摘要“数字地球”是遥感、遥测、数据库与地理信息系统、全球定位系统、互联网/万维网、仿真与虚拟技术等现代科技的高度综合集成和升华。“数字黄河”是从数字地球外延而来，其关键的支撑技术是空间数据共享平台、元数据管理、空间数据仓库、异构环境管理复杂数据对象、分布式海量数据存储技术、无级比例尺模型等。
关键词数字地球数字黄河关键技术
一、“数字地球”的基本概念
由来：1998年1月，美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球：21世纪认识地球的方式”的报告。
要点：在三维地球的数字框架上，按照地理坐标集成有关的海量空间数据及相关信息，构建一个数字化的地球，即“数字地球”，为人们认识、改造和保护地球提供一种重要的信息源和新技术手段。
实质：数字地球是遥感、遥测、数据库与地理信息系统、全球定位系统、互联网络（Internet）/万维网（Web）、仿真与虚拟技术等现代科技的高度综合集成和升华，是当今科技发展的制高点。
推进：“数字地球”计划与我国的“国家信息化”或“国民经济信息化”的战略目标是一致的，在国内也引起了我国领导人与科技界极大的关注。“数字地球”计划是中国21世纪信息产业发展的切入点，是我国实施可持续发展战略的技术保障。实现“数字地球”计划是关系到国家和国防的安危以及经济和科技发展战略的重大问题。
内涵与外延：“数字地球”的内涵实质上是信息化的地球，包括地球大部分要素的数字化、网络化、智能化、可视化的全部过程。外延包括数字区域与数字行业，如数字北京、数字福建、数字铁路、数字国土等。
数字地球的基础技术：多种分辨率的遥感技术、快速定位技术、以计算机为核心的WebGIS与Open GIS技术以及高速计算机通信网络技术等。
二、“数字地球”的支撑技术
“数字地球”的学科交叉与知识融合模式可概括为：
3S（GIS/RS/GPS）+NET+VR
其中：GIS为地理信息系统；RS为遥感技术，GPS为全球定位系统；NET为网络；VR为虚拟现实。
关键技术包括分辨率的卫星遥感技术，海量数据的快速存储与处理技术，高速网络技术，WebGIS与OpenGIS的互操作技术，多分辨率多维数据的融合与主体动态表达技术，仿真与虚拟技术，元数据Metadata技术。
从“数字地球”与“数字黄河”应用需求看，应重点考虑以下关键支撑技术：
1.空间数据共享平台
地理空间信息具有基础性、区域性、共享性、综合性和分布性，已得到广泛的重视和应用。由于缺乏协调和管理，各个系统之间是独立的，对基础数据进行了重复采集和数字化，系统间缺乏交流和共享，不能适应信息化和网络化的要求，限制了地理信息的广泛应用。
空间数据共享平台由通信网络、空间信息资源、空间信息处理服务和用户操作界面构成，实现各专业部门对基础信息和处理功能的共享，以及各专业部门信息和处理功能间的集成和融合的框架。
空间信息资源包括各种类型的数字地理空间信息和空间参考信息，具体有电子地
图、数字遥感图像、三维空间图形和多媒体信息等，另外还有具备空间参考属性的属性信息和各种统计信息。空间信息资源存储在各种级别和规模的分布的数据库、数字资料馆和数据仓库中。
空间信息处理服务器是连接在计算机网络上的计算机包括超级计算机、大规模并行分布处理计算机、各种工作站和服务器，他们完成对数据库的操作和各种空间信息处理和查询要求，提供各种计算模型和决策支持系统。
用户终端计算机提供对用户友好的操作界面，使用户不仅能通过键盘，还能够通过语音和虚拟现实工具来同数字世界交互，提供对空间信息的查询和访问，为用户提供决策支持，为公众提供信息查询。
实现地理数据共享的必要性和优点有：
①整合分离的数据源是GIS及相关工具的主要特征之一。
②通过地理数据共享可以使更多的人使用和更充分地利用已有的数据，减少重复劳动和费用。
③使大家有可能基于一个公共框架工作，既节约金钱，又产生更大的协作利益。
④ GIS系统更容易集成。
⑤ GIS应用开发可以把重点放在开发新的应用程序，而非仅仅是支持不同的数据格式。
2.元数据管理
Metadata是“关于数据的数据”或“关于信息的信息”，它在地理信息中用于描述地理数据集的内容、质量、表示方式、空间参照系、管理方式以及数据集的其他特征，它是实现地理空间数据集共享的核心内容之一。
它具有下列几个意义：是用于描述信息资源的高度结构化数据；可以管理和组织信息；可以挖掘信息资源；也可以帮助人们准确地查询所需要的信息，并在从不同的资料或组织获取数据时，可以通过对相同的Metadata元素进行比较和对比，获取自己所需要的信息内容。它是打开对多源数据资料进行获取、智能分析以及运算大门的钥匙。
基于元数据的信息共享的特点对分散在各个场所的重要信息资源可有效地利用及共享。对数据进行综合管理。把数据安全、有效地保管在分布式的服务器群中，解决双重投资的问题。数据保存在目录系统中，数据所有者可以对数据直接管理。支持地图、卫星图像、文档、图表、多媒体及其他所有种类的数据形式。数据利用者通过简易的操作界面、方便地对数据进行搜索、浏览和处理。登录的数据可经由Internet发布。
3.空间数据仓库
过去25年，人们使用GIS、CAD、RS等系统构建了数量惊人的数字化空间数据，并为此付出了上百亿美元。如何充分有效地利用这些资源是一个重要的课题。今天，空间数据管理的需求有三种趋势，一是组织内部访问需求的扩大；二是一些组织开始在地图数据中集成自己的核心业务数据并且将空间分析加入到业务流中；三是越来越多的人希望通过因特网来访问已有的地图数据。但是由于GIS软件提供商多采用文件格式或自己定义的数据格式来保存地图数据，开放式访问地图数据受到了严重的阻碍。
数据仓库Data Ware housing指“支持管理决策过程的，面向主题的、集成的、随时间而变化的、持久的数据集合”Harjingder1996。它是管理分布式、大量数据的，面向主题的系统，可以跨越不同数据模式的、不同版本，并对数据可进行多种面向决策的处理。它是一个把多个异构的原始数据集合融合在一起以支持结构式即席查询、分析和决策支持的技术系统。以数据仓库的思想来管理空间数据的系统就构成了空间数据仓库，它有
机地将数据的空间属性和时间属性紧密结合起来。
4.异构环境管理复杂数据对象
目前，人类在信息技术领域面临着这样的局面：一方面一些应用领域要求管理越来越复杂的信息，这些领域（如CAD/CAM、CIMS、CASE、GIS）数据类型众多，具有诸如多媒体、空间数据、科学数据等复杂数据类型，这些数据类型较传统数据复杂，因此，它们提出了用数据库技术和系统来管理这些复杂数据的要求，以图获得数据库系统所具备的许多数据管理功能，如恢复、并发控制、完整性、存储管理等；另一方面，由于网络技术的蓬勃发展，信息处理早已从单用户环境发展到网络环境，这种环境为资源、信息的共享提供了极大的方便，并且由于多机协同工作可以大大提高工作的效率。这两者的结合要求新一代GIS能够在异构环境中管理复杂数据对象。
5.分布式海量数据存储技术
NFS是network file system的缩写，这是一种在不同机器之间共享文件系统的方法，本地机器可以像使用本地硬盘一样使用远程文件系统。这个存储系统，以NFS为基础实现分布式节点的存储空间共享，并采用三层存储体系进行影像数据的存储管理。
6.无级比例尺空间数据模型
无级比例尺数据管理技术是指以一个大比例尺（例如1∶5万）空间数据库为基础数据源，在一定的区域内空间对象的信息量随比例尺自动增减，从而使空间地理信息的压缩和复现与比例尺自适应的一种信息技术。
三、“数字地球”的解决方案
“数字地球”的应用解决方案要从支撑层到行业层、区域层三个层面联系考虑。
技术产品类型解决方案：构成数字地球应用的技术与产品支撑体系。重点解决的问题是：关键技术攻关与新一代产品研发。
行业领域类型解决方案：面向数字行业。重点解决的问题是数据建设、业务流程、事务处理、分析模型等标准化。
区域集成类型解决方案：面向数字区域。其重点解决的问题是战略规划、组织管理、数据建设、维护更新。
“数字流域”，包括“数字黄河”在内，是上述行业与区域两者的综合类型。要在产品与关键技术的支撑下，提出相关解决方案。
四、“数字黄河”的框架思考
“数字黄河”的概念框架如图所示，包括政策、基础、系统与应用四个层面。是一个开放型架构体系。在技术方案方面，要注重以下关键技术：基于元数据与分布式空间数据仓库的信息共享平台，元数据与业务标准体系，3S与MIS、OA、DCS高度集成的技术系统，高度融合而又条块分明专业与区域系统，全新的前端数据采集、自动更新综合、同步共享、快速决策与发布网络模式，借鉴新一代GIS设计理念与数据模型。
作者为北京大学遥感与地理信息系统研究所教授
数字地球核心技术综述
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[戈尔]。下面对这些相关关键技术进行简单的描述。
1）高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术
卫星遥感是数字地球获取数据的主要手段，包括不同高度、不同分辨率的陆地卫星系列、海洋卫星系列、气象卫星系列以及小卫星系列，其分辨率从1米到4000米。遥感数据的处理包括辐射纠正、几何纠正、增强、特征提取、自动分类、自动成图、数据压缩等等，高分辨率卫星每天都要产生大量的数据，对这些数据的自动的、快速的处理以实时、准确地提取信息是实现数字地球信息获取的关键。
2）地球空间数据的存储和处理
为了能够将地球上的信息进行数字化，除了要存储和处理大量的遥感数据之外，还包括图形数据，属性数据等等。实现对这些数据的查询检索，需要海量数据存储管理以及快速处理技术。目前分布式数据存储是海量数据管理的趋势，可以避免集中式系统带来的管理困难以及网络拥塞；而通常采用超大型计算机或者并行计算以实现快速处理。
3）超媒体空间信息系统
数字地球的主要任务之一是通过因特网实现信息的共享和发布，主要通过WebGIS技术实现。此外，数字地球应用中包含大量多媒体数据，也需要在因特网上发布，形成超媒体空间信息系统。大量的数据在网络上传输，造成网络拥塞，这需要高带宽网络解决该问题。
4）地理信息的分布式计算
地理信息的特征是分布的，并且具有基础性、共享性和综合性，分布式计算可以使得地理信息应用于社会各个领域。遵循OpenGIS规范，基于CORBA（或COM）体系结构，实现地理信息信息的分布计算，是其解决方案之一。地理信息的分布计算服务包括：
（4．1）地理信息的共享领域服务
为社会各个领域的应用提供地理信息服务，提供共享和集成的基础。
（4．2）空间查询服务
包括通过元数据实现信息检索，属性、几何、空间关系等各个方面的查询。
（4．3）空间分析服务
实现空间信息提取，地理特征分析，图像理解，图像开发等服务。
（4．4）空间制图服务
包括空间坐标转换服务，地理注记服务，图像处理服务，特征综合服务，创建影象地图服务等等，其目的是为了直观的表现空间信息。
（4．5）地理信息的特定任务服务
为地理信息领域特定用户提供有针对性的服务，主要为地理信息的获取、地理信息的建立和维护服务，称为地理数据的管理服务。包括地理信息生产，地理信息生产管理，地图符号管理，信息开发利用和分析，订购和跟踪，信息存储和检索系统，信息交付，信息再现和复制，用户支持。
5）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。无比例尺数据库的技术关键是自动制图综合，在该领域目前已有许多研究，但是都难以达到令人满意效果。
6）空间数据仓库
空间数据仓库是指支持管理和决策过程的、面向主题的、集成的和随时间变化的、持久的和具有空间坐标的地理数据的集合。数据仓库的主要任务是将来源、结构、格式不同的原始数
据，首先对其进行标准化、过滤与匹配、精化、标明时间戳和确认数据质量的处理，即求精过程；然后再根据任务的需要，进行数据的集成与分割、概括与聚集、预测与推导、翻译与格式化、转换与再映象处理；最后进行数据仓库的建模、概括、聚集、调整与确认及建立结构化查询等等。空间数据仓库的目的，是为了处理积累的海量空间数据，抽取有用信息，并提供决策支持。其结构框架包括：数据源，Metadata数据源，Metadata互操作协议，数据抽取求精，Metadata创建与浏览数据仓库，存取与检索，Metadata管理及查询与分析等。7）空间数据融合(Fusion)
空间数据融合是指多种数据合成后，不再保存原来的数据，而产生了一种新的综合数据，如假彩色合成影象。数字地球的多种数据融合，包括多种分辨率数据，多维数据以及不同类型数据的融合，并且需要将融合得到的数据进行可视化表现，通常是将数据叠加在数字高程模型上，形成三维立体景观影象。实现数字地球中的空间数据融合，需要地理数据互操作以及高速网络的支持。
8）虚拟现实(VR,Virtual Reality)技术
虚拟现实技术，是指运用计算机技术生成一个逼真的，具有视觉、听觉、触觉等效果的可交互、动态的“世界”，人们可以对该虚拟世界中的虚拟实体进行操纵和考察，用户与虚拟现实系统的交互利用数据手套、数据头盔、数据衣等进行，而VR系统通过视觉描绘器，听觉描绘器，触觉描绘器使用户产生身临其境的感觉。在数字地球中采用虚拟现实技术，可以非常真实地表达现实地理区域，而用户可以在所选择的地理带内和外自由移动。目前，GIS、虚拟现实以及Web技术相结合的方式之一是VRML(Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实造型语言)，通过用VRML描述GIS信息，可以在因特网上发布空间三维数据供用户浏览。
9）元数据（Metadata）
在创建数字地球的过程中，全球范围内对数字地理信息的需求越来越大，许多单位和个人开始生产、处理和修改地理数据；另外，在计算机信息系统中，在采用模型对地理实体进行研究时，为了保证信息不被误用，需要通过Metadata对数据进行详细的描述，这样不仅数据生产者能够充分描述数据集，用户也可以估计数据集对其应用目的的适用性。所以，随着地理空间数据生产者和使用者的增加，使用Metadata来描述数据，将成为一个必然的趋势。综上所述，数字地球技术的关键是实现海量数据获取、存储管理、处理和信息提取、信息共享以及信息表达，
数字地球对全球变化与社会可持续发展的作用 全球变化与社会可持续发展已成为当今世界人们关注的重要问题，数字化表示的地球为我们研究这一问题提供了非常有利的条件。在计算机中利用数字地球可以对全球变化的过程、规律、影响以及对策进行各种模拟和仿真，从而提高人类应付全球变化的能力。数字地球可以广泛地应用于对全球气候变化、海平面变化、荒漠化、生态与环境变化、土地利用变化的监测。与此同时，利用数字地球，还可以对社会可持续发展的许多问题进行综合分析与预测，如：自然资源与经济发展，人口增长与社会发展，灾害预测与防御等。我国是一个人口多、土地资源有限、自然灾害频繁的发展中国家、十几亿人口的吃饭问题一直是至关重要的。经过二十年的高速发展，资源与环境的矛盾越来越突出。九八年的洪灾，黄河断流，耕地减少，荒漠化加剧，已经引起了社会各界的广泛关注。必须采取有效措施，从宏观的角度加强土地资源和水资源的监测和保护，加强自然灾害特别是洪涝灾害的预测、监测和防御，避免第三世界国家和一些发达国家发展过程中走过的弯路。数字地球在这方面可以发 挥更大的作用。 数字地球对社会经济和生活的影响 数字地球将容纳大量行业部门、企业和私人添加的信息，进行大量数据在空间和时间分布上的研究和分析。例如国家基础设施建设的规划，全国铁路、交通运输的规划，城市发展的规划，海岸带开发，西部开发。从贴近人们的生活看，房地产公司可以将房地产信息链接到数字地球上；旅游公司可以将酒店、旅游景点，包括它们的风景照片和录象放入这个公用的数字地球上；世界著名的博物馆和图书馆可以将其收藏以图像、声音、文字形式放入数字地球中；甚至商店也可以将货架上的商店制作成多媒体或虚拟产品放入数字地球中，让用户任意挑选。另外在相关技术研究和基础设施方面也将会起推动作用。因此，数字地球进程的推进必将对社会经济发展与人民生活产生巨大的影响。 数字地球与精细农业 21世纪农业要走节约化的道路，实现节水农业、优质高产无污染农业。这就要依托数字地球，每隔 3~5 天给农民送去他们的庄稼地的高分辨率卫星影像，农民在计算机网络终端上可以从影像图中获得他的农田里庄稼的长势征兆，通过 GIS 作分析，制定出行动计划，然后在车载 GPS 和电子地图指引下，实施农田作业，及时地预防病虫害，把杀虫剂、化肥和水用到必须用的地方，而不致使化学残留物污染土地、粮食和种子，实现真正的绿色农业。这样一来，农民也成了电脑的重要用户，数字地球就这样飞入了农民家。到那时农民也需要有组织，有文化，掌握高科技。 数字地球与智能化交通 智能运输系统是基于数字地球建立国家和省市、自治区的路面管理系统、桥梁管理系统、交通阻塞、交通安全以及高速公路监控系统，并将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个地面运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统，实现运输工具在道路上的运行功能智能化。从而，使公众能够高效地使用公路交通设施和能源。具体地说，该系统将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心集中处理后，传输到公路运输系统的各个用户（驾驶员、居民警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门）。出行者可实时选择交通方式和交通路线；交通管理部门可自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度。这就使路网上的交通流运行处于最佳状态，改善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高
第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 教学目的： 1．了解遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理，以及数字地球的含义。 2．举例说明遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用 教学重难点： 1．遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理，以及数字地球的含义 2．遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用 教具准备：有关挂图等、自制图表等 教学方法：比较法、图示分析法、图示法等 教学过程： 第二课时 三、全球定位系统(GPS) 1．概念： 利用卫星，在全球范围内适时进行导航、定位的系统，称为全球定位系统，简称GPS。 2．组成： 空间部分——GPS卫星星座(图)．7)； 地面控制部分—一地面监控系统； 用户设备部分——GPS信号接收机。 3．特点 全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性 4．应用 ⑴为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 ⑵在区域地理环境研究中的应用。 如：野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一，全球定位系统可以帮助野外考察人员确定考察点的地理位置(经度和纬度)、高程(海拔)，从而可在野外调查中获得更为精准的数据。 ⑶ 在日常生活中应用——GPS导航 无论是在何时何地，只要拥有GPS信号接收机，就能知道自己前进的方向和所处的地理坐标。利用GPS为导航服务也成为—种新兴的行业(图1．8)。 GPS汽车导航（图1．8）汽车导航装置可显示城市道路图和该车的位置。驾驶员辅入出发点和目的地的地名然后从系统显示的可行路线中选择其中的一条。系统除动态显示该车的位置》L还通过语音提示引导驾驶员把车开到目的地。 5．GPS卫星星座
数字地球的概念与应用 地球是目前人类唯一赖以生存的星球，合理开发与利用地球资源，有效保护与优化地球环境，是全人类共同的责任。然而人类社会在经历了工业革命之后发现，这个强大的物质文明社会的基础——自然资源的供应正在出现危机，人类赖以生存的地球环境正受到自然和人为作用越来越严重的破坏，一系列全球性和区域性的重大资源环境问题正日益严重地威胁着人类的生存和可持续发展。 为了有效地研究和解决有关地球的重大问题，目前世界上许多国家都在积极地发展和运用先进的科学技术，如以遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）为代表的地球空间信息技术，以数字的方式获取、处理、分析和应用关于地球自然和人文要素的地理空间数据，并以此为基础提出解决资源环境问题的科学方案和有力措施，增强对地球的认识能力。人们利用空间信息去认识、开发和保护人类有限的生存空间，研究国民经济建设和社会发展在地域空间上的分布特征、运行状况、资源环境条件和社会经济基础等，进行规划、监测、管理、决策等。与此同时，随着席卷全球的信息技术革命的迅猛发展，人类组织、传输和实现各类与地理坐标有关的海量信息的观念和方式正在发生翻天覆地的变化。随着计算机技术、互联网技术的蓬勃发展，人们设想把有关地球的海量的、多分辨率的、三维的、动态的数据按地理坐标集成起来，形成一个数字地球。借助这个数字地球，人们不论走到哪里，都可以高速地、直观地、按地理坐标了解地球上任何一处、任何方面的信息。 数字地球的概念 数字地球是我们星球的虚拟表示，它包含了人类社会在内的所有
系统和各种生命形式，并以多维、多尺度、多时相、多层面的信息设施表现出来。数字地球的外观是一个基于计算机的地球，具有交互式功能，是我们对真实地球认识的虚拟对照体，及对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现与认识。数字地球这一概念的提出，既是人们认识世界、改造世界的客观需要，更是知识经济、信息社会发展的必然进程。构筑数字地球对于提高人们的生活质量，促进科学技术的进步，实现经济与社会的可持续发展，有十分重要的意义。 自从数字地球这一概念于1998年提出之后，国际社会予以极大关注，很快得到很多国家和地区的广泛认可，我国政府也积极响应。江泽民同志在1998年6月1日接见两院院士时特别提到数字地球。中国科学院地学部及时成立了数字地球战略研究组，提出了《关于“中国数字地球”发展战略的建议》。1999年，中国科学院在北京隆重召开第一届数字地球国际会议，关于数字地球理论与技术的讨论及相关应用研究迅速发展起来。此后，第二、第三、第四、第五届数字地球国际会议分别于2001、2003、2005和2007年在加拿大、捷克、日本、美国成功召开，第六届数字地球国际会议将于2009年9月在北京举办。2006年成立了总部设在中国的国际数字地球学会，以推动数字地球在全球的发展。2008年3月，由国际数字地球学会与英国Taylor & Francis出版集团联合创刊的《国际数字地球学报》出版发行，为全球该领域学者提供了一个研究数字地球的学术交流平台。 数字地球的迅猛发展彰显其重要性。客观地说，数字地球是整合利用共享现有数据和信息资源的最佳途径，数字地球是可持续发展中信息资源的主体与核心，数字地球在社会发展、经济建设、国防安全中有重要作用。数字地球展现了地球科学技术、空间科学技术、信息
数字地球（上） 当你来到一个繁华而陌生的都市，它能给你指点迷津，帮你顺利快捷地抵达目的地；当你憧憬着将一片荒芜的土地改造成瓜果飘香的良田时，它能为你提供地形、气候、土壤等自然条件的信息，帮助你科学地评估该地区的发展前景；当某地发生了自然灾害或突发事件，它能帮助你迅速了解灾情和现场情况，找出最佳的救助方法和应急措施；利用虚拟现实技术，它还可以模拟地球的演变过程，帮你回到远古时代，甚至进入未来世界。这就是神奇的数字地球。 数字地球是近几年才提出的一个概念。2000年2月，“奋进号”航天飞机发射上天，绘制全球数字地形图，实际上已经开始了构建数字地球的基本工作。 数字地球应该说是对我们真实的地球的一种数字化的重现。在这样一种条件下，人们就可以坐在家里头或者办公室里面，不用到实地去，对我们的地球进行一种三维的、可视化的信息检索和空间漫游。 数字地球是一个与地球相对应的动态的虚拟地球，是整个地球的环境资源和人文信息在计算机中的缩影，主要包括专业的数据与信息的获取、更新、存储、处理、提取、分析和传播等体系。在三维空间数据基础上发展起来的数字地球可以包容80％以上的人类信息，将为信息高速公路乃至未来的信息社会提供内容丰富，形式多样的信息和资源。 目前，地球是人类唯一的家园，合理地开发与利用地球资源，有效保护与优化地球环境，是全人类共同的责任。为了研究和解决有关地球的重大问题，世界上许多国家正在积极发展和运用先进的地球信息技术，如遥感（RS）地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS），以数字的方式获取、处理和分析有关地球自然和人文方面的空间数据，并希望以此为基础，更好地解决人类可持续生存与发展的诸多复杂问题。 数字地球的概念就是在这样的背景下应运而生的。人们提出：把有关地球的海量的、多分辨率的、三维的、动态的数据按照统一的地理座标集成起来，形成一个数字化的地球，最大限度地开发和利用信息资源。借助于信息传递的数字化和网络化，通过这个数字地球，用户就可以在办公室的终端或者会议室的大屏幕投影上，按着地理座标
谈谈你对数字地球的认识 数字地球，首先是数字，而二十一世纪的数字，是建立在计算机科学的基础之上。 从1964年的“埃尼阿克”(ENIAC）的诞生到现在，我们的生活发生了翻天覆地的变化。当我们早上起来，打开自己的PDA，查看备忘录，收发邮件；之后打开电脑，浏览新闻；出门购物，商家用网络管理自己的商品，确保您购物愉快；行车上路，交通部门对特殊路段进行实时监控，方便人们出行；吃饭的时候，可以上网浏览一下餐馆信息。这些我们生活的方方面面都已经里不开计算机。现在的人们，一顿饭不吃可以，但是一天不上网，那是不行。当人们从计算机科学中获得便利的时候，我们更希望它能更好的服务与我们。 这样，我们更加需要一个极为数字的地球，来满足我们。 数字地球，一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。 首先，我们需要足够精确的地球信息，精确到地球上每一平方米的土地，甚至是地面以下的；足够大的网络带宽，够我们顺畅的浏览；足够海量的数据库，能够存储下巨大的地球信息。当然，这些只是首先，只是我们建立数字地球的一些根本需求。 当世界上有80%的事情都和空间信息有关的时候，那么数据的采集将变得十分的困难。试想一下，把时间暂停在这一秒，看看我们周围，有多少事情发生；再前进一秒，看看那些事情已经改变。而我们，肯定不只是希望看到一秒的地球，我们渴望看到过去，看到未来。 要建立起整个中国的数字地球时，仅影响数据就有53T，而中国的面积只占地球面积的1.88%。面对这样的海量数据，存储，查找等方面都是难题，由此，元数据库的建设是非常必要的。它是关于数据的数据，通过它可以了解有关数据的名称、位置、属性等信息，从而大大减少用户寻找所需数据的时间。 其次，信息不能只是仅仅的存储，还需要进行计算才能够被人们所使用，而地球上发生的大部分的事，都是非线性的，变化过程复杂，而空间时间跨度又大，这样计算的难度呈几何倍数增加，我们只能依靠于超级计算机的计算能力，及开发新的算法。利用数据挖掘（Data Mining）技术，我们将能够更好地认识和分析所观测到的海量数据，从中找出规律和知识。科学计算将使我们突破实验和理论科学的限制，建模和模拟可以使我们能更加深入地探索所搜集到的有关我们星球的数据。 最后，将所有“大菜”呈现在我们眼前的是可视化技术，只有实现了可视化，我们之前的所有努力才没有白费，我们才能够真正享受到数字地球带给我们的便利。有了可视化，我们才能真正的坐在家里，去看帕特浓神庙，去看孟菲斯的金字塔，去看第一缕阳光，照耀在本初子午线上。当我们可以坐在家里，却看着自己在商店试衣服；当我们在出门前就可以避开堵车，选定行车路线；当我们决定去旅游时，可以提前安排好自己的一切衣食住行；那样，才是数字地球的真正意义。 在数字地球中，最根本的是地球空间信息科学，地球空间信息科学的技术体系中最基础和基本的技术核心是"3S"技术及其集成。所谓"3S"是全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感（RS）的统称。没有"3S"技术的发展，现实变化中的地球是不可能以数字的方式进入计算机网络系统的。 你也许会问，数字地球究竟会给我们什么方面带来大的影响？答案是：所有。对全球变化与社会可持续发展，对社会经济和生活，对精细农业，对智能化交通，对Cybercity，对专家服务，甚至包括现代化战争。 现在，全球变暖，土地荒漠化，赤潮，冰川溶解，洪水，飓风······这些都可以在计算机中利用数字地球可以对全球变化的过程、规律、影响以及对策进行各种模拟和仿真，从而提高人类应付全球变化的能力。与此同时，利用数字地球，还可以对社会可持续发展的许
地理信息系统复习思考题 第一章导论 1、解释：信息、数据、地理信息、地理数据、地理信息系统 2、地理信息有何特点？ 3、地理信息系统与CAD、数字制图、一般事务管理有何主要区别？ 4、地理信息系统有哪些类型？ 5、G IS的基本构成有哪些？务部分的主要作用？ 6、G IS的基木功能有哪些？并筒要说明。 7、G IS主要应用在哪些方面？ 8、G IS的发展主要经历了哪4个阶段？备有何主要特点？ 第二章空间信息基础 1、G IS中为什么要考虑地图投影？我国大比例尺采用什么投影方式？ 2、地理空间实体的三要素是什么？它们之间的关系是怎样的？ 3、空间数据的基本特征有哪些？地理信息的数字化描述方法有哪些？ 4、地图投影有哪些类型？ 5、解释：地图投影、拓扑、空间数据、元数据 6、空间对象的描述要素有哪些？ 7、拓扑关系中有哪儿种基本的拓扑关系？其基本含义是什么？在GIS+用拓扑有什么主要作用？ 8、什么是地理空间数据？有哪些类型，并简要说明。 9、地理信息系统的应用功能主要包括哪些方面，并简要说明。 10、地形图“都江堰”的编号是H48G024026,简要说明其编号的含义。 第三章空间数据结构 1、空间实体可抽象为哪几种基本类型？它们在矢量数据结构和栅格数据结构分别是如何表示的? 2、叙述四种栅格数据存储的压缩编码方法。 3、试写出矢量和栅格数据结构的模式，并列表比较其优缺点。 4、叙述由矢景数据向栅格数据的转换的方法。 5、叙述由栅格数据向矢量数据的转换的方法。 6、简述栅格到矢量数据转换细化处理的两种基木方法。 7、解释：地理空间、栅格数据、矢量数据、空间数据结构 8、费尔曼链码的含义是什么？如何取值？ 9、游程编码的含义是什么？有哪2种方式？ 10、块码给栅格数据编码的方式是什么？ 11、四叉树编码的基木思想是什么？ 12、矢量数据的获取方式有哪些？ 13、DIME编码什么？有何特点？
第35卷第2期 2010年2月武汉大学学报 信息科学版Geo matics and Informat ion Science of W uhan U niver sity V ol.35N o.2Feb.2010收稿日期:2010 01 11。项目来源:国家973重点基础研究发展计划资助项目(2010CB731800);国家863计划资助项目(2009AA121404);国家自然科学基金重点资助项目(N010978003)。 文章编号:1671 8860(2010)02 0127 06文献标志码:A 从数字地球到智慧地球 李德仁1 龚健雅1 邵振峰1 (1 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079) 摘 要:分析了数字地球的发展及其取得的成就,探讨了伴随着IT 技术、通信技术和传感器技术的发展而出现的传感器网络和物联网这一新的基础设施,设计了基于全IP 架构的物联网的平台框架和典型应用,并展望了从数字地球发展到智慧地球的趋势和美好前景。 关键词:数字地球;传感器网络;物联网;智慧地球;数据服务;功能服务 中图法分类号:P208 1 数字地球及其取得的成就 美国前副总统阿尔 戈尔在1998年提出数 字地球时,就勾勒出一个诱人的虚拟地球景象,使 真实地球作为一个虚拟地球进入了互联网,使普 通老百姓甚至小孩子都能方便地运用一定的科学 手段了解自己所想了解的有关地球的现状和历 史,既能获得自然方面的信息,如地形、地貌、地质 构造、山脉河流、矿藏分布、气候气象等,又能获得 人文方面的信息,如经济、文化、金融、人口、交通、 风土人情等[1]。这个虚拟的数字地球以空间位置 为关联点,整合相关资源(以地理信息系统和虚拟 现实技术集成各类数据资源),实现了 秀才不出 门,能知天下事!(see every thing on Web),见彩 色插页?图1。 数字地球是一个无缝的覆盖全球的地球信息 模型,它把分散在地球各地的从各种不同渠道获 取到的信息按地球的地理坐标组织起来,既能体 现出地球上各种信息(自然的、人文的、社会的) 的内在有机联系,又便于按地理坐标进行检索和 利用。数字地球是信息化的地球,它包括全部地 球资料的数字化、网络化、智能化和可视化的过 程。其核心思想是用数字化手段整体性地解决地 球问题,并最大限度地利用信息资源。数字地球 从数字化、数据构模、系统仿真、决策支持一直到 虚拟现实,是一个开放的复杂的巨系统,是一个全 球综合信息的数据系统工程。数字地球的特点是空间性、数字性和整体性,它有自己的理论体系、技术体系、应用体系、工程体系,在这样的数字地球上,世界各国共同建立了GEOSS (g lobe earth observatio n system of systems)系统,提出了十年行动计划,旨在从9个方面支持社会可持续发展:#减少自然或人为灾害所造成的生命财产损失;?了解环境因素对人类健康和生命的影响;%改善对能源资源的管理;&了解、评价、预测以及适应气候变异与变化;?了解水循环,改善水资源的管理;(改善气象信息、天气预报与预警;)提高对陆地、海岸、海洋生态系统的保护与管理;?支持可持续农业,减少全球荒漠化;+了解、监测和保护生物多样性。下面从十多年的发展来总结一下数字地球所取得的主要成就。1.1 数字地球实现了从二维到三维的跨越地图长期以来被认为是表达、传输和研究地理信息的最佳方式或载体,然而近年来这一观念已被打破了。数字地球作为一个三维的地球信息模型,便被认为是迄今为止人类掌握地球表面信息最好的方式。它的出现使人类在描述和分析地表空间事物的信息上获得了一次飞跃,,,从二维到三维的突破。彩色插页?图2为泰州市人民公园精细真三维模型。
摘要“数字地球”是遥感、遥测、数据库与地理信息系统、全球定位系统、互联网/万维网、仿真与虚拟技术等现代科技的高度综合集成和升华。“数字黄河”是从数字地球外延而来，其关键的支撑技术是空间数据共享平台、元数据管理、空间数据仓库、异构环境管理复杂数据对象、分布式海量数据存储技术、无级比例尺模型等。 关键词数字地球数字黄河关键技术 一、“数字地球”的基本概念 由来：1998年1月，美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球：21世纪认识地球的方式”的报告。 要点：在三维地球的数字框架上，按照地理坐标集成有关的海量空间数据及相关信息，构建一个数字化的地球，即“数字地球”，为人们认识、改造和保护地球提供一种重要的信息源和新技术手段。 实质：数字地球是遥感、遥测、数据库与地理信息系统、全球定位系统、互联网络（Internet）/万维网（Web）、仿真与虚拟技术等现代科技的高度综合集成和升华，是当今科技发展的制高点。 推进：“数字地球”计划与我国的“国家信息化”或“国民经济信息化”的战略目标是一致的，在国内也引起了我国领导人与科技界极大的关注。“数字地球”计划是中国21世纪信息产业发展的切入点，是我国实施可持续发展战略的技术保障。实现“数字地球”计划是关系到国家和国防的安危以及经济和科技发展战略的重大问题。 内涵与外延：“数字地球”的内涵实质上是信息化的地球，包括地球大部分要素的数字化、网络化、智能化、可视化的全部过程。外延包括数字区域与数字行业，如数字北京、数字福建、数字铁路、数字国土等。 数字地球的基础技术：多种分辨率的遥感技术、快速定位技术、以计算机为核心的WebGIS与Open GIS技术以及高速计算机通信网络技术等。 二、“数字地球”的支撑技术 “数字地球”的学科交叉与知识融合模式可概括为： 3S（GIS/RS/GPS）+NET+VR 其中：GIS为地理信息系统；RS为遥感技术，GPS为全球定位系统；NET为网络；VR为虚拟现实。 关键技术包括分辨率的卫星遥感技术，海量数据的快速存储与处理技术，高速网络技术，WebGIS与OpenGIS的互操作技术，多分辨率多维数据的融合与主体动态表达技术，仿真与虚拟技术，元数据Metadata技术。 从“数字地球”与“数字黄河”应用需求看，应重点考虑以下关键支撑技术： 1.空间数据共享平台 地理空间信息具有基础性、区域性、共享性、综合性和分布性，已得到广泛的重视和应用。由于缺乏协调和管理，各个系统之间是独立的，对基础数据进行了重复采集和数字化，系统间缺乏交流和共享，不能适应信息化和网络化的要求，限制了地理信息的广泛应用。 空间数据共享平台由通信网络、空间信息资源、空间信息处理服务和用户操作界面构成，实现各专业部门对基础信息和处理功能的共享，以及各专业部门信息和处理功能间的集成和融合的框架。 空间信息资源包括各种类型的数字地理空间信息和空间参考信息，具体有电子地
读书报告：地球空间信息学与数字地球 引言：最近有幸拜读了中国科学院院士、中国工程院院士李德仁的文章《地球空间信息学与数字地球》，感觉颇受教益。李德仁教授，中国科学院院士，中国工程院院士，主要从事地理信息系统、摄影测量与遥感等领域的教学和科学研究工作。代表成果：高精度摄影测量定位理论与方法；GPS辅助空中三角测量；SPOT卫星像片解析处理；数学形态学及其在测量数据库中的应用；面向对象的GIS理论与技术；影像理解及像片自动解译以及多媒体通信等。地球空间信息科学(Geo-Spatial Information Science——Geomatics)是以全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)等空间信息技术为主要内容，并以计算机技术和通讯技术为主要技术支撑，用于采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地球和空间分布有关的数据的一门综合和集成的信息科学和技术。地球空间信息科学是以“3S”技术为代表，包括通讯技术、计算机技术的新兴学科。它是地球科学的一个前沿领域，是地球信息科学的重要组成部分，是数字地球的基础。美国副总统戈尔在《数字地球——认识21世纪我们这颗星球》的报告中阐述了数字地球的概念。所谓“数字地球”，可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们想要了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现对地球的多分辨率、三维描述，通俗地说就是虚拟地球。 内容概述：叙述了地球空间信息学和数字地球的基本概念。讨论了地球空间信息学的形成、理论基础和技术体系，以及数字地球的关键技术和应用。分析了两者的相互关系，提出空间数据基础设施是数字地球的基本建设，发展数字地球为传统测绘行业带来了一个极好的发展机遇和一系列的挑战。 1 地球空间信息学 1.1 地球空间信息学的形成 空间定位技术、航空和航天遥感、地理信息系统和互联网等现代信息技术的发展及其相互间的渗透，逐渐形成了地球空间信息的集成化技术系统。近二三十年来，这些现代空间信息技术的综合应用有了飞速发展，使得人们能够快速及时和连续不断地获得有关地球表层及其环境的大量几何与物理信息，形成地球空间数据流和信息流，从而促成了“地球空间信息科学”的产生。 1.2 地球空间信息学的理论基础 地球空间信息科学理论框架的核心是地球空间信息机理。地球空间信息机理作为形成地球空间信息科学的重要理论支撑，通过对地球圈层间信息传输过程与物理机制的研究，揭示地球几何形态和空间分布及变化规律。主要内容包括：地球空间信息的基准、标准、时空变化、认知、不确定性、解译与反演、表达与可视化等基础理论问题。 1.3 地球空间信息学的技术体系 地球空间信息科学的技术体系是指贯穿地球空间信息采集、处理、管理、
要求再要，关键词按章节来写引言1 1.1 1.1.1 参考文献英文再要参考文献用[[]标出 数字地球导论作业 题目地学技术与数字地球的发展 班级地信本0901 姓名程志强 学号200901440125 时间2011年5月6号
人口·资源与环境学院 前言 随着科学技术的进步，人类研究地球的手段也越来越先进,研究的对象越来越多。数字地球技术也得到了前所未有的发展。测绘学尤其是现代测绘学的发展给数字地球的发展做出了极大的贡献，遥感和GPS的发展为数字地球的发展提供了更先进的技术平台，近几年我国的数字地球也在快速的发展和成熟。本文将谈谈测绘、3S技术等地学的前端技术在数字地球中的应用，对数字地球带来的发展及数字地球的发展前景 关键词 数字地球测绘技术3S技术我国发展 引言 1 数字地球的提出和组成 数字地球是美国副总统戈尔1998年初提出的，是一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。数字地球看成是“对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据”。在接下来对数字地球的直观实例解释中可以发现，戈尔的数字地球学是关于整个地球、全方位的GIS与虚拟现实技术、网络技术相结合的产物。“数字地球”不是一个孤立的项目，而是一项整体性的、导向性的国家战略目标，它包括信息的获取、信息的处理和信息的应用。数字地球是地球科学与信息科学技术的综合，是一门综合性的科学技术。数字地球的特点是大规模、高投入、跨学科、全球性，数字
地球技术是近几年发展特别快的几个科学技术之一。数字地球需要有很多技术作为支持的平台，因此比如遥感测绘等技术的发展从很大程度上将决定数字地球的发展。 2数字地球的性质和意义 “数字地球”就是数字化的地球，信息化的地球，或地球信息化；这与国家信息化的思想基本上一致；信息化的问题就是数字化、网络化、智能化。杨凯认为，戈尔通过“数字地球”概括、展望了21世纪发展的特点、方向；建“数字地球”是要达到把地球空间信息资源的共享这一最主要的目标；“数字地球”是一个全球共同使用空间信息的一个环节和平台；它的社会效益、经济效益，包括把它当作一个新经济增长点，都是很实在的。陈军认为，有必要开展中国的“数字地球”计划，因为， 1）它是一个整体性的事业，以此来统筹我国的地球信息、地理信息的工作，推动地球科学数据共享是很必要的， 2）它是维扩我们国家主权和权益的需要， 3）它是我国经济发展的需要。（承继成语） 正文 1测绘学在数字地球中的应用 1.1测绘学的概念及发展 1.1.1 测绘学的概念测绘是以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术核心，将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位子信息，供工程建设
摘要：GIS在当前以工农业经济为主体的经济建设中的重大作用已初见端倪，它在农业、林业、水利、地矿、交通、通讯、教育、环境、人口、城市建设等几十个领域都能产生巨大的经济效益和社会效益，比如农作物监测和估产、土地覆盖物的识别和评价、地籍的管理和规划、灾害的模拟和预报以及监测和评估等。作为新的凝聚全人类梦想的目标，GIS提供了一种前所未有的认识地球的方式，它将对人类与自然的协调和平衡带来不可估量的推进作用。。本文主要研究了GIS的发展及其在环境领域的应用。 关键词：GIS ，环境领域，发展，应用 引言： 理信息系统（Geographic Information System，GIS ）是一种为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统（1998年，美国国家地理信息与分析中心定义）。这里的空间定位数据是指采用不同方式的遥感与非遥感手段所获得的数据，它有多种数据类型，包括地图、遥感、统计数据等，它们的共同特点是都有确定的空间位置。地理信息系统的处理对象是空间实体，其处理过程正是依据空间实体的空间位置与空间关系进行的地。 1.GIS 的发展 1.1 GIS的产生 自1962年加拿大人罗杰?汤姆林森首先提出地理信息系统的概念并领导建立了世界上第一个具有实用价值的地理信息系统———加拿大地理信息系统（Canada Geographic Information System，简称“CGIS”）以来，地理信息系统在全球范围内获得了长足的进步。作为对人类生活空间的数字化描述、分析和表达的工具，GIS正逐渐成为信息产业的一个重要组成部分，成为国民经济新的增长点。全球范围内从事GIS理论和应用研究的研发人员、科研院所和高新企业不计其数，应用科学化、科学技术化、技术产业化已经成为GIS 领域发展的主旋律。地理信息系统正在从一个单纯的应用系统发展为一个完整的技术系统和理论体系 GIS 的发展趋势 从系统角度看，在未来的几十年内，地理信息系统将向着数据标准化（interoperable GIS ）、数据多维化（3d＆4d GIS ）、系统集成化（component GIS ）、系统智能化（cyber GIS ）、平台网络化（web GIS ）和应用社会化（数字地球）的方向发展。 1.2.1数据标准化（interoperable GIS ）、 地理数据的继承与共享、地理操作的分布与共享、GIS的社会化和大众化等客观需求，使得尽可能降低采集、处理地理数据的成本以及实现地理数据的共享和互操作成为共识。互操作地理信息系统（Interoperable GIS）的出现就是为了解决传统GIS开发方式带来的数据语义表达上不可调和的矛盾，这是一个新的GIS系统集成平台，它实现了在异构环境下多个地理信息系统或其应用系统之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。 1.2.2数据多维化（3d＆4d GIS ）、 3D：三维gis目前的研究重点集中在三维数据结构（如数字表面模型、断面、柱状实体等）的设计、优化与实现，以及体视化技术的运用、三维系统的功能和模块设计等方面。 4D：地理信息系统所描述的地理对象往往具有时间属性，即时态。随着时间的推移，地理对象的特征会发生变化，而这种变化可能是很大的，但目前大多数地理信息系统都不能很好地支持地理对象和组合事件时间维的处理。许多gis应用领域的要求都是基于时间特征的，如区域人口的变化、平均年龄的变化、洪水最高水位的变化等。对这样的应用背景，仅采取作为属性数据库中的一个属性不能很好地解决问题，因此，如何设计并运用四维GIS 来描述、处理地理对象的时态特征也是GIS的一个重要研究领域。
从数字地球到智慧地球 李德仁龚健雅邵振峰* 摘要：本文分析了数字地球的发展及其取得的成就，探讨了伴随着IT技术、通信技术和传感器技术的发展而出现的传感器网络和物联网这一新的基础设施，设计了基于全IP架构的物联网的平台框架和典型应用，并展望了从数字地球发展到智慧地球的趋势和美好前景。 关键词：数字地球传感器网络物联网智慧地球数据服务功能服务 一数字地球及其取得的成就 前美国副总统阿尔·戈尔在1998年提出数字地球时，为我们勾勒出一个诱人的虚拟地球景象，使真实地球作为一个虚拟地球进入了互联网，使普通老百姓，甚至一个小孩子都能方便地运用一定的科学手段了解自己所想了解的有关地球的现状和历史，既能获得自然方面的信息，如地形、地貌、地质构造、山脉河流、矿藏分布、气候气象等，也能获得人文方面的信息，如经济、文化、金融、人口、交通、风土人情等，真可谓“全部地球尽收眼底”。这个虚拟的数字地球以空间位置为关联点整合相关资源(以地理信息系统和虚拟现实技术集成各类数据资源)，实现了“秀才不出门，能知天下事”（See everything on Web）。 *李德仁，中国科学院院士，中国工程院院士，国际欧亚科学院院士，武汉大学教授、博士生导师，主要从事以遥感(RS)、全球卫星定位系统(GNSS)和地理信息系统(GIS)及其集成为代表的空间信息科学的科研和教学工作。龚健雅，博士，武汉大学教授，博士生导师，测绘遥感信息工程国家重点实验室主任。邵振峰，博士，武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室3S集成研究室。
图1真实地球和数字地球的关系 数字地球是一个无缝的覆盖全球的地球信息模型，把分散在地球各地的从各种不同渠道获取到的信息，按地球的地理坐标组织起来，既能体现出地球上各种信息（自然的、人文的、社会的）的内在有机联系，又便于按地理坐标进行检索和利用。数字地球是信息化的地球，它包括全部地球资料的数字化、网络化、智能化和可视化的过程在内]8[。数字地球的核心思想是用数字化手段整体性地解决地球问题并最大限度地利用信息资源]9[。数字地球从数字化、数据构模、系统仿真、决策支持一直到虚拟现实，是一个开放的复杂巨系统，是一个全球综合信息的数据系统工程。数字地球的特点是空间性、数字性和整体性，它有自己的理论体系、技术体系、应用体系、工程体系]9[，在这样的数字地球上，世界各国共同建立了GEOSS(Globe Earth Observation System of Systems)系统，提出了十年行动计划，旨在从九个方面支持社会可持续发展： （1）减少自然或人为灾害所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）了解、评价、预测以及适应气候变异与变化； （5）了解水循环、改善水资源的管理； （6）改善气象信息，天气预报与预警； （7）提高对陆地、海岸、海洋生态系统的保护与管理； （8）支持可持续农业，减少全球荒漠化；
地球信息科学和数字地球(地理信息系统--原理、方法和应用) 球形的地代替了平面的地，引起了大地观念的依次彻底变化。这时人们无须扩展大地的圆盘以远远超过有人烟的地区，而认为有人烟的地区只包括地球的一小部分，更大的空余地面则可留待假说玄想去填充… … 阿尔夫雷德.赫特纳 导读：本章介绍了GIS发展的一些最新的概念，包括地球信息科学，数字地球等等，这些概念的具体含义至今仍在变化。 数字地球与其说是一门技术，不如说是一个政策，它是GIS应用发展的顶点。最后介绍了国家空间数据基础设施，它是一个国家推广GIS应用重要的第一步。 1．地球信息科学 1．1几个相关概念 近十几年来，随着遥感，全球定位系统，地理信息系统以及计算机网络技术的发展，出现了一系列新的、意义相近的、与地理信息系统相关的名词，如地理信息科学（Geographical Information Science），地球测量（Geomatics，地球信息学[宫鹏]，地球空间信息学[李德仁]），地球信息学（Geo-Informatics），地球信息科学（Geo-information Science）等等，这些概念提出的时间还都不长，其含义存在交叉，目前国内对其确切的译名有些也存在着争论，下面介绍地理信息科学，地球测量的概念以及地球信息科学的概念和内容。1．1．1地理信息科学 地理信息科学是1992年Goodchild提出的，与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题，包括： 1）分布式计算 2）地理信息的认知 3）地理信息的互操作 4）比例尺 5）空间信息基础设施的未来 6）地理数据的不确定性和基于GIS的分析 7）GIS和社会 9）地理信息系统在环境中的空间分析 10）空间数据的获取和集成等等 地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理
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 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
第17卷 第1期 2001年3月福建师范大学学报(自然科学版)Jour nal of F ujia n T eacher s U niv er sity (N atural Science )V ol.17 N o.1M ar.2001文章编号:1000-5277(2001)01-0099-04 地图、地理信息系统与数字地球 陈逢珍,林志垒,林文鹏 (福建师范大学地理科学学院,福建福州 350007) 摘要:论述了传统模拟地图的特点及局限性,并在此基础上分析了地理信息系统对地图学的挑战以及数 字地球的到来对地图学、地理信息系统的挑战. 关键词:传统模拟地图;地理信息系统;数字地球 中图分类号:P 28 文献标识码:A 随着人造卫星的出现及计算机的普遍使用,人类已进入信息化时代.信息革命的浪潮正以排山倒海之势冲击着整个人类社会,也冲击着历史悠久的地图学.空间信息的表达和传输由地图—GIS —数字地球,经历了五千多年,充分体现了科学技术的进步和人类社会的发展历程.本文从三个层次剖析数字地球的到来对地图学、地理信息系统发展的影响,以及它们之间的关系. 1 传统模拟地图 传统模拟地图经过几个世纪的发展变化,其功能逐渐完善.传统模拟地图是地理信息的载体,是地理信息传输的工具,是地理环境的形象符号模型的思想已被越来越多的人所认识.长期以来,它被称为地理学的第二语言,广泛应用在地理学及相关学科的研究中,应用在国民经济建设和国防建设中.人们不仅将采集的地理信息用图型符号存储在地图中,而且将地图作为信息源,从中提取大量地理信息,借助地图分析解决政治、军事、经济、科学、文化以及生活中的各类问题.地图已经成为国家基本建设、国防建设、军事指挥、国土规划、资源管理以及国民经济可持续发展不可缺少的工具. 1.1 传统模拟地图的特性 传统模拟地图的三大基本特性是:严密的数学法则、科学的地图概括、形象的图型符号语言[1].数学法则解决了地球体(或地球体的一部分)在有限地图平面上的显示,形成了地球面上的点与地图平面上的点一一对应的数学关系,为地理信息的平面显示奠定了基础.地图概括科学地压缩了制图区的地理信息,实现了地理信息有选择、有简化的分类和分级显示,保证了地图的清晰性.图型符号语言将经过概括处理的地理信息符号化,并应用地图符号形状、尺寸、结构、色彩的变化,建立地理信息与图型符号语言之间的约定与联想,增强地图的直观性.这些基本特性揭示了传统模拟地图的内涵和本质. 1.2 传统模拟地图的局限性 传统模拟地图的局限性主要表现在:信息滞后、存储受限、传输方式单一、模拟能力有限、信息提取分析速度慢. 传统模拟地图的制作严格遵循手工制图工艺,其生产过程复杂,成图速度慢、周期长、信息更新 作者简介:陈逢珍,(1942— ),女,湖南郴州人,教授. 基金项目:福建省自然科学基金资助项目(M B2084)收稿日期:2000-08-16
数字地球导论论文 ——浅谈数字地球、智慧城市与大数据的关系 教师：苗放 学号：201005090227 姓名：徐云凤 班级：10级空间二班
既然要浅谈数字地球、智慧城市与大数据的关系以及对数据科学、数据产业的认识，那么首先需要了解什么是数字地球，什么是智慧城市，什么是大数据，什么是数据科学以及什么是数据产业。 数字地球：一个以地球坐标为依据、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。数字地球看成是“对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据”。在接下来对数字地球的只管实例解释中可以发现，戈尔德数字地球学是关于地球、全方位的GIS与虚拟现实技术、网络技术相结合的产物。它需要诸多学科，特别是信息科学技术的支撑。期中主要包括：信息高速公路和计算机宽带高速网络技术、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理与存储技术、科学计算以及可视化和虚拟现实技术。 智慧城市：新一代信息技术支撑、知识社会下一代创新环境下的城市形态。智慧城市基于物联网、云计算等新一代信息技术以及维基、社交网络、Fab、Living Lab、综合集成法等工具和方法的应用，营造有利于创新涌现的生态，实现全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。利用信息和通信技术令城市生活更加智能，高效利用资源，导致成本和能源的节约，改进服务交付和生活质量，减少对环境的影响，支持创新和低碳经济。实现智慧技术高度集成、智慧产业高端发展、智慧服务高效便民、以人为本持续创新，完成从数字城市向智慧城市的跃升。智慧城市是智慧地球的体现形式，是Cyber-City、Digital-City、U-City的延续，是创新2.0时代的城市形态，也是城市信息化发展到更高阶段的必然产物。但就更深层次而言，智慧地球和智慧城市的理念反应了当代世界体系的一个根本矛盾，就是一个新的、更小的、更平坦的世界与我们对于这个世界的落后管理之间的矛盾，这个矛盾有待于用新的科学理念和高新技术去解决。此外，智慧城市建设将改变我们的生存环境，改变物与物之间、人与物之间的联系方式，也必将深刻地影响和改变人们的工作、生活、娱乐、社交等一切行为方式和运行模式。因此，本质上，智慧城市是一种发展城市的新思维，也是城市治理和社会发展的新模式、新形态。智慧化技术的应用必须与人的行为方式、经济增长方式、社会管理模式和运行机制乃至制度法律的变革和创新相结合。 大数据：或者称为巨量资料，指的是所涉及的资料规模巨大到无法透过目前主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。大数据的4v特点：volume、velocity、variety、veracity。大的数据需要特殊的技术，以有效的处理大量的容忍经过时间内的数据。适用于大数据的技术，包括大贵弄的并行处理数据库，数据挖掘电网、分布式文件系统、分布式数据库、云计算平台、互联网和可扩展存储系统。 介绍完数字地球，什么是智慧城市，什么是大数据，,接下来就来浅谈一下数字地球、智慧地球认识。 智慧城市与数字城市之间的关系分析 智慧城市是城市信息化的3.0(信息港是1.0，数字城市是2.0)，是基于数字城市(网络城市)之上，把物联网作为第五基础设施，利用和融合更为先进的技术，促进物人之间的互动能力，提高城市的智能化程度，是一种基础设施高端、管理服务高效、产业生机勃勃、环境智慧友好、未来特质明显的新型城市形态。智慧城市与数字城市是一脉相承的，是从数字城市一步步发展过来的，所以智慧城市建设一定充分利用数字城市的已有基础和资源，实现优化升级、节省资源，实现城市建设和发展思路和理念的智慧。数字城市与智慧城市的联系 1、数字城市与智慧城市都是美国的舶来品