摘要：国际数字地球学会于2004年正式成立。在2024年迎来建会20周年之际，回顾与展望数字地球的全球发展意义重大。中国在利用数字地球技术应对全球挑战方面付出了积极努力并卓有成效。在中国科学院主导下，国际数字地球学会及其中国国家委员会正式成立，由国际数字地球学会创立

本文刊载于《中国科学院院刊》2024年第12期“科技与社会”

郭华东 刘 珍* 王长林

1 可持续发展大数据国际研究中心

2 中国科学院 空天信息创新研究院

3 国际数字地球学会

国际数字地球学会于2004年正式成立。在2024年迎来建会20周年之际，回顾与展望数字地球的全球发展意义重大。中国在利用数字地球技术应对全球挑战方面付出了积极努力并卓有成效。在中国科学院主导下，国际数字地球学会及其中国国家委员会正式成立，由国际数字地球学会创立的国际品牌学术会议、创办的国际一流学术刊物、搭建的国际重要资源网络，在全球数字地球发展历程中起到了至关重要的引领作用。国际数字地球学会是中国发起的国际组织中唯一一个加入国际科学理事会的国际科技组织，对中国创建有影响力的国际组织起到重要示范作用。面向未来，国际数字地球学会将继续以全球主导性战略为指引，以国家重大战略需求为导向，服务国家科技外交，为全球数字地球与可持续发展作出重要贡献。

2004年7月，由中国科学家发起，经国务院批准的国际数字地球学会 （International Society for Digital Earth，ISDE）在民政部注册成立。国际数字地球学会以推动和传播“数字地球”理念为宗旨，经过20年的耕耘，在世界空间信息和地球科学领域形成重要影响力，成为数字地球全球发展的引领者。

2024年，国际数字地球学会建会20周年。作为由中国科学家发起且总部设在中国的、为数不多的国际科技组织，国际数字地球学会成立20年来推动了全球的数字地球学术交流和合作，成为中国发起的国际组织中第一个加入国际科学理事会 （ISC） 的国际科技组织，对中国创建具有影响力的国际组织和国际计划，推动发展科技外交起到示范作用。

1 数字地球缘起

20世纪90年代，计算机技术和空间信息技术迅速发展，特别是地理信息系统、遥感技术和全球定位系统等技术的进步，为数字地球概念的提出奠定了基础。“数字地球”的概念最早出现在 《濒临失衡的地球》（Earth in the Balance） 一书中。之后，时任美国副总统阿尔·戈尔在1998年1月的演讲中做了进一步阐述，将“数字地球”描述为一个与地球相关的，由海量数据构成，并以多分辨率和三维形式呈现的星球，它不仅可用于科学研究，还可用于教育、环境保护和资源管理等多个领域。

中国政府高度重视数字地球的发展。1998年6月，时任国家主席江泽民在接见两院院士时，强调“数字地球”的战略意义。中国科学院积极推动数字地球的发展，在呈送国务院《关于“中国数字地球”发展战略的建议》 中提出，“数字地球”不是一个单纯的科技和工程项目，而是一个全局性的战略发展目标。从中国跨世纪发展的国家战略出发，迫切需要一个“中国数字地球”。

1999 年 11 月，中国科学院联合 19 个部门及国内外相关机构在北京发起召开首届国际数字地球会议，时任国务院副总理李岚清致大会开幕辞。会议通过了数字地球领域首个纲领性文件——《1999数字地球北京宣言》（1999 Beijing Declaration on Digital Earth），成立了数字地球国际会议国际专家指导委员会，拉开了数字地球发展的序幕。

2 国际数字地球学会成立

随着数字地球的不断发展，科学家认识到建立业界国际科技组织的必要性，提出成立国际数字地球学会的建议。经过不断努力，中国科学院于2002年8月向国务院提交 《关于成立国际数字地球学会的请示》获批。2004年7月13日，由中国科学家联合国内外相关机构和专家学者发起的国际数字地球学会在民政部正式注册成立。国际数字地球学会旨在“数字地球”理念指导下，促进国际学术交流与合作，推动数字地球技术在国民经济和社会可持续发展、环境保护和全球变化、灾害预防和治理、世界遗产与自然资源保护等诸多方面发挥重要作用。

2006年5月，国际数字地球学会在北京召开成立大会暨第一届第一次执委会会议，首届执委会委员由23位来自中国、加拿大、美国、日本、捷克等10余个国家和国际组织的专家、学者组成。时任中国科学院院长路甬祥院士任国际数字地球学会创始主席，之后第二、三、四届主席分别由澳大利亚John Richards院士、中国科学院郭华东院士和欧盟联合研究中心Alessandro Annoni博士担任。目前，国际数字地球学会已在中国、澳大利亚、俄罗斯、欧洲、日本和印度成立了6个国家与区域委员会，建立了“数字丝路”国际科技联合体，创建了青年科学家创新网络，成立了6个专业领域工作组，形成了较完备的组织架构体系。

2006年，国际数字地球学会中国国家委员会 （以下简称“ISDE中委会”）同期成立，是学会建立的首个国家委员会，致力于推动中国数字地球基础理论、技术和应用的发展。ISDE 中委会目前下设 17 个专业委员会，发起举办“全国激光雷达大会”“全国成像光谱对地观测学术研讨会”“全国成像雷达对地观测学术研讨会”“全国数字山地学术研讨会”“虚拟地理环境会议”等具有广泛影响力的国内品牌学术会议。

创立品牌学术会议，推动领域学术交流

国际数字地球学会在全球范围内广泛举办学术交流活动。目前，已在16个国家主办了13届国际数字地球会议和9届数字地球峰会。会议受到各国领导人的高度重视，2006年时任新西兰总理Helen Clark在首届数字地球峰会上致辞，2009年时任国务委员刘延东在第6届国际数字地球会议上致辞，2016年时任全国政协副主席王钦敏出席第6届数字地球峰会开幕式。这些高水平国际学术会议吸引了来自全球70多个国家的专家学者参会交流，并相继发布《1999数字地球北京宣言》（1999 Beijing Declaration on Digital Earth）、《2009 数字地球北京宣言》（2009 Beijing Declaration on Digital Earth）和《2019数字地球佛罗伦 萨 宣 言 》（2019 Florence Declaration on Digital Earth），在数字地球发展历程中具有里程碑意义。

2011年，国际数字地球学会召开了“面向2020数字地球高层理念研讨会”，产出了两篇文章，一篇《新一代数字地球》（Next-generation Digital Earth）发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS） 上，另一篇《数字地球 2020：未来10年前景展望》（Digital Earth 2020: Towards the vision for the next decade）发表在《国际数字地球学报》（International Journal of Digital Earth） 上。时隔 10年，2020 年学会再次召开“面向2030数字地球高层理念研讨会”，会议成果 《数字地球：过去、现在和未来》（Digital Earth: Yesterday,today and tomorrow）发 表 在 《国际数字地球学报》上。

2023年，在“一带一路”倡议提出10周年之际，国际数字地球学会以“数字丝路”国际科技联合体为依托，成功举办“一带一路”数字地球论坛，邀请到来自33个国家的100余名专家代表参会。论坛发布了《数字地球支撑“一带一路”国家可持续发展宣言》（Declaration on Digital Earth in Support of Sustainable Development in Belt and Road Countries），并与“一带一路”共建国家的相关国际和国家组织签订合作发展协议，在共建“一带一路”国家数字地球领域的多边及跨区域的纵深合作和更高水平互利共赢发展方面迈出了重要一步。

为推动数字地球在中国重大科学发现与国家战略实施中发挥更大作用，国际数字地球学会与中国科学院于 2019 年和 2021 年在北京联合主办了首届和第二届中国数字地球大会；2024年6月，在苏州举办了第三届中国数字地球大会。该系列会议已成为中国数字地球领域的重要学术交流活动。

创办国际一流刊物，出版里程碑著作

国际数字地球学会创办了两本国际学术刊物。一本是2008年创刊的《国际数字地球学报》，该刊是全球数字地球领域第一本英文学术期刊，创刊18个月即被 SCIE 收录，在全球自然地理类期刊中位居前 25%（Q1 区）。另一本是 2017 年创刊的 《地球大数据 （英文）》（Big Earth Data）。该刊是全球首个聚焦大数据的地学刊物，已被EI、Scopus、ESCI等多个国际数据库收录，在地球科学综合、计算机科学与信息系统期刊中均位居 Q1 区，并成功入选中国科技期刊卓越行动计划二期英文梯队期刊项目。

2019年，国际数字地球学会组织出版了全球数字地 球 领 域 首 部 英 文 专 著 —— 《数 字 地 球 手 册》（Manual of Digital Earth） 。该专著由时任国际数字地球学会主席、中国科学院院士郭华东领衔主编，由来自18个国家的120余名学者历时4年共同撰写完成。截至2024年11月18日，该专著全球下载量超过117万次，为推动数字地球学科发展作出巨大贡献。

建立国际资源网络，参与国际科技治理

通过传播数字地球理念及利用数字地球技术为全人类谋取福利，数字地球倡议得到众多国际组织的认可。2017年，国际数字地球学会成为全球最大非政府国际科技组织——国际科学理事会的成员，是迄今中国发起的国际科技组织中唯一一个加入国际科学理事会的机构。此外，国际数字地球学会也是地球观测组织 （GEO）、联合国全球地理空间信息管理专家委员会地理空间国际学会联盟（UN-GGIM GS）的成员，并与国际科学理事会数据委员会 （CODATA）、国际摄影测量与遥感学会 （ISPRS）、国际电气和电子工程师协会地球科学与遥感学会 （IEEE GRSS） 等10余家国际组织签订了合作协议并建立了长期合作关系。

开展目标交流培训，加速弥合数字鸿沟

国际数字地球学会积极与发展中国家、欠发达国家开展数字地球领域学术交流，举办数字遗产、数字减灾、可持续发展等方面的培训活动，致力于弥合数字鸿沟，推动发展中及欠发达国家和区域可持续发展目标的实现。2018年，国际数字地球学会与非洲环境遥感协会和摩洛哥环境遥感协会联合在摩洛哥举办以“数字地球，服务非洲可持续发展”为主题的第七届数字地球峰会，促进了国际社会对非洲地球空间信息基础设施和技术应用的关注，为非洲数字地球领域的进一步发展和合作奠定了基础。2024年，国际数字地球学会联合可持续发展大数据国际研究中心、联合国经济和社会事务部等 5 家国际组织与机构共同主办“小岛屿发展中国家利用地球大数据促进可持续发展目标能力建设培训班”，来自小岛屿发展中国家的近20位代表参加了培训，为提升小岛屿发展中国家青年学者的数字技术创新能力，促进数字地球技术应用和推广，推动小岛屿发展中国家的可持续发展作出了积极贡献。

3 数字地球技术发展若干案例

数字地球作为地球科学、空间科学、信息科学、计算机科学等多学科交叉融合的领域，涉及遥感、地理信息系统、全球定位系统、互联网、虚拟现实、人工智能等多方面的知识和技术，是对地球多维度、多尺度、多时相、多层次信息的高度综合集成与虚拟地球建模。从地理信息的共享、分析和应用，到形成一个全面且动态的地球观测和分析平台，数字地球包括了地球上人类文化和社会的各个要素和过程，并用于环境保护、灾害监测、城市规划、资源管理、科学研究、教育培训等多个领域。以下列举中国主导研制的数字地球技术发展和平台建设。

数字地球原型系统和数字地球科学平台

2002年，依托中国科学院知识创新工程，中国第一个数字地球原型系统（DEPS/CAS）开始研制。该系统包括基础框架、关键技术和领域应用３个部分，建立了原型系统构架，实现了从数据接收、数据管理、网格计算、地图应用服务和虚拟现实呈现一体化服务模式，展现了在全球及全国不同空间层次的应用能力。联合国环境署专家评价：“该数字地球原型系统代表了其在全球数字地球领域中的领导地位，为国际科学与工程领域特别是空间信息技术与应用领域作出了具有里程碑意义的贡献。”

以此为基础，研发团队创建了国际上第一个数字地球科学平台。该平台实现了大数据存储与计算、可视化呈现与时空过程动态模拟等关键技术创新。该平台突破了统一地理框架空间可视化、空间数据分析和模拟等关键技术，具备了 PB 级在线数据服务能力，集成150余种可视化模型与算法，实现了地学要素可视化、典型自然现象与地表过程的仿真模拟。该成果获 2014 年联合国“全球脉动”奖项，为全球 40 余个国家中选出的9个获奖团队之一。

地球大数据平台系统

2018 年，中国科学院战略性先导科技专项 （A类）“地球大数据科学工程”（CASEarth） 正式启动，旨在利用地球大数据驱动跨学科、跨尺度宏观科学发现，以系统性和整体性的理念研究解决重大科学问题，实现对地球系统科学认知的重大突破和对宏观决策的科学支持，持续地在科学发现、宏观决策、技术创新和知识传播等方面产出重大成果。

作为“地球大数据科学工程”的一项重要成果，2019年1月地球大数据共享服务平台正式发布。该平台提出以地球大数据为中心，面向联合国可持续发展目标（SDGs）评估的超级计算、云计算、存储超融合系统架构，建成大规模超融合计算架构云服务平台，实现数据零迁移与流水线式处理，突破了地球大数据管理与计算分析关键技术，实现 PB 级地球大数据格网化组织与按需剖分访问，百亿级元数据毫秒级并发查询，数据吞吐率TB级/秒，自主研发地球大数据系统软件栈：数据管理引擎 DataBank、智能分析引擎EarthDataMiner、可视化引擎DESP。

以该平台系统为依托，构建地球大数据科学发现新范式，并在多领域成功实践。2021年，地球大数据共享服务平台作为首批24个全球合作方之一成功入选联合国可持续发展技术促进机制在线平台（UN 2030 CONNECT），创建了虚拟现实SDGs可视化环境，实现集成展示和决策交互式情景推演，为全球174个国家和地区、超54万用户提供了数据共享和分析服务。

可持续发展大数据平台

2021年，可持续发展大数据平台正式发布。该系统由可持续发展大数据国际研究中心研制，是集数据计算、数据分析、数据展示、数据共享为一体的平台，围绕联合国可持续发展目标的指标，以大数据为核心，重点关注零饥饿、清洁饮水和卫生设施、可持续发展城市和社区、气候行动、水下生物和陆地生物6个可持续发展目标，为公众、科研人员及决策部门等提供相关典型资源的多维度服务，包括数据产品、在线计算工具、可视化云服务与决策支持工具等。

目前，可持续发展大数据平台系统实现了300PB存储、200PF高性能计算、10000CPU核心云计算，突破了SDGs 大数据系列关键技术，自主研发数据管理引擎DataBank、智能分析引擎 EarthDataMiner 和可视化引擎DESP等系统软件，开发了120个栅格和矢量计算函数算子、15个机器学习模型、150余个算法工具，云化集成了100余款工具软件。该平台在联合国可持续发展目标监测中发挥了重要作用。

4 未来发展的思考与前瞻

全球科技革命与产业变革带来新的发展机遇

当前，科技革命与产业变革正在全球范围内孕育兴起，科技与经济、社会、文化、生态等各领域深入结合发展。无论是基础研究，还是前沿技术，以学科交叉与跨界融合催生重大创新的趋势都日益明显。

特别是在互联网时代，空间信息和数字技术得到了前所未有的发展与融合。物联网、区块链、超级链接、5G 通信、人工智能技术大发展，人与人、人与物、物与物互联互通、融合开发，形成了数字经济蓬勃发展的局面，且深刻地影响着人类生活与社会发展。

以空间技术、人工智能、物联网、边缘计算和雾计算、虚拟现实、数据超立方体等为代表的先进技术催生数字化转型，衍生出数字孪生、平台化、超链接性、数据化、虚拟化、云化等发展形式，为科学发现、技术创新、决策制定、知识传播等提供重要支撑。

数字技术成为联合国主导性战略之一

自2018年以来，联合国对数字技术一直进行着系统性的战略部署。

2018 年，《联合国秘书长的新技术战略》（UN Secretary-General’s Strategy on New Technologies） 提出5项原则、4项承诺，提倡全球价值观，促进全球合作，有效利用数字技术进行能力建设，搭建合作框架与规范，重申加强数字合作，利用数字技术为各方提供支持，并对联合国系统进行能力优化。

2019年，联合国秘书长在关于数字合作高级别小组的报告《相互依存的数字时代》（The Age of Digital Interdependence）中提出5组重要建议，其中包括建立区域性和全球性的数字技术服务平台，以帮助政府、民间社会和私营部门理解数字化问题，提高能力开展合作，以应对数字技术产生的社会和经济影响，以及全球数字合作等。

2020 年，联合国秘书长报告了 《数字合作路线图》（Roadmap for Digital Cooperation），该路线图内容包括推动数字通用连接、促进数字技术成为公共产品、保证数字技术惠及所有人、支持数字能力建设、保障数字领域尊重人权、应对人工智能挑战、建立数字信任和安全。

2021 年 ， 联 合 国 《2021 年 技 术 和 创 新 报 告》（Technology and Innovation Report 2021） 中提出，前沿技术是一组充分利用数字化和连通性、结合在一起后能够产生多重倍增效应的新技术，包括人工智能、物联网、大数据、区块链、5G通信、3D打印、无人机在内的11项技术可以提高生产率，改善生活。2021 年，联合国秘书长在报告 《我们的共同议程》（Our Common Agenda）中指出，我们处于历史转折的紧要关头，必须加快执行包括可持续发展目标在内的现有协议。人们要团结一致，共同目标，共同努力，来解决新冠病毒、气候变化灾害、社会问题所造成的一系列政治、经济、环境和社会危机。

2024年9月，在联合国未来峰会上，各国领导人审 议 通 过 了 《全 球 数 字 契 约》（Global Digital Compact），明确了包容性、开放性和以人为本的数字发展原则，致力于缩小全球数字鸿沟，强调了将技术创新的潜力转化为推进可持续发展目标的实际成果，标志着国际社会在数字治理和可持续发展领域迈出了关键一步。

数字化发展构筑国家竞争新优势

《数据时代 2025》（Data Age 2025） 白皮书指出，2016年全球数据总量为16ZB，预计到2025年数据量将增长10倍，达到 163ZB。其中，2023 年中国数据达到32.85ZB。当前，全球大数据发展显现出数据量爆炸式增长的态势。各国加快布局，探索数据未来发展战略，大数据与人工智能、云计算、物联网、区块链等技术日益融合，成为各国抢抓发展机遇的战略性技术。

涵盖世界主要经济体的二十国集团 （G20） 代表着全球数字化发展的前沿力量，G20国家数字竞争力体现了全球主要经济体的数字化发展情况和数字化竞争优势。2019年，中国在G20国家数字竞争力指数排名中位居第2位，尤其在数字经济和数字服务方面体现出了较强的竞争优势。

建设数字中国是数字时代推进中国式现代化的重要引擎，是构筑国家竞争新优势的有力支撑。加快数字中国建设，对全面建设社会主义现代化国家、推进中华民族伟大复兴具有重要意义和深远影响。自2018年至今，数字中国建设峰会已举办7届。主题从信息化到数字化，到数据引领创新发展新变革，再到“释放数据要素价值，发展新质生产力”，无一不显示中国政府在推动数字中国建设的迫切愿望和行动力。

数字地球发展展望

数字地球已成为全球最具挑战性和广泛带动性的科技领域之一，是一个国家科学技术、经济实力和国家安全保障能力的综合体现，是综合国力的重要标志之一。数字地球作为多维度、多尺度、多时相、多层次的信息系统，成为支持全球可持续发展的国家和国际合作公共平台，也是全球经济发展与社会福祉的新增长点。未来，随着高新技术的不断进步，数字地球将在以下6个方面进一步发展。

1

关键技术创新驱动

数字地球发展需要关键技术的支撑，涉及对地观测、科学计算、宽带、互操作、元数据管理与存储、格网，以及云计算技术等。

2

地球大数据开放共享

地球大数据是针对地球科学领域的、具有空间属性的科学大数据集合，是新一代数字地球的表现形式。中国的对地观测卫星，以及对地观测系统和大科学装置产生海量的地球大数据，成为建设数字地球的重要支撑。数据的开放与共享是促进科学进步的主要驱动力，是数字地球造福全人类的重要要素。

3

驱动跨学科交叉与融合

地球大数据以系统性和整体性研究驱动跨学科、跨尺度宏观科学发现，在对地球系统科学认知上有重大突破，在决策支持上实现新的跨越。

4

智能化分析与应用

地球大数据科学价值链包括空间地球智能认知，是在对地球相关要素提取、识别、分类的基础上，辅以人工智能、机器学习和软件分析，使模拟系统能够像人一样认知、理解地球系统的复杂现象和过程。

5

可持续发展导向

数字地球将为科学家与决策制定者搭建交流平台，加强数字地球技术应用的转化，发挥数字地球技术在服务国家战略及可持续发展中的重要作用。

6

加强国际合作

数字地球的技术实现和应用实践离不开国际合作，众多国家和国际组织都在推动数字地球的发展，共享地球大数据和数字地球技术。

5 结语

数字地球正在不断向广度和深度发展，我们应更加重视地球科学、空间科学、信息科学等相关技术领域的跨学科研究，加强数字地球对社会进步影响的研究，高度重视数字转型、数字孪生、数字伦理、数字教育、数字治理等领域的发展，以拓宽数字地球的研究方向，从而进一步帮助地球系统研究达到新的高度。

回顾过去，国际数字地球学会的诸多设想已变为现实。联合国可持续发展目标等三大战略框架和中国“一带一路”倡议、“美丽中国”建设、数字中国战略和数字经济发展对数字地球和地球大数据正在不断提出重大需求。

展望未来，在新的起点上，国际数字地球学会将继续以数字技术为支撑，探索数字技术在地球科学领域的应用与发展，利用数字地球技术推动地球的可持续发展，引领数字地球未来发展的新征程。

郭华东 中国科学院院士。可持续发展大数据国际研究中心主任，国际数字地球学会终身名誉主席。《中国科学院院刊》副主编。主要研究领域：数字地球、地球大数据、可持续发展目标等。

刘 珍 中国科学院空天信息创新研究院学会与期刊部副主任，国际数字地球学会执行主任。主要研究领域：数字地球、地球大数据、可持续发展目标等。

文章源自：郭华东, 刘珍, 王长林. 国际数字地球学会二十年：回顾与前瞻. 中国科学院院刊, 2024, 39(12): 2131-2139.

DOI: 10.16418/j.issn.1000-3045.20240901001.

来源：科学参考