“数字一带一路”（DBAR）国际科学计划简称“数字丝路”计划，是郭华东院士于2016年5月16—17日在北京召开的“一带一路空间认知国际会议”上提出的，之后在中科院和中国科协以及多个国际组织的共同支持下，于2016年12月启动实施，第一阶段为期10年。目前，该计划已得到数十个“一带一路”沿线国家及国际组织响应。该计划围绕地球大数据、环境变化、海岸带、自然灾害、世界遗产、水资源、粮食安全7个领域主题以及高山和寒区、城镇化2个培育主题展开国际合作研究，为“一带一路”计划提供空间数据、环境信息与决策支持，促进我国与沿线国家的科技及全方位合作，服务“一带一路”建设，与国际组织和国际计划相结合，形成“一带一路空间信息系统与科学模式”。

“数字一带一路”环境变化（DBAR-ENVI）是该计划的7大领域主题之一。“一带一路”区域具有复杂的地理环境和多样性生态系统，区域差异明显，存在草地退化、森林减少、冰川退缩、湖泊萎缩等多种生态环境问题。在全球变化背景下，“一带一路”区域环境问题变得更加严峻，这些问题往往具有较大的时空尺度，这就需要借助于对地观测数据和数字地球科学平台来实现有效的监测和分析。“一带一路”沿线尤其是一些发展中国家观测资料还比较缺乏，由于气候和环境监测站点稀疏，已有的卫星观测数据缺乏地面验证，缺少统一的协同观测网络，数据质量有待进一步提高，环境变化的研究能力也亟需加强。这就需要我们建立“一带一路”区域环境变化对地观测体系，构建星地集成数据库，为应对全球变化、提升区域生态环境、保障“一带一路”建设提供有效的科技支撑。

合作进展

基于2012、2014和2016年的“干旱半干旱环境对地观测国际会议”，2015年“海上丝绸之路空间认知国际会议”、2016年“一带一路空间认知国际会议”和全球环境变化遥感对比研究（简称ABCC计划）等国际合作平台，研究组与“一带一路”典型区域国家建立了合作关系。研究组还与法国雷恩第一大学IETR实验室、德国宇航中心（DLR）和意大利米兰理工大学（POLIMI）等单位建立了长期合作，在合成孔径雷达（SAR）图像处理、森林三维结构参数反演和城市信息提取等领域共同开发了一系列新技术，并与欧盟联合研究中心（JRC）建立了初步合作计划。与此同时，这些合作单位与“一带一路”沿线国家的合作关系也为研究组进一步构建合作网络提供了便利条件。

在2016年12月召开的第一届“ DBAR国际科学计划会议”上，DBAR工作组完成了初步组建，由郭华东院士担任主席。DBAR-ENVI工作组的主席包括来自中科院遥感与数字地球所的李新武研究员、中科院大气物理所的贾根锁研究员以及美国弗吉利亚大学环境科学系的Howard E. Epstein教授。其成员来自哈萨克斯坦、印度、阿联酋、法国、越南、中国等国家，成员的研究领域涵盖了气候变化、水资源、寒区环境、旱区环境、遥感对地观测等多个方面。

为确保与“一带一路”沿线国家的顺利合作，并在技术上支持区内资源的优化利用，发挥区域地理优势，DBAR-ENVI工作组的目标包括：

（1）建立合作网络，采用前沿对地观测技术提高对“一带一路”区域环境关键因子的监测能力，为“一带一路”沿线的环境监测和研究建立共享综合卫星数据集。与遥感和环境变化领域专家合作，开发先进的环境监测模型。与环境变化典型区域的“一带一路”国家及地区合作，加强具有针对性的区域环境监测方法研究。

（2）针对全球变化对陆表跨时空尺度的影响，共同开展观测和模拟。深入了解不同区域的关键生态环境问题，开展对陆地生态系统过程、冰雪变化及其对下游水资源的影响、土地利用和土地覆盖变化以及碳循环等方面的相关研究。

（3）制定以对地观测平台为基础的环境评价方法，提出区域性建议以支持“一带一路”国家实现可持续发展目标。评价区域环境脆弱性和承载力，防止经济建设对生态环境造成不良影响。协助“一带一路”区域国家适应气候变化，并减轻相关变化造成的负面影响。面向联合国可持续发展目标中的环境目标，将DBAR-ENVI项目与《巴黎气候协议》等国际计划和公约相接轨。

在未来计划中，我们将进一步修订并完善DBAR-ENVI工作组的科学计划，凝练关键科学问题和合作研究优先领域；建立与“一带一路”沿线的中亚、东南亚、南亚、东北非和欧洲国家以及北美发达国家的研究合作网络；加强与现有国际合作伙伴的联合研究。同时，我们将针对“一带一路”区域内全球变化敏感因子的时空格局、气候变化对区域陆地系统过程的影响及其机制、区域环境脆弱性和承载力评价方法等内容开展联合研究。将采用前沿的对地观测技术提高对环境关键要素的监测能力，联合“一带一路”国家共同开展野外数据收集和结果验证，形成环境变化关键因子的时空变化专题产品，提出在全球变化下可持续陆地生态系统管理战略，生成可供“一带一路”区域其他国家参考的咨询报告。我们期望在DBAR计划的执行过程中，建成一个全球环境变化研究国际平台，并形成一个由国内外相关领域专家组成的优势科研团队。

领域专家畅谈

关于DBAR计划的建立和实施，我们邀请了来自6个国家的7位专家代表，他们分别针对“一带一路”区域科学问题、新型雷达遥感前沿技术、气候-环境变化应对策略、DBAR与哈萨克斯坦空间技术研究、生态环境观测研究进展、DBAR与数据共享、DBAR与可持续发展等7个方面畅谈了自己的认识和感受。访谈以专家姓氏首字母顺序排序。

“一带一路”的科学问题

DBAR计划涉及包含整个欧洲、亚洲、非洲东北部的广泛地理范围，从生态系统的角度来看，研究区涵盖了三大洲几乎所有类型的陆地生态系统。地球上最大的河流、山脉、森林、草原、沙漠都能在该区域中找到，同时该区域囊括了牧场、耕地、林地以及世界上最密集的人类活动区，海拔由海平面到地球上最高的位置，有全球最热、最干燥、最潮湿的极端气候。在未来的一个世纪中，气候和土地利用变化将在地表和大气的能量交换中，特别是土地利用与气候的相互作用中起到至关重要的作用。“一带一路”区域的生态景观及功能的持续监测和评估，对于环境规划、决策以及减缓和适应全球变化是极为重要的。DBAR项目实施期间，各种生态系统组分包括碳循环、水循环、能量交换以及土地覆盖、土地利用动态等需要综合研究，它们如何随气候变化而改变，以及对气候变化的潜在反馈都是值得研究的内容。“一带一路”地区丰富多样的生态和人文景观，加上用于开展地球观测的现有和新兴技术，使得DBAR成为一个非常令人兴奋和具有重要意义的研究计划。

DBAR与新型雷达遥感前沿技术

DBAR计划给我带来了一个前所未有的与国际同行交流和合作的机会，这些同行都在我的研究领域或在互补领域中具有明确的研究目标，如可持续发展、生态安全、风险管理等。我的研究主题主要是SAR的新技术，虽然提出了一些有趣的潜在研究点，但不能像许多其他研究一样，为明确的应用需求提供一个独立的解决方案。在DBAR平台与不同应用领域研究学者分享观点、数据和研究经验，将使我对SAR技术和有关应用需求的理解更加全面。我希望可以通过这一契机提供更多有价值的研究成果并找到一些实际应用案例，来更好为DBAR贡献区域性或全球性生态环境问题解决策略。我认为DBAR平台将为这些成果的产出和分析提供有效和坚实的基础和保障。

“一带一路”气候-环境变化应对策略

“丝绸之路经济带”大部分处于亚洲内陆的干旱半干旱区，对于气候变化和极端水分事件非常敏感（图 1）。在气候变化和经济发展的双重压力下，各国必须协同一致加强整个区域的水资源管理。叶笃正院士提出的有序人类适应理论对于“丝绸之路经济带”的可持续发展值得借鉴。气候变化适应建议：尽快组建国际河流流域跨国供水机构，协调各国统一用水问题；提高水资源利用效率，包括开发适合当地条件的节水灌溉技术等；将“丝绸之路”沿线作为一个区域整体来考虑气候变化的适应战略，一方面通过南南合作向中亚国家转让节能节水技术，促进双赢发展，另一方面通过双方资源和优势产业互补的合作来达到区域有序适应气候变化的效果最大化和成本最小化。

DBAR与哈萨克斯坦空间技术研究

“一带一路”战略致力于构建新“丝绸之路”经济走廊，这一举措将给各国带来巨大的经济效益。哈萨克斯坦作为参与国之一，将积极参加和落实DBAR项目。这一计划不仅是东西方之间的简单贯通，更是解决严重生态和环境问题的必要途径。“丝绸之路”沿线国家都必须确保资源的有效利用并实现与自然的和谐发展，这需要更进一步的监测和研究。

对地观测最有效的方法之一是卫星遥感技术，该技术提供了诸多具有吸引力的发展契机。哈萨克斯坦科学家的主要目标是开发新的科学方法和工具，以扩大应用范围（农业、突发事件、环境、土地利用、大地测量、制图、地质学和采矿等）。哈萨克斯坦国家空间技术研究中心的专家在使用对地观测数据方面具有超过15年的经验，包括使用各种卫星影像和产品开展环境科学研究及应用，主题包括：

-农业产量预测，干旱监测，作物识别和状况评估，土壤水分变化检测；

-突发事件，洪水，森林和草原火灾；

-环境灾害，石油泄漏，城市固体废弃物的非法填埋。

我们将在接收、存档和处理遥感数据方面发展新的方法和技术，与邻国就水资源管理、气候变化等共性问题开展联合研究。

“一带一路”生态环境空间观测研究进展

在DBAR计划形成过程中，通过国家和科技部支持的相关项目，包括“ 973”项目“空间观测全球变化敏感因子的机理与方法研究”，国家自然科学基金委重大国际合作项目“全球环境变化遥感对比研究”，以及国家科技支撑计划“新疆及周边区域遥感动态监测与应急管理系统”项目等，我们取得了一系列全球环境变化科学研究进展（图 2），包括：利用多源空间数据对冰川、积雪、植被、气溶胶和森林碳等全球变化敏感因子进行分析研究，发展了区域气候变化模拟平台；探索了敏感因子对全球环境变化的不同响应机制及不同区域全球变化现象异同，并发展了全球变化科学卫星和月基对地观测等概念性研究；研发完成了“新疆及中亚生态环境遥感监测平台系统”，并对新疆及中亚地区环境变化进行了综合评估与分析。这些研究将为DBAR-ENVI工作组相关研究的顺利进行奠定良好基础。

DBAR与数据共享

目前全球环境退化现象已非常明显。DBAR计划贯穿“一带一路”沿线各国，为来自不同种族、文化和学科的研究人员提供了一个开发和使用地球观测数据的重要平台，用于环境决策，旨在维持可持续发展和避免灾害。该平台不仅有助于参与DBAR项目的研究人员的个人能力提高，而且可以成为前沿研究合作及学术交流的起点。DBAR将协调环境和灾害评估方法，有助于生成可靠的数据和信息，供决策者及规划者实现增进“一带一路”地区人民福祉的可持续发展目标。数据共享和传递是DBAR计划的重要组成部分，研究人员可以获得各类环境方面的相关数据。分析这些数据将有助于理解导致环境退化的区域性和全球性因素，这些评估结果还可以帮助研究人员得到新的知识发现。新思想和新方法不仅可在一些具备突出影响力的期刊上发表，还可以成为构建生态环境监测和决策系统的重要基础。

DBAR-Envi工作组与可持续发展

DBAR计划是一个全方位的、重要的新型区域计划。着眼于环境变化工作组，其中一个关键作用是鼓励更进一步观测地球表面过程，并在这个过程中实现多类数据资源的融合。地球观测在确定生态系统如何响应气候变化以及不同环境要素之间相互作用如何加速环境变化过程是非常必要的。“一带一路”区域许多国家人口迅速扩张，这一现象往往集中在沿海地带。面对洪水、台风、风暴、干旱、地震等自然灾害，以及水土流失、侵蚀、海岸线后退、土地退化、水资源减少、陆地和海洋生物多样性丧失等生态环境问题，人类本身具有脆弱性。诸如DBAR平台，任何旨在更好地理解、把握和解决这些问题的合作和努力都具有重要意义。只有通过共同努力，才能增强人类对环境变化的适应力、实现可持续发展的共同目标。