数字地球的应用

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。

《数字地球》讲义一、什么是数字地球当我们提及“数字地球”这个概念时，您可能会感到有些陌生，但实际上它已经在不知不觉中影响着我们的生活。

简单来说，数字地球就是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现与认识。

它并非是一个孤立的存在，而是融合了多种技术和信息的一个综合体系。

通过整合地球空间数据、地理信息系统、全球定位系统、遥感技术等，数字地球能够为我们提供一个更加清晰、全面和动态的地球视图。

想象一下，您能够在电脑屏幕上看到地球的每一个角落，了解那里的地形、气候、资源分布，甚至能够预测未来的变化趋势，这就是数字地球所带来的可能性。

二、数字地球的构成要素要实现数字地球的功能，有几个关键的构成要素不可或缺。

首先是海量的数据。

这些数据包括地理空间数据、环境数据、人口数据、经济数据等等。

这些数据的来源十分广泛，有的来自卫星遥感，有的来自地面观测，还有的来自各种统计报表。

只有拥有了丰富、准确的数据，才能为数字地球的构建提供坚实的基础。

其次是强大的计算机技术。

处理如此庞大的数据量，需要高性能的计算机来进行存储、计算和分析。

云计算、大数据技术等的发展，为数字地球的数据处理提供了有力的支持。

再者是先进的传感器技术。

卫星遥感、无人机、地面传感器等设备能够实时获取地球表面的各种信息，为数字地球提供源源不断的新鲜数据。

最后是地理信息系统（GIS）。

它是数字地球的核心技术之一，能够将各种数据进行整合、分析和可视化展示，让我们能够直观地理解和利用这些信息。

三、数字地球的应用领域数字地球的应用领域广泛，几乎涵盖了我们生活的方方面面。

在环境保护方面，数字地球可以帮助我们监测气候变化、森林砍伐、水污染等问题，为制定环保政策和采取相应措施提供科学依据。

通过对历史数据的分析和未来趋势的预测，我们能够提前做好应对措施，减少环境破坏带来的影响。

在城市规划中，数字地球能够提供详细的地形、地貌和土地利用信息，帮助规划者更加合理地布局城市功能区，优化交通网络，提高城市的运行效率和居民的生活质量。

第四节数字地球●学习目标1.结合教材内容，了解数字地球的含义。

2.结合教材及相关资料，理解数字地球的核心思想与关键技术。

（重点＋难点）3.联系生活实例，理解数字地球的应用前景。

（重点）4.能够利用网络相关平台，体验数字地球和地理信息技术给我们生活带来的便利，例如利用网络虚拟技术，游览数字地形、立体建筑等。

自主研习一、数字地球新-课-标-第- 一-网1.概念：对真实地球及其相关现象的统一性的重视与再认识。

2.应用技术：全球定位系统、、地理信息系统、、网络技术等。

3.核心思想统一处理地球问题最大限度地利用4.基础——全球网络与分布式存储（1）原因只有通过才能实现全球信息共享数字地球的实现需要大规模的（2）结果数字地球要求信息网络嵌入到每个人的日常生活中的建设及其传输速度，是数字地球建立的重要基础5.最大特征与依据——虚拟现实技术（1）虚拟现实的概念：计算机模拟的，一种可以虚拟世界的计算机系统。

（2）本质：可对视觉、听觉、触觉产生作用的。

6.重要信息源——卫星影像问题磁场（1）阅读下列材料，回答问题。

材料这是某公司的一项信息化服务演示。

在一个漆黑的夜晚，一位独居的老太太突发心脏病，在倒地的一刹那，她手臂上的手表式GPS发出红色急救信号。

医护人员从“医疗急救GIS”中的地图上迅速找到了她的住址，立即调度装有车载定位系统的救护车按照电子地图上的路径提示，在最短的时间内抵达老人的房间，为她量血压、测心跳、输氧气……也许你会觉得这种情景只是一个演示，但实际上，这种看上去有些前卫的“服务”，正是“数字地球”为我们生活服务的一个缩影，而且在发达国家已开始进入大众生活领域，离我们的距离也并非遥不可及。

材料中的案例应用了哪些“数字地球”技术？二、数字地球的应用前景7.可帮助制定的对策。

8.为国家大型工程决策提供，为城市的管理提供。

9.为百姓生活提供方便。

问题磁场（2）你认为数字化生活给我们带来便利的同时，有可能带来哪些烦恼？自主核对：1.数字化2.遥感技术虚拟技术3.数字化手段信息资源4.（1）网络存储空间（2）高速宽带网络5.（1）三维环境创建和体验（2）仿真视景6.高分辨率问题磁场（1）提示：GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）和车载电子系统、电子地图等数字地球技术。

地球空间信息技术的概念数字地球概念、核心技术、应用，这章很重要，最好全部掌握Open GIS九层模型GIS、RS、GPS基本概念，基本知识点，常见遥感卫星3S集成的技术应用，集体的应用实例（非常重要）空间数据的质量、表现、如何控制共享相互操作方式、标准、3WEB要素服务规范空间数据挖掘地球空间信息科学基本概念地球空间信息科学是研究地球系统信息流的科学。

研究对象地球信息由属性特征信息、运动状态信息和运动方式信息等组成应用领域最广泛的领域是全球变化和区域可持续发展。

地球空间信息科学的形成基础技术基础：遥感、全球定位系统、地理信息系统、信息传输技术、模拟（模拟是通过对客观实体观测、类比、分析、概括、抽象而建立与客观实体物理、化学、生物、力学以及时间和空间同构的模型的技术体系。

）、计算机集成技术数据集成是对多个数据集进行全部或部分的调整、转化、叠加和合成等操作。

（数据经过操作后仍保持原来数据的特征，如果经过操作后产生了新的数据，则称为数据融合。

数据集成的目的是形成充分兼容的空间、时间和属性上无缝的数据库。

它既包括对栅格数据、矢量数据和统计数据等异类数据的集成，也包括对遥感、地面观测和社会统计等异源数据的集成，还包括对不同尺度数据的集成。

）地球信息系统集成既包括地理信息系统中的数据库、地图可视化技术系统和空间分析系统等模块的集成，也包括地理信息系统与应用模型库系统的集成，还包括不同地理信息系统之间的集成。

地球信息是关于地球系统中的物质流、能量流和人流的信息，通常由属性特征信息、运动状态信息和运动方式信息等组成。

第二章数字地球数字地球是指数字化三维显示的虚拟地球，是信息化的地球，它是包括数字化、网络化、智能化与可视化的技术系统。

为了解决数字地球中的数字化、信息化以及应用问题，需要研究以下关键技术：科学计算、海量存储、宽带网、卫星数据获取、元数据、互操作等等。

核心技术1．信息高速公路和计算机宽带高速网2．高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术3．地球空间数据的存储和处理4．超媒体空间信息系统5．地理信息的分布式计算6．无比例尺数据库（无比例尺数据库是指以一个大比例尺数据库为基础数据源，在一定区域内空间对象的信息量随比例尺变化自动增减，即可以由大比例尺空间数据自动生成较小比例尺的数据。

三维数字地球（LocaSpace-Viewer）在高中地理教学中的应用初探作者：***来源：《求学·教学教研版》2018年第11期摘要：随着信息技术与课程融合的不断深入，越来越多的信息化手段融入我们的课堂教学当中，同时各种信息技术软件更加智能化、操作人性化、使用门槛降低，使得很多教师更加乐于使用信息技术手段解决课堂教学的重难点。

三维数字地球（LocaSpace-Viewer，简称“LSV”）是一款地理教学中非常实用的地理信息技术软件，本文结合近年来笔者对“三维数字地球”在课堂应用的心得，从“三维数字地球”的功能介绍、“三维数字地球”的课堂应用案例分析、“三维数字地球”的应用优势等方面，介绍“三维数字地球”在高中地理教学中的应用。

关键词：三维数字地球（LocaSpace-Viewer）;地理教学;应用随着现代化达标建设和三通两平台的建立，为信息技术的应用提供了硬件保障和网络支撑，近年来笔者在教学中不断尝试将“三维数字地球（LocaSpace-Viewer，简称“LSV”）”技术融入高中地理课堂，经过几年的实践和探索，发现“三维数字地球（LSV）”不仅转变了学科知识的呈现方式、学习方式，更多地还在转变我们的思维方式。

下面介绍一下笔者对三维数字地球（LSV）在高中地理教学中的应用的浅显认识。

一、三维数字地球的主要功能“三维数字地球（LSV）”是一款国产的专业虚拟地球软件，集成了谷歌地图、天地图、微软地图以及气象地图、地质图等影像，能够实现倾斜投影、快速地浏览、测量、分析和标注三维地理信息数据，并支持离线使用。

其主要功能有：1.地图及影像浏览功能三维数字地球集成了多款地图数据，能够实现各类在线数据，如谷歌地图（包括谷歌影像、谷歌历史影像）、天地图、微软地图以及气象地图、地质图等影像添加，也可以添加本地数据。

通过添加各类影像数据，用户可以在显示窗口任意浏览、查询所需要的地图和影像信息，同时三维数字地球以3D视图形式进行地图浏览和呈现。

地理信息系统和数字地球地理信息系统（GIS）是一种可以将地理空间数据整合、存储、管理、分析和显示的技术。

随着技术的不断发展，地理信息系统已经成为全球各个领域的重要工具。

数字地球（DE）是一个基于GIS的概念，意指高精度、全时段、全球性的数字地球模型，并将其作为计算机技术的平台，为各种领域提供有关地球的信息。

本文将简要介绍GIS和DE的优势和应用。

一、GIS和DE的优势1.空间表达能力GIS和DE使用地图、图表、图像和表格等方式来表达空间数据。

这些数据包括地形和地貌、土地覆盖和使用、水文和气象、地震和卫星遥感等。

GIS和DE能够在地理上准确地定位对象和事件，并将其与其他空间信息联系起来。

2.数据管理能力GIS和DE具备储存、管理和检索各种类型的空间和非空间数据能力。

在GIS和DE中，存储的数据可以包括实时数据、历史数据和模拟数据等多种类型。

这些数据可以用于分析和研究，也可以用于应用和决策。

3.数据处理和分析能力GIS和DE可以为决策者提供空间数据和空间分析的可视化和可操作性。

GIS和DE可以支持多层次、多源、多尺度、多维度的空间数据分析和处理，并提供交互式的、动态的地图显示和统计图表展示等功能。

4.应用和决策支持能力GIS和DE能够支持各种应用领域的工作，如城市设计和规划、环境监测和管理、危险物品和场所监管、农业生产和天气预报、交通运输和安全、海洋和林业资源管理等。

GIS和DE能够为决策者提供支持和帮助，使决策者能够更有效地评估各种影响因素，制定合适的政策和计划。

二、GIS和DE的应用1.城市规划和管理城市规划和管理是GIS和DE最常见的应用。

城市的空间信息包括路网、交通状况、公共设施、房地产数据、社区和人口统计数据等。

通过GIS和DE，城市规划者和管理者可以对城市进行评估、管理和规划。

例如，城市规划者可以根据社区的需求和人口数据来规划新区域的居住和商业设施，而交通管理者则可以通过实时数据来改进交通运输和减少拥堵。

数字地球与地质测绘中的前沿技术与发展趋势摘要：数字地球与地质测绘紧密结合，通过GIS、遥感、人工智能等前沿技术实现对地球表层的全面监测和建模。

地质信息系统（GIS）为勘探、规划和环境监测提供了空间信息支持，而遥感技术则通过高光谱、超光谱等手段提供高分辨率的地表数据。

人工智能与机器学习的应用使地质数据的解释和模型构建更智能化。

随着区块链技术、量子计算、无人系统等新技术的涌现，数字地球与地质测绘进入了新的发展阶段。

未来，多源数据融合、智能化勘探系统、地质信息共享与开放、跨学科合作等趋势将引领数字地球与地质测绘领域不断创新，为更全面的地球认知和可持续资源利用提供新的可能性。

关键词：数字地球；地质测绘；前沿技术；发展趋势引言数字地球是一个综合运用地球科学、信息科学等多学科知识的概念，它通过数字化、网络化、智能化的手段，对地球表层进行全方位的监测、建模和分析，为各个领域提供丰富的地理信息。

在地质测绘领域，数字地球的应用正日益成为提高勘探效率、降低环境风险、推动科学研究等方面的重要工具。

本文将探讨数字地球与地质测绘的前沿技术及其发展趋势，以期为相关研究和应用提供参考。

一、数字地球在地质测绘中的应用（一）地质信息系统（GIS）与数字地球地质信息系统（Geographic Information System，GIS）是数字地球的基石之一。

GIS将空间数据与属性数据相结合，以地图为载体，实现对地理信息的整合、存储、分析和可视化。

在地质测绘中，GIS广泛应用于地质资源评价、勘探规划、环境监测等方面，为决策者提供空间信息支持。

（二）遥感技术在地质测绘中的应用遥感技术通过卫星、飞机等平台获取地表信息，为地质测绘提供了高分辨率、广覆盖的数据。

遥感技术在地质勘探、地形分析、灾害监测等方面发挥着重要作用。

近年来，高光谱、超光谱遥感技术的发展使得地质矿产的识别和分类更加精准。

（三）室内定位与导航技术数字地球不仅关注室外环境，还强调对室内环境的感知与理解。

地球信息科学地球信息科学地球信息科学是以地球作为研究对象，利用遥感、地理信息系统、全球定位系统等技术手段，对地球的物理、化学、生物、地质等现象进行地学研究和综合分析的学科领域。

其研究对象包括地理空间、自然资源、环境、生态系统等多个方面，可以为人类社会的可持续发展提供决策支持和科学依据。

一、遥感技术遥感是以非接触式的方式获取地面、水面、大气和太空等物体的信息的技术。

利用卫星遥感可以获得大量的地球数据，包括卫星图像、地形地貌、风速、温度、湿度、降雨量、气压和地磁场等等。

这些数据在地球信息科学中得到了广泛的应用，比如应用于自然资源的开发与利用、环境变化监测、气候变化研究及自然灾害的预测和评估等方面。

二、地理信息系统地理信息系统（Geographic information system，简称GIS）是以空间位置为核心，以计算机科学为基础，综合利用遥感、GPS、地图、数据库等技术手段，对地理空间数据进行采集、存储、处理、分析和展示的一种信息系统。

地理空间信息系统不断地更新和完善地球的空间属性数据，保证全球空间数据的精确性、完整性和一致性。

该技术广泛应用于城市规划、经济管理、资源环境评价、教育研究等领域。

三、全球定位系统全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是由美国建立的一种卫星导航系统，它可以在地球表面任何地方定位。

该系统具有高精度、可靠性、实时性等特点，在地球信息科学中得到了广泛应用，如地图绘制、车辆跟踪、气象预测、自然灾害预警等。

此外，借助其高精度定位能力，人们还可以进一步拓展其研究领域，如利用GPS数据测量地球重力场、地下水流量等地球物理特征。

四、数字地球数字地球是地球信息科学的新兴领域，它将遥感技术、地理信息系统、全球定位系统等多种地球信息技术有机结合，在计算机系统中精确再现地球自然与人文特征及其空间关系，为人们提供更加全面、深入的地球信息数据和服务。

通过数字地球，人们可以模拟地球自然环境、城市建筑、人类活动及其相互作用过程，为地球生态环境的管理和维护提供科学依据。

深时数字地球
“深时数字地球大科学计划”，简称DDE，将在大数据驱动下重建地球生命、地理、物质和气候的演化，进而达到精确重建地球和生命演化历史、识别全球矿产资源与能源的宏观分布规律。

并将通过这一计划，为全球数百万研究人员和科技专业用户提供一个跨越科学领域和国家的虚拟科研环境，使其能够存储、共享和使用科研数据。

深时数字地球”将开展大科学研究，构建最大地学基础数据库，建成“地学界Google”，从而实现整合地球演化全球数据、共享全球地学知识。

也就是说，地学数据库建成以后，地球和生命演化的科学研究将不再是“一纸地质图”，而是具有大数据支撑的“深时数字地球”。

被誉为地质学Google的DDE，旨在大数据驱动下重建地球生命、地理、物质和气候的演化，进而达到精确重建地球和生命演化历史、识别全球矿产资源与能源的宏观分布规律。

该计划将聚焦地球数字科学重大基础前沿，建立国际地球数字科学产学研协同生态链，推动地球信息产业链、创新链、服务链融合，促进地球信息产业研发应用集群化发展，面向全球数百万研究人员和科技专业用户，提供一个跨越科学领域和国家的虚拟科研环境，实现跨领域科研数据的存储、共享和应用，为破解全球经济社会发展的能源资源等问题提供强大的科学科研基础。

DDE科学设想由中国科学家提出后，很快得到获得国际社会广泛响应。

英国、俄罗斯、中国、德国等国家地质调查局，以及国际地层
委员会、国际沉积学家协会、国际古生物协会、国际数学字地球科学协会、美国石油地质协会等9个国际学术组织共同发起，经国际地科联投票通过，“深时数字地球”成为其首个大科学计划，执行期10年（2019-2028）。

数字化地理教室在初中地理课堂教学中的有效使用数字化地理教室是指利用现代科技手段、数字化资料和网络资源支持，实现地理教学知识点的显现、交互和演示的教学场所。

数字化地理教室相对于传统教室，采用的是数字化教育资源、数字化教材、数字化教学平台等最新科技手段，来实现教学。

数字化地理教室的出现，让学生可以在虚拟的教学环境下参与教学活动，方便快捷地获取更丰富的学习资源和信息，提高学生自主学习的能力和专业素养，同时也减少了教师和学生之间的地域和时间上的限制，实现了教学全方位的开放性。

数字化地理教室在初中地理课堂教学中的有效使用，可以从以下几个方面来考虑：一、数字地球应用借助数字地球的功能，通过对分层地球信息的可视化，让学生以三维的方式展现地球观察的感受，使抽象的地理概念、地理知识和地理现象更加直观、形象化。

学生可以在虚拟的地球上进行自主探究，找寻地理要素、分析地形地貌、比较不同区域的气候、地域、资源等等，进一步了解地球表面的变化和规律。

二、GIS应用在地理学习中，地图是很重要的工具。

数字化地理教室利用GIS系统，学生可以构建各种地图类型，实现各种地理现象的可视化，比如：制作线路图、比例尺、地图标志等，学生可以通过动态或静态的方式来展现各种地图类型。

同时，在学生学习地理知识的时候，可以使用GIS系统来进行数据的分析、筛选和分析，进一步深化地理教学的内容，开拓教学的思路。

三、多媒体教学系统数字化地理教室可以结合多媒体教学系统，发布各种形式的教学内容，让学生在听、看、思、做的过程中快速消化知识，为激发学生的学习兴趣、提高学习质量发挥了重要作用，同时也方便了教师的备课，减轻了教师的负担。

四、互动式大屏幕数字化地理教室采用互动式大屏幕展示教学的内容，让学生可以更直观、快速地获取教学信息，大屏幕的尺寸也实现了数据的统一化展示，比较适合把分层地球等三维地理信息的展示和讲解进行统一化，教学效果更佳。

总结而言，数字化地理教室应用在初中地理教学领域，能够让学生更直观、形象地了解地理知识，增强学生自主学习的能力，提高地理教学的效果，学生也能更愿意参与教学活动，增长知识。