāo)。

 

SDG 11.6。基于遙感大數(shù)據(jù)計(jì)算的“細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度及變化率”是評(píng)價(jià)空氣污染程度重要的常用指數(shù),可用于反映城市對(duì)?SDG 11.6?指標(biāo)的完成情況。由于?PM2.5?具有覆蓋面積大、在大氣中不易擴(kuò)散、活性強(qiáng)且易攜帶有毒有害物質(zhì)等特點(diǎn),與其他霧霾污染物成分相比,PM2.5?具有顯著代表性。目前,對(duì)?PM2.5?反演使用最廣泛的數(shù)據(jù)是中分辨率成像光譜儀(MODIS)氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)產(chǎn)品。由于?MODIS?氣溶膠產(chǎn)品采用了層級(jí)數(shù)據(jù)格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),可以很方便地利用?IDL?處理語(yǔ)言對(duì)?PM2.5?濃度進(jìn)行批處理。MODIS AOD?產(chǎn)品具有較高的時(shí)空分辨率,且數(shù)據(jù)可公開(kāi)免費(fèi)獲取。

 

SDG 11.7。該指標(biāo)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)城市公共空間的建設(shè)情況。城市公共空間是城市管理的重要組成部分,是創(chuàng)建城市良好人居環(huán)境的重要條件,可選取基于遙感大數(shù)據(jù)計(jì)算的“開(kāi)放空間面積占建成區(qū)面積比例”這一指數(shù)來(lái)反映城市公共空間建設(shè)強(qiáng)度。開(kāi)放空間是指城市中服務(wù)社會(huì)融合與城市健康可持續(xù)的具有較高生態(tài)和社會(huì)價(jià)值的非/少建筑的空間,如綠地、水域和廣場(chǎng)等。開(kāi)放空間面積與建成區(qū)面積可借助美國(guó)國(guó)家航空航天局陸地衛(wèi)星(Landsat)遙感數(shù)據(jù)分別進(jìn)行遙感解譯提取,基于提取結(jié)果求取面積比值即為開(kāi)放空間面積占建成區(qū)面積的比例值。Landsat?遙感影像可由?USGS?官方網(wǎng)站免費(fèi)獲取。

 

SDG 11.a。人口流動(dòng)可反映城市活力與城市能動(dòng)性,對(duì)城市發(fā)展起著非常重要的作用。準(zhǔn)確即時(shí)地獲取城市人口密度在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域具有重要用途,然而傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)難以滿足實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)獲取人口密度的需求。可用城區(qū)人口密度變化率對(duì)人口流動(dòng)進(jìn)行衡量,人口密度可由不透水地表面積與夜間燈光數(shù)據(jù)聯(lián)合求取。不透水地表面積可借助?Landsat?遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

 

SDG 11.b。對(duì)城市而言,城市熱島效應(yīng)是其熱環(huán)境惡化的重要?dú)夂蜃兓F(xiàn)象,因此有效地評(píng)估城市熱環(huán)境變化敏感性特征在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域具有重要作用。基于遙感大數(shù)據(jù)提取的“區(qū)域增溫敏感性指數(shù)”旨在刻畫城市對(duì)地表溫度升高、極端熱環(huán)境變化的反應(yīng)程度,可用于評(píng)估城市適應(yīng)氣候變化、抵御災(zāi)害的能力。該指數(shù)利用內(nèi)嵌的區(qū)域整體增溫敏感性、區(qū)域梯度增溫敏感性、區(qū)域覆蓋增溫敏感性?3?個(gè)層次對(duì)城市熱環(huán)境變化靈敏度與適應(yīng)度進(jìn)行多維深入刻畫,可利用多源遙感大數(shù)據(jù)(如?Landsat、MODIS?遙感影像)對(duì)其進(jìn)行敏感性測(cè)算。

 

關(guān)聯(lián)指標(biāo)

SDG 6.3。該指標(biāo)表述的水體污染程度可選取基于遙感大數(shù)據(jù)提取的葉綠素?a?濃度進(jìn)行有效表征。葉綠素?a?濃度是重要的水質(zhì)參數(shù)之一,影響水體光譜特征,可用于表征水體富營(yíng)養(yǎng)化程度。遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)范圍廣、速度快、成本低、便于長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),可在水體葉綠素?a?濃度監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮重要作用。多種遙感影像(如?Landsat?多光譜掃描儀、MODIS),以及航空高光譜數(shù)據(jù)(如?AVIRIS、CASI)可用于葉綠素?a?濃度的遙感反演。選取何種波段計(jì)算葉綠素?a?濃度依賴于其濃度范圍,需要針對(duì)不同遙感數(shù)據(jù)的特點(diǎn),有針對(duì)性地確定葉綠素?a?濃度反演模型。

 

SDG 7.2。新能源充電站數(shù)量可反映城市新能源汽車的使用情況,表征城市新能源利用情況。新能源充電站數(shù)量可從?POI?大數(shù)據(jù)中獲取。POI?大數(shù)據(jù)是一類重要的地球大數(shù)據(jù),具有數(shù)據(jù)量大、覆蓋面廣、包含信息多樣、蘊(yùn)含價(jià)值高、數(shù)據(jù)容易獲取等特點(diǎn)。可利用?Python?爬蟲(chóng)程序經(jīng)由百度、高德、谷歌等導(dǎo)航類電子地圖開(kāi)放平臺(tái)的電子地圖位置服務(wù)?API?接口,對(duì)新能源充電站的坐標(biāo)、名稱、地址等特征信息進(jìn)行采集。

 

SDG 8.1。該指標(biāo)提及的經(jīng)濟(jì)發(fā)展維度可通過(guò)夜間燈光強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行表征。夜間燈光強(qiáng)度是從夜間燈光遙感數(shù)據(jù)提取的遙感指數(shù),與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)具有較強(qiáng)的相關(guān)性,可反映城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展程度。當(dāng)前,最廣泛使用的夜間燈光遙感數(shù)據(jù)主要為?DMSP-OLS?和?NPP-VIIRS。夜間燈光強(qiáng)度值可從夜間燈光數(shù)據(jù)直接獲取,由美國(guó)國(guó)防氣象衛(wèi)星計(jì)劃(DMSP)和美國(guó)國(guó)家極軌業(yè)務(wù)環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)(NPP)所搭載的傳感器探測(cè)得到,廣泛用于多尺度長(zhǎng)時(shí)序的城市相關(guān)問(wèn)題研究。DMSP-OLS?和?NPP-VIIRS?數(shù)據(jù)可由美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(NOAA)國(guó)家地球物理數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站下載。此外,武漢大學(xué)研發(fā)的“珞珈一號(hào)”衛(wèi)星,因其分辨率高、公開(kāi)性強(qiáng)、反演精度高,也獲得了廣泛的應(yīng)用。

 

SDG 9c。網(wǎng)絡(luò)通信是衡量當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)化大數(shù)據(jù)時(shí)代中信息通訊發(fā)展的重要方面,可選用“人均移動(dòng)數(shù)據(jù)流量”指數(shù)對(duì)其進(jìn)行表征。移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶數(shù)目激增與智能移動(dòng)終端應(yīng)用程序的快速普及推動(dòng)了移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的大幅增長(zhǎng)。人均移動(dòng)數(shù)據(jù)流量反映城市無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的資源管控、基站部署、協(xié)作傳輸?shù)确矫娴墓芾砟芰ΑH司苿?dòng)數(shù)據(jù)流可通過(guò)思科系統(tǒng)公司《視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)指數(shù)(VNI)——全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量預(yù)測(cè)》獲取。

 

SDG 15.1。城市綠地具有重要的固碳釋氧能力,可選用“城市綠地固碳釋氧量”對(duì)城市綠地作為碳匯的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行表征。植物不僅可以通過(guò)光合作用和生長(zhǎng)機(jī)制吸收和固定二氧化碳(CO2),也可以通過(guò)樹(shù)蔭和蒸發(fā)的降溫功效減少化石燃料的?CO2?排放。植物的固碳釋氧能力對(duì)改善城市空氣質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)城市生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。城市綠地固碳釋氧量可基于城市綠地的面積,結(jié)合光合作用和呼吸作用方程式進(jìn)行計(jì)算。其中,城市綠地面積可借助多源遙感影像(如?Landsat、MODIS、哨兵系列衛(wèi)星)進(jìn)行地表覆被的反演。

 

結(jié)語(yǔ)

對(duì)城市可持續(xù)性清晰、定量的評(píng)價(jià)和認(rèn)識(shí)是確定一個(gè)城市是否正在向可持續(xù)發(fā)展邁進(jìn)的關(guān)鍵一環(huán)。地球大數(shù)據(jù)突破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源稀缺、代價(jià)昂貴、質(zhì)量欠佳、時(shí)空不完備的瓶頸,提升了城市可持續(xù)評(píng)價(jià)的質(zhì)量。可持續(xù)發(fā)展評(píng)估作為重要的規(guī)劃概念方法,需要不斷融合地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、管理學(xué)的思想,開(kāi)發(fā)定量、精確的評(píng)估方法、技術(shù)和工具。針對(duì)城市的可持續(xù)評(píng)價(jià)結(jié)果需要加入發(fā)展?fàn)顩r和解決方案的視角,對(duì)不同?SDG?指標(biāo)之間的權(quán)衡與協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行分析。對(duì)基于地球大數(shù)據(jù)與?SDGs?的可持續(xù)評(píng)估進(jìn)行探討,可為城市可持續(xù)發(fā)展評(píng)估實(shí)踐提供數(shù)據(jù)、指標(biāo)和方法層面的借鑒與思考,為促進(jìn)聯(lián)合國(guó)?SDGs?實(shí)現(xiàn)發(fā)揮作用。(作者:高  峻、張中浩、李巍岳、孫鳳云、胡熠娜、王亮緒、付晶、程國(guó)棟,上海師范大學(xué);李新,中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所。《中國(guó)科學(xué)院院刊》供稿)。

 


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