新的卫星图像数据库映射了地球上人类存在的动态外文翻译资料

 2022-01-30 21:38:19

新的卫星图像数据库映射了地球上人类存在的动态

新的数据平台可以分析过去40年来全球建成区和人口的增长情况。 地图显示的是2015年数据。

自1975年以来，地球上的建筑面积增加了2.5倍。然而，当前73亿人生活或工作的面积仅占全球陆地面积的7.6％。十个人口最多的中心城市里有九个在亚洲，而十个最大的中心城市有五个在美国。这些是lsquo;全球数据库rsquo;计算的结果，该数据库是欧盟联合研究中心在2016年10月18日的lsquo;联合国城市住房和可持续发展会议rsquo;上发起的追踪当前地球上人口的全球数据库。

全球居民区图层（GHSL）

虽然全球人口的增长受到统计机构的密切监测，但到目前为止，关于描述人类空间分布的信息缺乏一致性、公开性和详细性，而且几乎没有任何有关全球覆盖的建成区的信息。JRC在区域和城市政策综合董事会（DG REGIO）的支持下开发的全球居民区图层（GHSL）第一次能够以一致和详细的方式分析整个地球上建筑物、人类和居民区在过去40年的发展。

GHSL是关于居民区（从村落到大城市）的最完整的，一致的，全球的，免费的和开放的数据集。 这些数据集基于过去40年来不同卫星传感器收集的超过124千亿个单独的图像数据记录。 它结合了建筑面积卫星图、绿色区域卫星图、夜间灯光卫星图像和人口普查数据。

建筑面积在全球范围内增加，在低收入国家增长最为强烈

GHSL显示，在过去的40年里，全球建筑面积增加了约2.5倍，而全球人口增加了1.8倍。 人口和建筑面积的变化显示出主要的区域差异。 观察发现在低收入国家增长最强烈。 例如，在过去40年中，非洲人口增至三倍，建筑面积增至四倍。 在同一时期，欧洲人口保持稳定，而建筑面积增至两倍。

人口和建成区的扩张大部分发生在面临自然灾害风险的地方。 例如，世界上沿海地区的城市人口在过去40年中增加了一倍，从4,500万到8,800万。

人口最稠密的城市中心位于低收入国家

目前，世界上大多数人口生活在人口密集的地区，在这儿人口密度大于1500人/kmsup2;并且总人口大于50000。据GHSL统计，2005年全球具有超过13000个这样的中心城市。

世界上人口最多的十大中心城市分别是广州东莞、开罗、雅加达、东京、新德里、加尔各答、达卡、上海、孟买和马尼拉。如此说来，十分之九的人口密集中心城市在亚洲，十分之七属于低收入国家。

建成区面积最大的中心城市位于高收入国家

洛杉矶是世界上最大的中心城市，它的建成区面积超过4734kmsup2;，成为继东京、雅加达、广州东莞、纽约、芝加哥、约翰内斯堡/普利陀利亚、达拉斯、迈阿密和大阪。其中十分之八来自高收入国家，十分之五来自美国。

不同大陆的不同增长趋势导致全球人均建筑物分布不均，北美城市群的人均建筑面积几乎是亚洲的十倍。

通过观察中心城市的夜间照明辐射情况，依据电力的获取可以看出存在较大的区域和收入不平等。与此同时，可以观察到高收入国家的中心城市夜间灯光辐射的相对下降，这可能与环境保护和节能政策的实施有关。根据GHSL收集的证据，我们的中心城市，城镇和郊区正在变得更绿：在过去的25年里，地球上整个城市群中与建成区相关的植被平均强度增加了38％。

人类星球地图集

GHSL是支持“人类星球地图集”首次发布的核心基线数据，这是地球观测组织（GEO）的国际合作项目——人类星球新议程。 它旨在支持监测2015年后国际框架的实施情况：联合国第三次会议——城市住房与可持续发展（第三届世界人居大会，2016年），2015年后可持续发展目标框架（SDG），联合国框架——气候变化公约和2015 - 2030年仙台减少灾害风险框架（DRR）。

欧盟联合研究中心专家于2016年10月17日至20日在厄瓜多尔基多举行的第三届世界人居大会上介绍了全球居民区图层（GHSL）开放数据工具和分析结果，其中包括2016年“人类星球地图集”。

关于人居三

第三届世界人居大会旨在重振全球对可持续城市化的承诺，重点关注实施新城市议程，以确保对可持续城市发展的新的政治承诺，评估迄今取得的成就，解决贫困问题并确定和应对新出现的挑战。 像GHSL这样的科学数据和工具是数据和科学知识如何为新政策发展做出贡献的具体例子。

GHSL简介

为什么要使用地球观测数据研究人类居民区？

人口的增长是前所未有的，人类住区的增长也是如此。联合国各机构编制的人口估计数(联合国，2015b)报告了作者生命周期中世界人口增加近两倍的情况，从1960年的近30亿人增加到撰写本报告时的近75亿人。人口增长伴随着住区的实际增长，但是没有相应的全球数字，只有粗略的估计(Seto、Guuml;neralp和Hutyra，2012年)。事实上，村庄、城镇、城市和特大城市的实际规模仍然下落不明。例如：有多少地球表面被定居点覆盖？定居点的增长速度有多快？它们在哪里生长的最多？定居点如何在不可持续的道路上发展，仍然是一个悬而未决的问题。实体规模及其增长对各级社会进程(复原力)产生影响，需要良好的住区信息来指导国家发展计划，颁布旨在发展无风险和可持续社会的立法(联合国，大会，2015年)。地球观测是从地方到国家和全球范围对人类住区进行评估的最有前途的测量系统(Martino Pesaresi，郭华东等)。(2013年)。

人口是通过国家统计部门进行的人口普查来核算的，但并非所有国家都能跟上最新情况，而且大多数人口普查没有考虑到住区的实际规模。人口普查涉及人口的地点、时间动态、年龄结构、社会福利等许多特征。人口普查还提供了关于住房使用情况的资料，如每个国家报告的人均居住面积或农村和城市人口的比例。然而，人口普查并不报告能够提供对城镇、村庄或城市的空间大小或其物理特征的了解的物理变量。此外，人口普查工作的延误和调查结果报告的延误，使许多国家没有最新的人口数字。这些缺点常常通过全球统计模型加以解决，这些模型利用来自卫星图像的物理空间定居信息来估计当前人口的空间分布(Freire Sergio、MacManus、Kytt等)。(2016年)。

住区的增加是住区内人口增长的结果，也是城市化的结果。城市化是指在大城市和住区中，将人们从以低密度农业为基础的环境转变为以高密度服务部门为基础的经济的社会经济进程。城市化的动力是复杂的，并且在不同的大陆之间是不同的。这些过程可能不同，但结果可能类似地被描述为人口的增加，他们为了寻求更好的生计而迁移到更大的住区，而这些人都需要住房、工作环境和设施。这种增长扩大了住区的实际规模，同时也扩大了需要能源、资源、防御自然灾害的较大职能机构的管理挑战。

人类住区是指人口密度高的城市(如城市)和农村(如人口密度低)，如村庄或村庄。作为全球人口普查统计核算基础的城乡二分法可能不足以充分描述当今的城市化模式和住区增长(Morrill，2004年)。事实上，定居点实际面积和人口的增加不仅与城市和特大城市有关，而且与较小的定居点有关。虽然对较大城市和特大城市的测量有较好的记录，但较小住区的位置和增长在很大程度上下落不明，从而限制了我们对城市化的新挑战(Tony冠军和GraemeHugo2003)及其核心的相关人口过程(Montgomery，2008年)的理解。

目前人类对全球居住区信息的需求超出了科学调查的范围，所以这对地方和全球可持续性具有实际影响。关于人类住区位置和规模的信息被用来模拟获得(服务、市场、工业基础设施、粮食、水、土地)、接触(自然/人为危害、灾害、污染)以及(人类活动对土地和水生态系统的)影响。事实上，在全球开展业务的一些机构都需要全球人类住区信息，其中包括欧洲联盟委员会发展和人道主义援助服务10、联合国各机构和方案、世界银行以及需要量化变量以确定其人道主义和发展援助或国家投资优先次序的捐助国。

危机管理依赖于有关危害、风险和脆弱性的信息。人类住区的物理大小是人体暴露的主要信息源。事实上，卫星图像是用来量化建筑存量和可能因危险影响而受损的生命线的重要数据来源(Daniele Ehrlich等人2010年)。卫星图像可用于获取各种尺度的曝光量(D.Ehrlich等人；Daniele Ehrlich和Tenerelli，2013年；Martino Pesaresi，郭华东等。2013年）全球等级的曝光主要来自人类住区信息，如GHSL(Martino Pesaresi和Freire，2014年)。危机管理的不同阶段，包括风险评估、灾害警报和应急反应，都需要暴露的信息，而且都需要详细的信息，而这些信息并不能达到要求的程度。全球灾害警报和协调系统(GDACS)11等全球警报系统依靠暴露和脆弱性模型作为模型的薄弱环节。信息越精确，警报的结果就越好。同样，灾害风险模型依赖于相同的风险变量，但不同的是，模型可能还需要考虑未来不断扩大的定居点。

在定居点位置和地理环境之间的关系中，特别是斜坡和海拔与气候变化有关的风险。沿海和三角洲地区是人类经济活动最肥沃、最适宜的地区。水体被用来运输、捕鱼，河流三角洲是最肥沃的农田之一。低洼地区也最容易受到气候变化和海平面可能上升的影响(政府间气候变化专门委员会，2015年)。在低洼地区和新出现的危险地区准确绘制住区位置图，对于制定缓解或适应战略至关重要。与陡坡沉降有关的重力是水文气象灾害引发的主要根本原因。其中包括山洪暴发或山体滑坡或沿陡峭的沿海地区。利马和加拉加斯等一些低收入国家的快速发展城市也出现了类似的风险(政府间气候变化专门委员会，2015年，第一章，A节)。12)。

正如人居三筹备进程中所强调的那样，应将有关土地利用和覆盖、地籍系统和脆弱地区的最新资料纳入规划进程，特别是在地方一级。“开放和易于获取的地理空间数据可支持从保健到自然资源管理等发展的许多方面的监测。它们可能特别有效，特别是在空间分析和产出方面，也可以在世界范围内进行比较。考虑到处理大量数据的挑战(包括专门知识和成本)，地方和区域当局可以与国家和国际机构及研究中心合作，最有效地利用开放、易于获取的数据。(2016年联合国住房与可持续城市发展会议(人居三)筹备委员会)。

人类住区信息还用于为四个2015年后国际框架制定指标，其中包括：1)仙台减少灾害风险框架(联合国2015 a)；2)可持续发展目标(SDG)，特别注重目标11(使城市和人类住区具有包容性、安全性、复原力和可持续性)；2)可持续发展目标(SDG)，特别注重目标11(使城市和人类住区具有包容性、安全、有复原力、可持续)。(3)“巴黎气候协定”和(4)“新城市议程”(将于2016年10月在厄瓜多尔基多通过)。事实上，为了监测可持续发展目标的执行情况，必须改善数据和统计数据的可得性和可及性，以确保在信息差距方面不落下任何人。

通过普查运动产生并由联合国以汇总形式发布的全球住区信息缺乏一致性，这促使科学界投资于从现有卫星遥感档案中提取信息，并计划处理未来收到的图像。卫星图像档案提供了全球一致的地球表面特征测量系统；它定期和频繁地更新，提高了空间分辨率，但仍然提供了被认为是客观的天气概况。

通过遥感绘制和测量人类住区图
近几年来，遥感技术和信息提取技术有了稳步的发展。绘制全球定居点地图的第一次尝试依赖于粗尺度分辨率图像。这些成果已广泛用于主要是城市和特大城市的制图。事实上，全球人类住区大多是从低分辨率到中等分辨率(300米-1000米空间分辨率)绘制的(Potere和Schneider，2007年)，估计值差异很大(Schneider、Friedl和Potere，2010年)。

住区实际大小的变化是从粗分辨率和中等分辨率图像以及中分辨率图像的组合测量出来的。例如，(Srinivasan等人)利用DMSP/OLS夜间灯光和SPOT-VGT数据检测1998年至2008年期间印度的变化。(2013年)。由Mertes et al.利用MODIS 500m分辨率图像绘制了从2000年至2010年东亚城市地区地图。

陆地卫星图像也经常被用来绘制建筑环境图。安吉尔和他的团队(2015年)绘制了在1990年和2000年期间120个城市的地图。Taubenbouml;ck等人。(Taubenbouml;ck等人。2012年)利用1975、1990、2000年的多时相大地卫星数据和2010年的TerraSAR-X数据，对27个目前的特大城市进行了系统分析。

新一代全球中分辨率图像的提供和处理为生成累积信息提供了新的机会。TerraSAR-X还用于Tandem-X飞行任务，以产生2011-2013年全球城市足迹(GUF)(Esch等人。2013年)。来自大地卫星的全球更精细的建成区制图是由全球土地覆盖监测项目(From-GLC)于2006年完成的，如(P.GongandHowarth 1992)所报告的那样。在From-GLC中，只处理了一个纪元(约2006年)，而不透水表面的分类精度并不令人满意，如(Ban2015，GongandGiri，2015)和(彭宫等人。2013年)。连续的实验活动试图注入来自GLC输出的城市或不透水的信息，这是从低分辨率的卫星衍生的第三部分信息。最后，2014年产生了3000万分辨率的全球土地覆盖(GlobeLand30)(Yu等人)。(2014年)。

新一代全球中等分辨率图像的可用性和处理为生成组合信息提供了新的机会。 Terrasar-X也被用于TanDEM-X任务，以产

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