第九章GIS新技术与“数字地球”简介

构建数字地球的关键技术与流程解析近年来，信息技术的飞速发展催生了一个全新的概念——数字地球。

数字地球是一种通过将地球上所有的物理空间和信息空间进行数字化整合，从而实现全球的信息共享、智能决策和可持续发展的概念。

构建数字地球的实现离不开一系列关键技术和流程的支持。

一、地理信息系统（GIS）地理信息系统是数字地球的基础。

它是将地理空间数据与属性数据进行整合的一种信息处理系统。

通过GIS，我们可以将地球上的所有空间信息进行数字化，实现对地理现象的深入分析和管理。

GIS技术的关键是地理数据采集、处理和可视化。

通过现代测绘技术、无人机遥感技术和卫星遥感技术等手段，我们能够快速获取地理数据，然后通过空间数据分析、数据挖掘和数据可视化等技术手段，将这些数据以图形、表格等形式进行呈现，实现对地球上的各种地理现象的深入研究。

二、人工智能与大数据数字地球的建设需要处理和分析海量的数据。

而人工智能和大数据技术的发展为处理和分析数据提供了强有力的支持。

大数据技术能够帮助我们从海量数据中提取有价值的信息，进行数据建模和预测。

而人工智能技术则可以模拟人类的思维和决策过程，帮助我们做出智能化的决策。

例如，在数字地球中，我们可以通过大数据技术对全球气象数据进行收集和分析，进而实现对天气预测的精确度提升；同时，通过人工智能技术，我们能够模拟气象专家的决策过程，从而实现自动化的气象预测系统。

这使得气象预测能够更准确地为公众提供服务。

三、物联网技术数字地球离不开物联网技术的支持。

物联网是一种通过感知、传输、处理和交互技术连接地球上的一切物体，并通过网络进行信息通信的技术。

在数字地球中，通过物联网技术，我们能够实时获取各种设备传感器的数据，并将这些数据进行汇总和分析，从而实现对地球上的一切物体的智能监测和管理。

以智慧城市为例，通过在城市中布置传感器和终端设备，我们能够实现对城市交通、能源消耗、环境污染等各个方面的监测。

通过物联网技术，这些传感器将获取的数据传输到集中处理中心，然后通过数据分析和与人工智能算法结合，对城市的各方面进行实时分析和决策支持。

地理信息科学中数字地球的构建与发展随着计算机、遥感技术的日益普及，地理信息科学已成为人类能够认识地球的重要科学之一。

数字地球是地理信息科学中较新的概念，它是以数字化方式表示和管理地球表面信息的一种技术和方法。

本文将从数字地球的概念、建设、应用等方面，借鉴前人的研究成果，阐述数字地球在地理信息科学中的重要性。

一、数字地球的概念及特点数字地球，顾名思义，是以数字形式来表达地球的一种技术和方法。

数字地球的建设至少需要利用地球科学相关要素的数据、建模、分析以及可视化技术，依据实际需要对地球描述及其应用开展研究。

数字地球基于遥感、空间信息技术与互联网等科技，整合地学、环境、地理、生态等领域实时、高保真的动态数据及其分析方法，实现对地球的实时、立体、全息观测。

数字地球具有以下的特点：1. 数据整合，意味着地球上各种特性的数据资源能够以一定格式和元数据被下载、融合、存储，并可被可视化处理；2. 空间表达，即地球上任何点的地理坐标都能够被准确地表达；3. 空间分析，即对地球上任何点进行各种分析。

4. 互联共享，即数字地球系统具有互联网的性质，使得其查询、分析、应用的信息可以互相共享。

数字地球应用将不再只是点的剪辑、遥感影像、水文数据、洞穴蒙太奇等单一的局部应用，而是能够实现普遍共通的直观表达、数值模拟、数学处理和科学分析。

二、数字地球的建设数字地球的建设须要结合地理信息科学、计算机科学、遥感学、测量学等知识，采用人工智能、数据挖掘、专家系统、网络科技、并行计算等高新技术。

数字地球技术主要技术有以下几方面：1. 空间数据获取：遥感技术、航空摄影、地面测量、GPS数据等；2. 空间数据处理：数据格式转换、数据质量检验、数据分类、数据匹配、数据融合、数据挖掘等；3. 空间数据发布：空间数据的发布以及搜索服务；4. 空间数据应用：基于空间数据的应用程序的开发和测试。

由此可见，数字地球的建设需要具有较强的跨学科研究能力和技术创新意识，更需要有对应的相关法律、政策及国际标准等面向公众和行业规范性的制度建设。

2020年硕士研究生招生考试大纲002信息科学与工程学院目录初试考试大纲 (2)341农业知识综合三 (2)638 量子力学 (3)806 普通物理 (4)808地理信息系统 (7)810数字电子技术 (9)930程序设计基础 (10)946 信号与系统 (12)953 声学基础 (14)954计算机基础综合 (15)977高级程序设计与软件工程 (18)978软件工程综合 (19)复试考试大纲 (22)F0201现代物理基础与科技英语 (22)F0202数字信号处理 (25)F0203 C++语言编程 (27)F0204现代光学综合 (29)F0205通信原理 (31)F0206电子技术A (33)F0207 计算机系统结构 (34)F0208 面向对象的程序设计与数据库 (35)F0210数据结构 (38)F0211 程序设计实践 (39)F0212光电基础综合 (40)F0213 农业工程与信息技术概论 (42)同等学力加试科目考试大纲 (44)T0201数据结构 (44)T0202软件工程 (45)初试考试大纲341农业知识综合三一、考试性质《农业知识综合三》是中国海洋大学信息科学与工程学院农业工程与信息技术专业硕士研究生招生考试初试笔试科目。

二、考查目标要求考生比较系统地理解和掌握计算机基础，数据库技术及网络技术，能够运用计算机技术的基本原理和方法分析、判断和解决有关农业生产实践中的实际问题。

三、考试形式本考试为闭卷考试，满分为150分，考试时间为180分钟。

试卷结构：计算机基础50分，数据库技术与应用50分，网络技术与应用50分。

四、考试内容（一）计算机基础内容包括计算机系统的基本概念、数制的转换及二进制运算基础、计算机运行的基本原理、算法相关概念、多媒体及图形图像相关基础知识等。

（二）数据库技术与应用内容包括数据库的分类、关系数据库的基本概念、三级模式及两级映像、E-R图、范式的定义及分类以及基本SQL语句的使用。

课时2 地理信息系统(GIS) 地理信息技术与数字地球[学习目标定位] 1.了解地理信息系统的概念和简要程序。

2.运用有关资料，掌握地理信息系统在城市管理等领域中的应用。

3.理解“数字地球”的概念，并弄清“3S ”之间的关系及其与“数字地球”的关系。

一、地理信息系统(GIS)1．概念：专门处理地理空间数据的计算机系统。

2．简要程序：信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达。

3．应用(1)区域地理环境研究(2)城市管理⎩⎪⎨⎪⎧ 查看、查询相关信息资源制作相关的统计分析图和专题图综合分析相关信息，进行应急事件的录 入、处理、决策等工作 思考1．如何理解“地理信息系统是地图的延伸”这句话？答案 可以理解为地图是GIS 的重要信息源，是GIS 的基础；而GIS 是地图的延伸和完善，除了具备地图的基本功能外，还有地图所没有的其他更多功能。

二、地理信息技术与数字地球1．地理信息技术(1)遥感获取地理信息数据。

(2)全球定位系统主要用于地理信息的空间定位。

(3)地理信息系统主要用来对数据进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价。

2．数字地球(1)概念：是指数字化的地球，即把整个地球信息进行数字化后，由计算机网络来管理的技术系统。

(2)作用：将不同空间、时间的自然、人文的大量信息进行整合，进行立体的、动态的显示，为生产、研究活动提供实验条件和试验基地。

思考2．在全球问题的研究中，除农业外，还有哪些领域可以应用“数字地球”的相关技术？答案全球温室效应，海平面上升；臭氧层破坏；地震分布带；地形遥感；全球生态环境监测；全球气候预报；生物分布、生产结构监测等。

探究点一地理信息系统的应用探究活动读下面图形材料，回答问题。

材料一甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观图，乙图是根据该图而建立的空间数据模型。

材料二某城市部分地区经过数字化处理的交通线、功能分区、地价图。

(1)材料一中两图形对地物的表示有什么差异？与地图相比，地理信息系统有哪些优点？(2)材料二中，若布局合理，则该城市盛行风向最不可能为________；若在该区域新建物流中心，最宜选择在________。

数字地球学的新技术和应用数字地球学是一门基于数字化技术和地球信息科学等多学科交叉的新兴学科，它将地球上的自然、社会、经济等多种信息数据进行集成、管理、分析和展示，形成了一种全球范围、实时更新、多尺度、多层级的地球信息系统。

数字地球学在地球科学、城市规划、环境保护、资源开发等领域具有广泛的应用前景。

本文将介绍数字地球学的新技术和应用。

一、数字地球学的新技术1. 三维空间数据管理技术传统的地理信息系统（GIS）主要关注地理信息的二维表示和操作，而数字地球学则将重点放在了三维空间数据的处理上。

三维空间数据管理技术是数字地球学的一项核心技术，它能够通过数字化手段对地球表面的物理特征进行精确的测量和建模，以达到对地球三维信息的全面理解和管理。

2. 遥感数据处理与分析技术遥感数据是数字地球学的另一个重要数据来源，它通过卫星、航空等手段对地球表面进行非接触式的观测和测量。

数字地球学可将遥感数据与其他类型的地理信息数据进行融合，以实现更加全面、准确的地球信息分析和预测。

3. 可视化技术数字地球学中的可视化技术能够将抽象的数字数据转化为具有视觉感官的表现形式，以促进人们对全球范围内复杂数据的理解和交互式操作。

例如：数字地球模型的可视化实现，可以让人们直观地了解地球的自然地貌、人文地理和环境等方面的信息。

二、数字地球学的应用1. 地球科学领域数字地球学技术在地球科学领域的应用非常广泛，包括地质勘探、地震预测、气象预报等。

例如，激光雷达测绘技术和数字地球模型可实现精确的地形和岩石结构还原，进而为地质勘探提供高精度地质信息；气象遥感数据的分析与处理可以对气象和气候进行更好的预测和监测，以提高气象预报的准确性和可靠性。

2. 城市规划与管理数字地球学技术在城市规划和管理领域的应用也非常广泛，能够为城市规划、土地管理、交通建设等提供帮助。

例如，数字地球模型可用于城市规划、建筑设计等多个领域，以便更好地实现城市建设规划的可视化呈现、市政设施的优化配置等功能；数字地球模型同时也可以用于交通规划，以实现交通状况的实时监测和改善。

第九章GIS新技术与数字地球简介第一节网络GIS一、网络GIS（WebGIS）概述1、关于Internet互联网(Internet)或称因特网已经成为计算机行业乃至整个社会最热门的话题之一，报纸、杂志、新闻、广播到处都可以看到它的踪影。

Internet是全球最大的、开放的、由众多位于世界各地的计算机和计算机网络利用高速通讯线路连接在一起进行各种信息交换的计算机网络，它的核心是开放的TCP／IP协议。

Internet被认为是未来信息高速公路的雏型，它能提供很多种信息服务，主要有：电子邮件(E-mail)、远程登录(Telnet)、文件传送协议(FTP)、新闻沙龙(USENET)、电话拨号连接(Dial-up Connection)等。

Internet网络的特点可归纳如下：●跨地域性：Internet网络的发展速度非常惊人，基本覆盖了全世界绝大部分国家。

●Internet是通讯技术、计算机技术和信息技术发展的完美结合。

●信息资源共享：信息数据库将被每个上网的人共享使用，大大提高了信息资源的利用率。

●通信协作：Internet网上数据的传送需要多台服务器的共同协作才能完成。

世界各国目前对互联网的发展都极为重视，互联网已经在世界各地普及和使用。

例如，互联网在新西兰已经成为一种公认的、通用的数据交换手段，政府、商业机构和教育团体均积极地发展网页；国际南极信息中心的主页允许浏览者获得大量有价值的臭氧层信息、天气变化模式等信息；在北美，当人们需要某些地理数据，了解GIS有关技术的发展，寻找各种服务，甚至找工作的时候，首先去查找的地方就是互联网。

2、WWW1989年欧洲粒子研究中心(CERN)的科学家T. B. Lee提出了万维网(World Wide Web简记为WWW，也称Web)这一概念，并推出一个基于超文本Hyper Text和HTTP的信息查询工具，实现于1990年的Next计算机上。

1992年CERN公开发表了万维网，至1994年万维网己成为访问因特网资源的最好手段。