An IEEE value loop of human-technology collaboration in geospatial information science

ABSTRACT

Geosensing and social sensing as two digitalization mainstreams in big data era are increasingly converging toward an integrated system for the creation of semantically enriched digital Earth. Along with the rapid developments of AI technologies, this convergence has inevitably brought about a number of transformations. On the one hand, value-adding chains from raw data to products and services are becoming value-adding loops composed of four successive stages – Informing, Enabling, Engaging and Empowering (IEEE). Each stage is a dynamic loop for itself. On the other hand, the “human versus technology” relationship is upgraded toward a game-changing “human and technology” collaboration. The information loop is essentially shaped by the omnipresent reciprocity between humans and technologies as equal partners, co-learners and co-creators of new values.

The paper gives an analytical review on the mutually changing roles and responsibilities of humans and technologies in the individual stages of the IEEE loop, with the aim to promote a holistic understanding of the state of the art of geospatial information science. Meanwhile, the author elicits a number of challenges facing the interwoven human-technology collaboration. The transformation to a growth mind-set may take time to realize and consolidate. Research works on large-scale semantic data integration are just in the beginning. User experiences of geovisual analytic approaches are far from being systematically studied. Finally, the ethical concerns for the handling of semantically enriched digital Earth cover not only the sensitive issues related to privacy violation, copyright infringement, abuse, etc. but also the questions of how to make technologies as controllable and understandable as possible for humans and how to keep the technological ethos within its constructive sphere of societal influence.     

区域贸易视角下中国省域隐含土地流动研究

随着区域间的连通性不断增强,土地资源通过商品和服务贸易的间接使用在土地资源利用中扮演着越来越重要的作用,然而目前有关研究仍处于起步阶段,且研究成果十分匮乏。本文利用多区域投入产出模型,从区域贸易的视角核算了中国2012年30个省份和8大区域的隐含土地的使用情况,并进一步分析了隐含土地流动的空间格局特征。结果显示,中国区域间贸易所占据的隐含土地量占全国土地总量的21.39%,各省平均38.54%的土地需求是通过其他省份土地满足的,其中北京、天津和上海80%以上的土地资源消耗来自外省。黑龙江、内蒙古、新疆和河北分别是最大的耕地、林地和牧业用地、渔业用地和建设用地净流出省份（流出量占全省相应土地类型面积的42.26%、27.53%、38.66%和35.28%）,而广东、山东和浙江是主要的土地净流入省份。农业土地（耕地、林地、牧业用地及渔业用地）的流动总体上呈现由西向东和由北向南的趋势,东北和西北地区的农业用地流失规模最大,其主要流入华东和华南区域;此外,中国8.43%的耕地、7.47%的林地、6.41%的牧业用地、6.88%的渔业用地和18.35%的建设用地都通过国际贸易供给国外使用。本文的分析为解决中国土地利用与生态保护之间的矛盾及实现土地可持续发展提供可行的思路和理论基础。     

电商快递包装箱的碳足迹空间分解和隐含碳转移研究

伴随电子商务等新兴消费业态的迅猛发展,其碳排放量已不容忽视。本研究从空间分解和隐含碳转移的角度,基于对电商快递包装箱全生命周期的碳足迹研究,识别其在原料、生产、利用各环节与电商行为的地理空间耦合,分析各阶段及总排放的省域尺度格局特征,以及伴随快递流的隐含碳转移网络格局。研究发现：原料阶段的碳排放多在木材原料商区位,生产阶段的碳排放和快递发货区位高度耦合,利用阶段的碳排放和快递收货区位相耦合。全国电商快递包装箱各阶段的碳排放在空间上高度集聚,原料阶段集中在广西,生产和利用阶段集中在广东、浙江、江苏,整体呈现出“东多西少、南多北少”的空间特征。碳排放总量较高的省区多由生产驱动,碳排放总量越少的省区则利用驱动越明显。隐含碳转移网络呈现出“少数省区净流出、多数省区净流入”的“轴辐式”结构特征,浙江、广东两省承担了80%左右的净流出,是绝大多数省区隐含碳流入的最大来源地,北京是净流入最大的省区。基于隐含碳转移进行碳排放责任辨析,是相关决策需要考虑的重要因素;绿色包装的减排贡献较大,亟待寻求技术突破;新兴消费业态的碳排放值得长期关注。     

中国省区间贸易隐含PM2.5的测算及其空间转移特征

针对不同区域实行“共同而又有区别”的污染治理政策是实现区域联防治理大气污染的有效措施,而随着省际贸易加强,难免导致污染物在不同区域间的转移。本文采用区域间投入产出模型,对中国30省区间省际贸易隐含PM_2.5进行核算。结果表明,省际贸易隐含PM_2.5约占总PM_2.5排放的1/3,经济危机使得省际贸易隐含PM_2.5量变小,但贸易隐含PM_2.5在以生产计算的PM_2.5排放中的作用在增大。东部省区的省际调出贸易隐含PM_2.5主要由最终消费部分导致,而中、西、东北省区则主要为中间投入部分导致,在控制贸易隐含排放时,需对不同调出类型省区采用不同的控制方法。省际调入贸易隐含PM_2.5主要由中间投入过程贸易隐含PM_2.5构成,越来越多的产品在不同省区间共同生产完成,区域联合治污显得尤为必要。东北、西部、中部省区由固定资本形成导致的省际贸易隐含PM_2.5比例要高于东部省区,可见政策导向也是造成贸易隐含排放的原因之一。需重点控制省际贸易隐含PM_2.5排放量较高建筑业、机械设备制造业和其他服务业。除河北、山东外,东部省区均为省际贸易隐含PM_2.5净调入省份,中、西部、东北省区中则多为省际贸易隐含PM_2.5净调出省份。经济危机使得省际间净贸易隐含PM_2.5的转移量变小,但并未改变其转移趋势。净调入省区需相应的补偿净调出省区,或对其进行技术转移。     

区域碳排放转移的演变特征与结构分解及减排对策分析——以河南省为例

通过耦合投入产出分析方法和结构分解模型,探讨2002~2010年区域碳排放转移的演变特征、驱动因素及其地理源特征。研究发现：2002~2010年流出和流入河南省的贸易隐含碳排放均处于不断增加的趋势,其中流出贸易隐含碳排放主要是受外部最终需求的影响,且主要集中在中国的中部和东南部地区,而流入贸易隐含碳排放则主要是受本地最终需求和本地最终产品结构的影响最为显著,且主要来源于中国的东部、东北部和中部地区。研究还发现,为减轻贸易对区域碳排放及其减排责任的影响,开展区域合作来共同减排比单个地区独自应对更为有利,但在区域合作中各地区的获益程度可能会有所差别。     

基于消费责任制的碳排放核算及全球环境压力

因区域间贸易而转移的碳排放对于全球各个国家或者地区的碳排放核算及其减排责任划分具有重要而深远的影响。通过构建多区域投入产出分析模型和基于扩展的STIRPAT模型,本文核算了全球39个主要国家基于消费责任制的碳排放,并在此基础上深入探讨了全球环境压力的影响因素问题。研究发现：首先,从以净流出为主的中国和俄罗斯来看,尽管贸易给这些地区带来了大量的资源,但随之会产生严重的区域生态环境问题。而对于美国和欧盟等地区来说,这些国家或者地区通过全球贸易规避了大量的碳减排责任。此外,在全球贸易中,区域净流出的贸易隐含碳排放越小,基于消费责任制核算的区域碳排放量就越大,故而在全球减排目标分配中承担的减排任务也需相应地增加。全球贸易隐含碳排放净流出量较大的地区主要位于亚洲和东欧等地,而净流出量最小的地区主要是以西欧和北美等高度发达的经济体为主。其次,就基于消费责任制核算下的全球环境压力而言,人口因素和富裕程度是导致全球环境压力不断增加的两个重要因素,而提高生产技术水平以及逐渐提高清洁能源在总能源消费中的比重是推动全球节能减排、缓解全球环境压力的有效途径。     

Tracking embodied carbon flows in the Belt and Road regions

In the past few decades, economic globalization has driven rapid growth of cross-border trade and a new international division of labor, leading to increasing inter- country embodied carbon flows. Multi-region input-output (MRIO) analysis is used to identify embodied carbon flows between major world regions, including seven regions along the Belt and Road (BR), and the spatial distribution of production- and consumption-based carbon intensities. The results show that current embodied carbon flows are virtually all from BR regions to developed countries, with more than 95% of world net embodied carbon exports coming from BR regions. Consumption in the United States and European Union countries induce about 30% of the carbon emissions in most BR regions, indicating that the former bear a high proportion of consumers’ responsibility for the carbon emitted in the latter. For this reason, measuring environmental responsibilities from consumption rather than a production- based perspective is more equitable, while developing countries should be given a louder voice in the construction through dialogue and cooperation, in part in the context of the Belt and Road Initiative, of an inclusive global climate governance system.     

全球贸易隐含碳变化及其影响分析

基于最新的GTAP8 (Global Trade Analysis Project）数据库,使用投入产出法,分析了2004年到2007年全球贸易变化下南北集团贸易隐含碳变化及对全球碳排放的影响。结果显示,随着发展中国家进出口规模扩张,全球贸易隐含碳流向的重心逐渐向发展中国家转移。2004年到2007年,发达国家高端设备制造业和服务业出口以及发展中国家资源、能源密集型行业及中低端制造业出口的趋势加强,该过程的生产转移导致全球碳排放增长4.15亿t,占研究时段全球贸易隐含碳增量的63%。未来发展中国家的出口隐含碳比重还将进一步提高。贸易变化带来的南北集团隐含碳流动变化对全球应对气候变化行动的影响日益突出,发达国家对此负有重要责任。     

浙江省进出口产品隐含碳的计算及其影响因素

近年来,CO2等温室气体的过多排放日益为世界各国所重视。文章对浙江省近年外贸中的CO2含量进行分析研究。内涵碳的净出口量与其占全省碳排放的比值都呈现增加的势头;两个时期的进（出）口的规模变动效果全是正向;两个时期的进（出）口结构变动效果有明显差异,2005—2008年期间,出口的结构变动效果为7 201.89×104 t,进口的结构变动效果综合后为-3 124.27×104 t;在此阶段,中间投入变动效果有明显的改善,2002—2005年进（出）口的中间投入变动效果是40.34×104 t（32.21×104 t）,2005—2008年阶段是-3 428.33×104 t（-4 942.21×104 t）;单位GDP碳排放量变动效果也有明显改善,并且两个时期单位GDP碳排放量变动效果主要是由单位GDP能耗变动效果所决定;两个时期进（出）口单位能耗的碳排放量变动效果均非常小。     

中国对外贸易产生的CO_2排放区位转移分析

减缓以CO2为主的温室气体排放所引起的全球气候变化问题越来越为国际社会所瞩目.目前有关的国际协定主要以国家本土温室气体排放为基准核算国家的碳排放责任和减排成效,忽略了国际商品贸易流引起的排放区位与产品消费区位的空间分离.本文利用2000～2006年中国海关货物进出口商品分类数据,采用投入产出法,分析了中国货物进出口贸易产生的CO2排放区位向中国的转移效应.结果表明,中国出口商品内涵的CO2排放量从2000年的9.6亿t增加到2006年的19.1亿t,每年占全国总排放的比重基本在30%-35%.扣除进口商品使我国避免在本土排放的CO2,货物进出口贸易使净转移到我国的CO2排放量至少从2.3亿t增加到7.2亿t,中美贸易顺差、中国与欧盟贸易顺差是产生净转移的主要原因.结论主张相关国际协定从排放区位与消费区位相结合的角度制定温室气体减排政策.