从2003年7月~2005年2月，在不足两年的时间里，由美国、日本和欧盟作为组织和发起者，召开了三次国际地球观测部长级高峰会议，会议所形成的有关分布式全球对地观测系统（Global Earth Observation System of Systems ,GEOSS）的框架文件、10年执行计划等文件充分表明：通过更加广泛和有效的国际合作，建立全球天地一体化的地球观测系统，对于深入认识地球系统动态过程和资源环境问题、为人类与地区安全以及可持续发展提供信息与技术保障，不仅已成为全球大多数国家和国际组织的共识，而且正在由普遍关注、重视转向制定计划与付诸行动。
第一届地球观测峰会与华盛顿宣言
2003年7月31日，第一次地球观测部长级会议在美国首都华盛顿市美国国务院举行。这次会议由美国政府发起，来自34个国家和近20个国际组织的代表参加了会议。此次会议在2002年可持续发展世界首脑峰会的基础上，重申要加强全球观测系统间的合作与协调，并且确认作为政府决策的基础，及时、优质、长期的对地观测信息是非常必要的。
会议通过了华盛顿宣言，宣言指出：为了持续监测地球的状态，增进对地球动态过程的理解，提高对地球系统的预报能力，进一步履行国际环境公约和义务，应支持下列各项活动：
（1）进一步加强对地观测战略与系统间的协调，最大程度缩小数据鸿沟，力争建立一种或多种综合、协调和持续的对地观测系统；
（2）共同致力于帮助发展中国家，不断提高他们在对地观测领域的贡献。通过加强发展中国家对地观测能力的建设，使其能获取并有效利用各种观测数据、相关产品与技术；
（3）在遵守有关国际公约和各国政策法规的基础上，以最短的时间、最低的成本和全面开放的方式交换地面、航空和航天观测数据。
首届地球观测峰会寻求全面协调国际对地观测活动及其技术产品的广泛应用，做出的重要贡献是提出了关于建立分布式全球对地观测系统（GEOSS）的建议，并指定由政府间地球观测工作组（GEO—Group on Earth Observation）负责为2004年东京峰会拟定计划框架和为期10年的GEOSS执行计划。计划的要点是协调目前全球各自独立运行的各种环境监测平台、资源和网络，发展综合、持续的地球观测。GEOSS将兼容目前国际上许多重要的观测系统，并努力增加现有地球观测系统的附加值。通过协调各个系统的工作成果，缩小关键的差距，支持系统间的协同工作能力；对用户需求达成共识、信息共享并且提高将信息传递给用户的能力。
本次峰会上《华盛顿宣言》的通过，标志着全球一体化综合地球观测系统的建设已进入了实质性阶段，会上成立了地球观测政府间工作组（GEO），作为创建者之一，中国成为GEO的重要成员。
第二届地球观测峰会与GEOSS框架文件
按照首届峰会的安排，2004年4月25日，第二届地球观测部长级会议如期在日本东京召开，参加会议的43个国家和地区以及26个国际组织一致通过了由地球观测政府间工作组（GEO）制定的“国际对地观测10年执行计划框架文件”。框架文件指出，在2003年对地观测会议所达成的支持和发展现有对地观测系统的基础上，必须加强全球合作和对地观测，目的是建成《华盛顿宣言》中所提出的“综合、协调和持续发展的全球对地观测系统（即GEOSS）。通过GEOSS，人类将会对地球系统进行更完全、更综合的观测和认识，扩展在全球范围的观测、监测与预警能力。GEOSS将在以下9个领域产生巨大的社会经济效益：①减少自然与人为灾害造成的生命财产损失；②了解环境因素对人类健康和生命的影响；③改善对能源资源的管理；④认识、评估、预测、减轻并适应气候变化；⑤通过更好地了解水循环过程，改进水资源管理；⑥改进气象信息，天气预报和预警；⑦提高对陆地、海岸、海洋生态系统的保护和管理；⑧支持可持续农业发展，减少荒漠化；⑨了解、监测和保护生物多样性。
1、对地观测的关键领域及未来工作重点
框架文件中明确了对地观测的关键领域为：①气象领域，该领域内已建立了很好的全球合作，世界气象组织（WMO）的世界天气监测网已证明了国际合作的价值。今后尚需不断改进观测网络，通过提高气象信息和长期预报的精度获取更大的成功。②陆地、水体、气候、冰和海洋。这些领域内的观测合作目前较落后，但在其中部分领域已开展了一些重要工作，并提出未来工作的指导方案，例如：
a 通过与国际减灾组织一致的国际观测与早期预警系统，认识自然灾害；
b 通过开展世界气候研究计划（WCRP）和全球气候观测系统（GCOS）所支持的与联合国气候变化框架一致的气候观测认识和研究气候；
c 通过全球海洋观测系统（GOOS）进行海洋监测、建模和预测；
d 综合地球观测系统伙伴（IGOS-P）所提出的一系列观测主题，包括：海洋、碳循环、水循环、地壳运动、海岸带（含珊瑚礁）、大气化学以及陆地/生物圈。
在以上每个领域，认识地球动态过程和各圈层相互作用的观测活动都得到肯定，并会扩展成为支持具体行动的实施方案。
2.当前观测系统的不足及GEOSS系统的条件
框架文件指出，当前观测系统的不足之处在于人们对地球系统的了解和相关知识很不全面，必须从现在单独运行的观测系统和计划发展为同步、实时、优质、长期和全球的时空信息观测，并采取一致的标准。此外，尽管许多国际组织和计划致力于持续和改善对地观测的协调性，但表现在获取对地观测数据方面的这种努力却十分有限：发展中国家缺乏数据利用途径和相关的收益，在特殊数据集中存在着大的空间和时间缺口，缺乏足够数据进行集成和互操作；连续观测存在不确定性，缺少用户参与，缺少把观测数据转变成有用信息的相关处理系统。
框架文件为制定GEOSS 10年执行计划理清了思路，明确提出了实施对地观测10年计划（2005~2014）的必要条件：首先是在各国政府支持下，建立遍布全球的GEOSS系统，GEOSS系统具有如下特点：
·综合的，包括从所有成员中收集的，能满足参与成员的各种需求的观测和产品；
·协调的，系统依据每一成员可提供的资源统一完成，其总体能力大于单独成员能力的总和；
·持续的，依据集体、个人的愿望和参与成员的能力。
文件指出：GEOSS 10年执行计划是一个建立在现有的初步设施和基础框架上的分布式系统，其体系结构模型将在现有系统基础上逐步建立一套由分布式系统构成的系统，每个系统将包括一个观测组件，一个数据处理和存档组件，一个数据交换和分发组件。
GEOSS将解决数据利用的关键难题，具体包括以下方面：
·在认可国际准则和国家的政策法规下，以最低成本、最小延时达到完全开放的观测数据交换；
·确定数据的可利用性和有效性（包括有限阈值，校准，时空分辨率）；
·确定已有的或计划中的观测资料和产品的连续性和可获取性；
·保证一套健全的对地观测资料框架（通过对地观测资料具有重要意义的无线电波段频率的保护）
GEOSS的发展将充分利用研究和技术的发展成果，同时GEOSS将促使全球科研机构致力于地球系统功能的关键科学问题研究，同时要拓展急需的基础设施资源，以满足研究和运行需求。
地球观测第二届国际峰会上GEOSS执行计划框架文件的通过，表明了与会国家和国际组织按照文件所列条款执行GEOSS 10年执行计划的决心和合作参与的愿望。会议决定由对地观测政府间工作组（GEO）继续拟定GEOSS 10年执行计划草案，并在2005年的第三次峰会上讨论通过。
第三届地球观测峰会与GEOSS 10年执行计划
在第二届地球观测峰会通过的“国际对地观测10年执行计划框架文件”基础上，经过充分准备，2005年2月16日，第三次对地观测部长级会议在比利时首都布鲁塞尔举行。来自50多个国家和30多个国际组织的代表出席会议，这次会议在欧盟主持下，一致通过分布式全球对地观测系统（GEOSS）10年执行计划，该计划在框架文件的基础上，详细阐明了GEOSS的目标、范围、团队、系统的多方面作用、系统的技术方法、能力体系结构与未来发展等问题。
1、 GEOSS的目标
GEOSS的目标是，在未来的10年多时间里，通过一个国家的和政府间的、国际的和区域性的组织构成的全球性团体，建设一个多系统组成的全球地球观测系统——分布式全球地球观测系统（GEOSS）。分布式全球地球观测系统的远景是在将来可以实现从一个协调的、综合的和持续的地球观测系统的数据和信息中，得到对人类决策和活动有益的指导。GEOSS是应对联合国新千年宣言和2002年世界可持续发展峰会明确提出的地球环境挑战的重要一环，包括新千年发展目标的成果。同时，它将更进一步促进国际环境条约议定的职责的履行。
2、 GEOSS的范围
分布式全球地球观测系统将提供全面的、概念上的组织框架，满足用户对集成的全球地球观测的需求。此外，它将是一个“多系统组成的系统”，由现有的和将来的地球观测系统组成，但这种组成并不是代替系统原有的管理安排，而是进行有益的互补。新系统将会提供确保协调、加强和补充现有的地球观测系统的机制。分布式全球地球观测系统将会捕捉地球观测研究计划的成果，并推进它们向持续的业务运行转换。
分布式全球地球观测系统将覆盖世界上的每个角落，包括地基、空基和天基观测。主要关注区域或全球尺度上的、多领域交叉应用的事物，同时也可以帮助针对国家的、局地的和特殊部门需求的地球观测系统的运行和提高。GEOSS将会在现有的、局地的、国家的、区域的和国际的基础上提升地球观测的能力建设。
3.地球观测团队
地球观测团队对所有联合国和欧盟的成员国都是开放的。只要是管理地球观测或相关活动、服从于地球观测团队成员的一致意见，无论是政府间的、国际性的还是区域性的组织都欢迎参与。此外，地球观测团队也会邀请其他的相关实体组织作为观测者参与到观测行动中来。
GEOSS的社会效益及其用户
对地球系统（包括自然与人文）的合理管理，需要及时的、质量可靠的、长期的和全球的信息。当前关于地球观测信息获取的现状并不尽如人意，尤其在国家、组织和学科间的协调和共享，以及满足可持续发展目的方面。数据仍然难以充分覆盖所有的空间和时间，此外，观测基础设施正在逐渐老化，许多基本的观测系统缺乏长期获取数据的能力并不能保证数据获取的连续性。因此，为了满足广泛的社会需要，将观测系统统一整合非常必要。
1、GEOSS的社会效益
分布式全球地球观测系统将会在社会利益方面催生出许多进步，每个领域都会取得引人注目的效益。
（1）减灾方面：减少因自然或人类活动引起的灾害造成的生命财产损失
与种种灾害紧密相关的观测可以帮助减少其造成的损失，例如：荒地火灾、火山爆发、地震、海啸、陷没下沉、山崩、雪崩、冰冻、洪水、恶劣的天气和污染等。通过更好地协调监测、预报、风险评估、早期预警达到减轻灾害损失的目的，以及迅速应对局地的、区域的和全球性的危险情况。分布式地球观测系统的实施将会带给我们一个更加及时的信息发布环境。
（2）健康方面：理解自然环境因素是如何影响人类健康和安宁的
就地球观测需求而言健康问题包括：空气的、海洋的和水的污染，平流层的臭氧损耗，持续的有机污染物，富营养化，监测天气相关的疾病带菌者。分布式全球地球观测系统将会改善适宜的环境数据和健康统计指数的流程，促进对疾病的预防，为构建健康社会、人类健康持续改善做出贡献。
（3）提高对能源资源的利用和管理水平
分布式全球地球观测系统的成果也在能源领域起到一定的支持作用，表现在：对环境更加负有责任和公平的能源管理，更好地理顺能源的供需关系，减少能源基础设施的风险，更加准确的温室气体和污染物的统计资料以及更好的对潜在的可更新能源的理解和认识。
（4）理解、评价、预测、减轻和适应气候变化和演变
气候对上述其他的8个社会利益领域都有直接的冲击和影响。应对气候变迁和变化需要对其有更科学的理解，而这是以充足和可靠的观测为基础的。分布式全球地球观测系统的成果将会提高模型模拟、适应气候变化的能力。更好地理解气候及其对地球系统的影响，包括人文和经济方面，在避免危险的扰乱天气系统的情况下，都将会为提高天气预报和推进可持续发展做出贡献。
（5）通过更好的理解水循环过程提高对水资源的管理
与水有关的问题在多系统组成的全球地球观测系统中的处理将包括：降水、土壤湿度、水流流速、湖泊和水储量等级、雪盖、冰川、蒸腾、地下水、水质和水利用等等。将观测、预报、决策支持系统整合在一起和创造更好的气候和其他数据的结合，继续巩固地面站点观测和自动数据收集系统，在水文观测缺乏的地方建立收集和利用的渠道，通过这些措施，多系统组成的全球地球观测系统将会大力改善整体的水资源管理水平。
（6）天气：提高对天气信息的掌握、预报和预警能力
分布式全球地球观测系统中涉及的天气观测是基于适时的短期或中期预报需要的。分布式全球地球观测系统可以帮助填补观测中的差异，举例来说：海域上的风速和湿度廓线、降水和数据收集，将动态取样的方法延伸到全球，提高初始预报的能力，增加发展中国家传递基础观测数据和使用预报产品的能力。每个国家都希望能尽早预知严重的天气情况，减少生命伤亡和财产损失。同时，对天气数据的有效利用也有助于其他社会领域受益。
（7）生态系统：提高对陆地、沿海和海洋生态系统的管理能力
在生态系统的不同区域、条件和自然资源保有级别上，都需要进行观测，例如森林、牧场和海洋。分布式全球地球观测系统的实施将要寻找可靠的方法及可获得的观测数据，在全球基础上去探测、预报生态系统条件的变化和鉴定资源使用的潜力和限度。它会更好地协调和共享生态系统观测数据，弥补空间和时间上的异质性；并且，地面站点的观测将会更好地与空基观测集成。同时将考虑连续的观测，如野生鱼类、碳和氮的循环、冠层属性、海洋水色及温度的连续观测。
（8）农业问题：支撑可持续农业并同荒漠化斗争
在分布式全球地球观测系统中，对农业问题主要有以下考虑：作物估产，牲畜、水产业和渔业统计，粮食安全和抗旱工程，营养平衡，农业系统，土地利用和土地覆盖，以及土地退化和荒漠化的变化程度和严重性问题。分布式全球地球观测系统将会对关键的数据实施连续性观测，例如应用高分辨率的卫星观测数据。一个真正的全球制图和信息服务系统，既集成了在农业、森林和水产业等方面的空间外在的社会经济数据，也包括扶贫工作和粮食监测、国际计划和可持续发展等问题。
（9）生物多样性：理解、监测和保护生物多样性
这方面的问题主要集中在生态系统的条件和范围，物种的分布和状态以及关键种群的遗传多样性。实施分布式全球地球观测系统将统一多个生物多样性观测系统并创建一个整合其他类型的生物多样性数据和信息的平台，填补分类学上的和空间上的知识空缺，同时，信息收集和发布的步伐也将会加快。
2、用户的参与
全球广大的用户群将体会到分布式全球地球观测系统的好处，这其中既有社会利益方面的管理者和政策制订者，也包括科学研究者和工程师们，还有普通民众与社会、政府或非政府的组织和国际性实体。发展中国家的参与者将努力寻找最大的机会，从分布式全球地球观测系统中受益。用户的需求，以及为解决这些需求的技术方案是与时俱进的。地球观测团队将在满足用户对充足、有效和集成的数据的要求，并在改善各分系统数据传递的过程中扮演重要的协调角色。
(中国科学院资源环境科学信息中心 冯筠 高峰)
