第一章 数字地球概述
数字地球的概念
数字地球的概念
“数字地球”是一种概念，旨在通过数字技术和计算机科学等技术来改善地球上生活的质量。
这种概念最初由一些科学家和技术专家提出，目的是通过数字技术来解决地球上迫在眉睫的全球性问题，包括全球气候变暖、饮用水污染和自然资源枯竭等。
数字地球使用数字和网络技术来构建和应用全球性的实时监控
和数据分析系统，以便更好地了解和处理来自地球的问题，提高我们对大自然和我们自身的认识。
它可以通过现有的技术和未来的发展，收集、存储和传输在地球上发生的非常多的信息，包括人口分布、自然环境、社会结构和经济发展等。
数字地球使用这些信息来预测大规模可能出现的事件，进而更有效地解决可能出现的社会、经济和环境挑战。
为实现数字地球的概念，需要利用智能感知和计算技术，对地球进行高精度的实时监测。
它需要一种可以收集所有尺度和维度信息的数据平台，包括气象、海洋、矿产资源、土地利用、城市发展等。
然后，需要利用有效的信息处理技术，进行深入分析和模拟，有效地应用它们来识别和处理地球上可能出现的重大威胁。
此外，数字地球还将带来可视化技术，为全球社会提供友好的界面，帮助人们更好地理解和应对地球上发生的问题。
实现数字地球的概念的最终目的是改善全球气候变暖、饮用水污染和自然资源枯竭等问题，从而改善人类的生活质量。
但要实现这一目标，还需要各国政府的积极参与和投入。
科学家、工程师和技术专
家们正在全力以赴研究和开发新的技术，以支持数字地球的可持续发展和实施，并将我们带向一个更美好的未来。
数字地球的名词解释
数字地球的名词解释数字地球是指通过数字技术和地理信息系统，将地球上的各种信息数字化并进行整合和分析的一个概念。
数字地球是信息时代下地球科学发展的产物，它突破了传统地理学的局限性，为人类认识、掌握和利用地球提供了全新的方式和工具。
本文将从数字地球的定义、特点、应用以及未来发展等方面进行论述。
一、数字地球的定义数字地球是将地球信息数字化的过程和成果，它综合了地理信息系统、遥感、全球定位系统等多种地球科学技术的应用。
数字地球通过将地球上的各种现象、特征和过程数字化，形成一个基于计算机平台的三维虚拟地球模型，实现了地球的全球一体化管理和分析。
二、数字地球的特点1. 数据丰富：数字地球整合了各种地理信息数据，包括地图、卫星影像、气象数据、地质数据等，提供了海量而丰富的地球信息资源。
2. 互动性强：数字地球可以实现用户与地球信息之间的互动，用户可以根据自身需求对地球模型进行查询、分析和可视化操作，以满足不同的应用需求。
3. 跨领域应用：数字地球不仅应用于地理学领域，也广泛应用于气象、环境、地质、城市规划等多个领域，为相关领域研究和决策提供支持。
4. 时空维度：数字地球具有时空维度，可以实现对地球信息的时序变化和跨尺度观测，帮助人类了解地球变化的规律和趋势。
三、数字地球的应用1. 环境保护与管理：数字地球可以帮助监测和分析地球上的环境变化，例如气象预报、自然灾害监测等，为环境保护与管理提供科学依据。
2. 城市规划与管理：数字地球可以模拟城市发展、土地利用和交通规划等情景，帮助决策者做出科学决策，提高城市规划和管理的效率和精度。
3. 资源开发与管理：数字地球可以对能源、矿产、水资源等进行综合管理和优化利用，实现资源的可持续开发与管理。
4. 旅游与文化遗产保护：数字地球可以通过虚拟现实技术，为游客提供沉浸式的旅游体验，同时实现对文化遗产的保护和传承。
四、数字地球的未来发展数字地球的发展仍处于不断创新和拓展的阶段，未来将面临以下几个方向的发展：1. 数据开放共享：数字地球需要更多领域的数据支持，要实现数据的开放共享，促进不同领域数据的互联互通。
数字地球(地理中图版必修3)
不到雪峰景象了！
二、数字地球技术基础
3、可视化和虚拟现实技术
地 球 与 人 交 互
可视化技术是实现数字地球与人 交互的窗口和工具 虚拟现实技术(VR )能使人与 逼真的虚拟世界进行交互
戴上数据仪器，可以在虚拟空间 中体验太空漫步的美妙滋味.
头戴式虚拟现实成像设备
虚拟现实技术——VR
虚拟息呈现方式
——虚拟现实技术
/data/3dvenues/
三、数字地球的应用前景
“数字地球”与可持续发展 “数字地球”与政府决策
“数字地球”与百姓生活
• 上海？北京？巴黎？……
让我们一起去旅行！
提示：使用软件“Google Earth”
去巴黎虚拟旅行
1.看巴黎全貌 2.俯瞰塞纳河 3.参观埃菲尔铁塔
提示：使用软件“Google Earth”
一、数字地球概论
4.4 数字地球（知识小结）
1.数字地球的含义：
能包容自然和人类大多数数据和信息的虚拟地球。
2.数字地球的核心思想有两点：
①数字化地球信息②利用信息
二、数字地球的基础
3.数字地球基础：全球网络与大容量存储 4.数字地球呈现方式（最大特征）： 虚拟现实技术 5.数字地球信息源：高分辨率卫星影像
2、数字地球的重要信息源
高分辨 率卫星
美 国 纽 约 市 区 的 卫 星 影 像
卫星图片＝数字地球？
地图层 卫图层 叠加
叠加效果
地图层 卫图层 叠加
卫星图层
地图层 卫图层 叠加
地图层
乞力马扎罗的积雪
这座“赤道上的雪 这座“赤道上 峰”海拔5895米， 的雪峰”海拔 5895 永久性积雪的融化 米，永久性积雪的 减少，反映了气候 融化减少，反映了 的变暖趋势，有人 气候的变暖趋势， 断言：不久的将来， 有人断言：不久的 赤道上将见不到雪 峰景象了！ 将来，赤道上将见
第一章 数字地球概述
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景
数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔 然后，通过数据手套她便可以对所看到的 影像进行放大，这样通过越来越高的分辨率她便可以看 到各大洲以及不同的地区、国家、城市等内容，甚至最 后还可以看到具体的房屋、树木以及其他自然或人造的 对象。当她发现这个星球上她感兴趣的地区时，她便可 以通过三维地形显示的方式拿起这一地区进行研究。当 然，地形仅仅是她可以接触到的许多数据中的一种。通 过系统的声音识别能力，她可以听到地球上的各种声音， 对地球上的各种植物及动物种类进行重新分配，同时对 气候、道路、行政边界以及人口等也可以进行实时模拟 与分配。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景
数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔
这场地理空间信息浪潮的关键是如何理解信息 的内容，即把源数据转变为人们可以理解的信息。在我们所 处的这个时代，我们经常会发现我们拥有大量的信息，但不 知道如何去利用它们。Landsat(陆地卫星)计划便是一个很好 的示例，它的设计初衷是帮助我们理解全球环境。然而，尽 管Landsat目前已经可以每两周获取一套覆盖全球的卫星相片， 并且已拥有了全球二十去年的卫星数据，但不管人们对信息 的需求多么迫切，这些存储在电子数据仓库中的影像并未在 人们脑海中拥有一席之地。我们过去的农业政策通常是这样 的，一边是存储在中西部仓库中的粮食正在腐烂，而与此同 时有数百万的人民被饿死。当今，我们同样面临这一问题， 一边是对知识的饥渴，另一边却是大量的数据闲置在那里，
一、数字地球的由来
= 数 字 地 球 最 初 是 由 美 国 副 总 统 A1GoIe 于 1998年1月31日在加利福尼亚科学中心召开 的OpenGIS Consortium年会上提出。该项 计划现由美国宇航局(NASA)协同其他部门组 织实施，计划至2005年实现，到2020年正式 建成。数字地球将深刻地改变人类社会生产 和生活方式，促进社会经济的更大发展。
数字地球
GIS、GPS与网络结合
数字地球的空间核心技术
空间数据 基础设施
空间数据 管理体系
空间数据 交换网
空间数据 交换标准
二、数字地球的技术基础
6、高性能计算能力 空间数据、模拟数据、多媒体数 据，都对计算机的处理能力有很 高的要求
•
这就是“数字地球”（Digital earth）——与我们的地理信息系统 GIS、遥感技术RS、全球定位系统 GPS密切相关的“数字地球”。
1、信息高速公路与高速网络技术 2、高分辨率卫星遥感技术 3、空间信息技术和空间数据基础设施 4、大容量数据存储技术 5、可视化和虚拟现实技术 6、高性能计算机能力
三、数字地球与我们的生活
二、数字地球的技术基础
二、数字地球的技术基础
1、信息高速公路与高速网络技术 网络---数字地球数据传输的基础
二、数字地球的技术基础
2、大容量数据存储技术
纳米存 储技术 激光全息 存储技术 蛋白质 存储技术
分散的数据库
二、数字地球的技术基础
3、可视化和虚拟现实技术
地 球 与 人 交 互
可视化技术是实现数字地球与人 交互的窗口和工具 虚拟现实技术(VR )能使人与逼 真的虚拟世界进行交互
头戴式虚拟现实成像设备
戴上数据仪器，可以在虚拟空间 中体验太空漫步的美妙滋味.
虚拟现实技术——VR
虚拟战争 虚拟旅游 虚拟灾害
虚拟海港
……
二、数字地球的技术基础
4、高分辨率卫星遥感技术 为人类提供反映地表地理要素动态 变化的翔实数据
数字地球最基本的空间数据
9.11事件前后的纽约
二、数字地球的技术基础
二、数字地球的技术基础
数字地球简介
• 加拿大的拉瓦尔(Laval)大学、卡尔加里(Calgary)大学将其与测绘有关 的系名改为地球信息技术工程学系；同时加拿大矿产资源能源部的测 绘局也于1994年6月改名为加拿大地球信息技术工程署(Geomatics Canada)。荷兰国际航测与地学院(ITC)于1989年成立了地球信息专 业，包括航天航空数据获取与摄影测量、数字遥感、地图制图和数据 库与计算机图形技术等部分。
法，以便容纳和操作海量的真3维数据； 4．制定数据标准，适应多部门数据采集和共享。
数字地球基础理论
• 地球系统的信息理论 • 地球系统的系统理论 • 地球系统的非线性与复杂性特征
数字地球的技术体系
基础设施 • 国家信息基础设施（NII） • 国家空间信息基础设施（NSDI） • 对地观测系统（EOS） • 全球观测信息网络（GOIN） • METADATA • 标准与规范、法规 • 系统安全
数字地球
“数字地球”是信息技术发展与建设到一定阶 段而提出来的前瞻性的信息化概念，它涉 及到的大部分理论、技术、数据和应用都 与现有的直接相关，更为重要的是，“数 字地球”与现有的相关工作的根本区别在 于，它是从更高的层次、系统论和一体化 的角度来组合和应用已有和正在发展的理 论、技术、数据和能力（含人员、软件、 硬件），从而更广泛地、更深入地、更有 效地、更经济地为社会提供服务。
地球空间信息科学
作为一门新兴的交叉学科，人们对其的认识又有多 重含义，并出现了许多相类似但又不相同的科学 名词，如地球信息科学(Geo-Information Science) 、地球信息机理(Geo-Informatics)、图 像测量学(Iconicmetry)、图像信息(IconicInformatics)、地理信息科学(Geographic Information Science)、地球信息科学(GeoInformation Science)等。
数字地球概述
数字地球概述自20世纪70年代以来，新技术革命蓬勃兴起。
“数字地球”的提出，是地球科学和信息技术等许多学科综合发展的一个自然结果。
美国提出数字地球的概念，是要继续把持信息技术和信息产业至高点的一个战略举动，是为它的政治、经济、军事的全球战略服务的。
但是，数字地球这样一个概念同时又是我们解决全球资源、环境、人口、灾害等大家共同关心的问题所需要的。
因此，数字地球本身也是实现21世纪可持续发展的一个重要工具。
数字地球目前只是一个系统的概念，需要许多高新技术和基础研究的支持，包括空间数据库、虚拟现实、神经网络、专家系统、图像自动解译和多源数据融合技术等等，几乎涵盖了现代信息科技的所有最新发展，是对人类科技水平的一次全面检验。
信息高速公路是建设数字地球的基础。
作为电子信息传输平台，我国已经建成了完善的四大计算机网络。
截至1999年，我国光缆总长度已经突破了100万公里，计算机的社会拥有量达到1200万台，国际互联网站点近一万个，用户超过900万户，国家公用信息网络已经覆盖了全国近三百个城市，可谓基础稳固。
数字地球的主要资源是全球各方面的综合资料，包括各种立体数字化地理图、资源、人文、地物等专题图和城市地图。
20年来，我国在这方面已经走在了世界前列，积累了大量原始数字化资料，正在进行各种基本地形图的数字化工作。
在农业、资源环境、灾害、人口、可持续发展决策、城市建设和全球变化等许多方面，也为数字地球的应用积累了丰富的经验。
数字地球的内容是动态的，它的另一个基础是空间技术和空间数据基础设施。
我国的空间技术实力雄厚，已经发射了试验宇宙飞船和许多颗各种类型的卫星，建立了多个遥感卫星和气象卫星地面接收台站，配合中低空机载对地观测平台和地面观测台，能够接收和处理多种标准的卫星图像数据，取得了大量高分辨率的全景摄影图像。
1999年12月，数字地球国际会议在北京召开，表明了我国对数字地球项目的关注。
数字地球不是一个单纯的科技项目或技术目标，而是一个战略性的系统工程。
中图版高中地理必修三《数字地球》课件(共28张PPT)
网络
存储空间
高速宽带网络
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__三_维__环__境___ ，是一种可以创__建__和__体_验_____虚拟世界的计算机系 统。 (仿2)真本视质景：可对视觉、听觉、触觉产生作用的 __________。 6．重要信息源——高分辨率卫星影像
案例研究
数字地球的应用 数字地球是世界进入信息时代的最重要标志之一 ，对于发展全球信息产业具有非常重要的作用。 在计算机上利用数字地球可以对全球变化的过程 、规律、影响以及对策进行多分辨、多尺度、多 时空和多种类的三维描述和各种模拟和仿真，从 而提高人类应付全球变化的能力。
通过数字地球，人们可以了解到世界上任何地方最 新、最全面的实际情况，在生态环境保护、气候变 化预测、地震预测、土地利用规划、精细农业、减 灾、打击犯罪活动、外交、国防及政府宏观决策等 多方面具有广泛的应用前景。依托数字地球，农民 可以获得农田的长势征兆，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，及时预防病虫害，把杀虫剂、化肥和水 用到必须用的地方。
学以致用 1．中央电视台“探索·发现”频道近期播出了《 回到恐龙时代》的节目。众所周知，恐龙早已灭 绝，但节目中的各类恐龙及其生活环境如同真的 一样，这体现了数字地球哪项关键技术( ) A．高速网络技术 B．空间信息技术 C．大容量数据存储技术 D．可视化和虚拟现实技术 解析：选D。数字地球依靠其可视化和虚拟现实技 术可跨越时空带人们回到远古时代或进入未来。
在水利建设方面，通过数字地球可以虚拟大型水库建 成后库区周围和上下游的环境变化，一方面对水库修 建提供决策依据，同时对水库修建后可能出现的问题 有比较清楚的了解，从而制定相应对策。 在现代化战争和国防建设中，数字地球具有十分重要 的意义。建立服务于战略、战术和战役的各种军事地 理信息系统，并运用虚拟技术建立数字化战场，从而 掌握战场主动权。普通大众可以在数字地球上学习、 购物、参观、旅游，也可通过时间和空间的变化，穿 越时间或空间的范围，领略风土人情、文学艺术、自 然景观、植物、动物、天气等，仿佛身临其境。
数字地球的概念
数字地球的概念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。
数字地球导论 数字地球概述
第一章数字地球概述第一节戈尔关于数字地球的论述The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century by Vice President Al Gore Given at the California Science Center, Los Angeles, California, on January 31, 1998.技术创新的新浪潮使我们能够大量地获得、存储、处理和显示关于我们行星的各种环境和文化现象信息。
如此大量的信息构成了“地理坐标系”它涉及地球表面每一个特定的地方。
利用卫星对地面遥感形成“地球空间”（轨道）信息流，并将其中未经加工有用部分的数据转变成为可供使用的信息。
今天我们经常发现我们能够得到比我们知道要做些什么更多的信息。
地球资源技术卫星能够帮助我们更好地了解全球的环境就是一个典型的例子。
地球资源技术卫星能够每两星期对地表进行一次完整的成像而且它已持续收集了20多年。
尽管对这类信息有着巨大的需求但大多数图象还不能被人们使用。
因此，它们只能被存储在电子数据库中。
我们过去曾有过这样的农业政策，当成千上万的人们正面临饥饿死亡的时候，在中西部地窖里却存储着大量正在霉变的粮食。
我们现在一方面表现出对知识的那种贪得无厌的饥饿，另一方面是大量数据目前仍然根本未被使用过。
问题之一是用什么方法把信息显示出来。
有人曾经说我们是否能试用计算机术语来描述人脑？然而，人脑看起来比特率比计算机低。
但却具有极高的分辨率。
例如研究表明由于人脑比特率低，因此，很难在短时间记住七条以上的数据。
但是如果这些信息被排列在一个相互可以被识别的模型内如人类的脸或银河星系，人脑则能够同时吸收成千上万条信息。
过去我们通常利用Macintosh和Windows操作系统提供的桌面图形来进行（实现）人机对话的，事实上，这些工具现在已经不适合新的挑战。
我相信我们需要一个“数字地球”，一个多种分辨率，三维的表述方式使我们能嵌入巨大数量的地理坐标系数据。
数字地球
地理新纪元——数字地球地理学是关于地球与及其特征、居民和现象的学问。
“地理”一词最早见于中国《易经》“仰以观于天文，俯以察于地理，是故知幽明之故”。
地球是人类的家，人类一直都十分关心自己赖以生存和发展的地球表面的状况，从而萌生出各种地理概念。
随着人类社会的发展，地理知识的积累，逐步形成一门研究自然界和人与自然界关系的科学，分为自然地理和人文地理。
简单地说，地理学就是研究人与地理环境关系的学科，研究的目的是为了更好的开发和保护地球表面的自然资源，协调自然与人类的关系。
地理学可分为自然地理学、人文地理学和地理信息系统三个分支。
自然地理学主要研究地貌、土壤等地球表层自然现象和自然灾害，土地利用与覆盖以及生态环境与地理之间的关系。
人文地理学包括历史地理学、文化与社会地理学、人口地理学、政治地理学、经济地理学(包括对农业、工业、贸易和运输的研究)和城市地理学。
地理信息系统则是计算机技术与现代地理学相结合的产物，采用计算机建模和模拟技术实现地理环境与过程的虚拟，以便于对地理现象直观科学的分析，并提供决策依据。
地理学是在研究地球表面的过程中逐渐形成的，并不断完善理论、方法和手段。
作为研究对象的地球表面是一个多种要素相互作用的综合体，这决定了地理学研究的综合性特点。
地理学不限于研究地球表面的各个要素，更重要的是把它作为统一的整体，综合地研究其组成要素及它们的空间组合。
它着重于研究各要素之间的相互作用、相互关系以及地表综合体的特征和时、空变化规律。
地理学的综合性研究分为不同的层次，层次不同，综合的复杂程度也不同。
高层次的综合研究，即人地相关性的研究，是地理学所特有的。
综合性的特点决定了地理学是一个横断学科，它与研究地球表面某一个层圈或某一个层圈中部分要素的学科都有密切的关系，如研究大气的大气物理、研究岩石圈的地质学、研究人类圈的经济学、政治学、心理学等等。
地理学从这些学科中吸取有关各种要素的专门知识，反过来又为这些学科提供关于各种要素及与其它现象间联系的知识。
高二地理数字地球
二、数字地球的技术基础
要在电子计算机上实现数字地球不
是一件简单的事，它需要诸多学科， 特别是信息科学技术的支撑。这其 中主要包括：信息高速公路与高速 网络技术、高分辨率卫星遥感技术、 空间信息技术与空间数据基础设施、 大容量数据存储技术、可视化和虚 拟现实技术、高性能计算能力。
1、信息高速公路与高速网络技术
“数字地球”的提出
“数字地球”的提出 时间 人物 著作 特点
技术基础 应用
1998 年 1月 31 日
时任 《 数字 美国 地球： 副总 展望21 统的 世纪我 们这颗 阿尔． 行星 》 戈尔
是一种可以 嵌入海量地 理数据的、 遥感技术、可持续 多分辩率的 地理信息 发展， 系统、网 农业、 和三维的地 络技术、 灾害、 球的表示， 资源、 虚拟现实 可以在其上 教育等 技术 添加许多与 方面 我们所处星 球有关的数据。
பைடு நூலகம்
卫 星 影 像
快 台鸟 湾” 的卫 卫星 星拍 影摄 像的 。中 国
“
纽快 约鸟 市” 区卫 的星 卫拍 星摄 影的 像美 。国
“
3、空间信息技术与空间数据基础设施
空间信息是指与空间和地理分布有关的信息，
据统计，世界上的事情有 80 ％与空间分布有 关．空间信息用于地球研究即为地理信息系统。 为了满足数字地球的要求，将影像数据库、矢量 图形库和数字高程模型 (DEM)三库一体化管 理的 GlS 软件和网络 GPS ，将在 21 世纪十分成 熟和普及。从而可实现不同层次的互操作，一个 GIS 应用软件产生的地理信息将被另一个软件读 取。
数字地球将需要存贮
5、可视化和虚拟现实技术
可视化是实现数字地球与人交互的
窗口和工具，没有可视化技术，计 算机中的一堆数字是无任何意义的。 数字地球的一个显著的技术特点是 虚拟现实技术。建立了数字地球以 后，用户戴上显示头盔，就可以看 见地球从太空中出现。
数字地球概论
1．“数字地球”的基本概念与理解。
数字地球定义：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。
戈尔在他的演讲中把“数字地球”描述为“能嵌入海量地理数据的，对我们的地球进行多分辨率、三维的一种再现”。
他虽然没有对数字地球作出学术定义，但戈尔还是比较明确地把数字地球与遥感、地理信息系统、计算机技术、网络技术、多维虚拟现实技术、可持续发展决策、灾害、资源、土地利用规划、军事、全球变化、教育等连在一起。
可以认为戈尔的“数字地球”创意提出了用数字化的手段来处理整个地球多方面问题的思想，而“数字地球”的含义则需要学术界进一步探讨。
数字地球也就是信息化的地球，是一种地球信息模型，是一种可嵌入海量地理数据的、多分辨率的、三维的动态数据库。
它把地球上每一角落的各种信息都收集起来，按照地球上的地理坐标对它们进行整理加工，以建成一个完整的信息模型。
这样，我们就可以快速地、完整地、形象地了解地球上每一角落的宏观和微观情况，就能了解我们所在这颗星球上的任何信息，并实现“信息就在我们指尖上”的理想。
严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。
数字地球通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。
严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。
数字地球
数字地球1、概念：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，是美国副总统戈尔于1998年1月在加利福尼亚科学中心开幕典礼上发表的题为“数字地球—新世纪人类星球之认识”演说时，提出的一个与GIS、网络、虚拟现实等高新技术密切相关的概念。
在戈尔的文章内，他将数字地球看成是“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。
显然，面对如此一个浩大的工程，任何一个政府组织、企业或学术机构，都是无法独立完成的，它需要成千上万的个人、公司、研究机构和政府组织的共同努力。
数字地球要解决的技术问题，包括计算机科学、海量数据存贮、卫星遥感技术、宽带网络、互操作性、元数据等。
可以预见，随着地球空间信息学的发展，而建立起的数字地球，必将促进测绘事业的现代化，为测绘事业与整个国民经济建立更加紧密的联系，作出更大的贡献，在未来和知识经济社会中产生巨大的经济效益和社会效益。
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所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述，即"虚拟地球"。
通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。
严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。
数字地球总结
⏹信息高速公路:指一个能提供超量信息的,由通信网络,多媒体联机数据库以及网络计算机组成的一体化高速网络,为人们提供图文声像信息的快速传输服务,并实现信息资源的高度共享.⏹信息化建设进程:金桥工程-国家公用经济信息网络工程;金关工程-国家对外经济信息网工程；金卡工程-国家电子货币工程。
⏹数字地球：可以整合海量地理数据的、多为分辨率的、真实地球的三维表示，并可以在其上增加与地球有关的数据，实现不同分辨率水平上对地球进行三维浏览的虚拟地球系统。
⏹数字地球的概念与提出：从政治经济角度，从认知思想的角度，从科学背景的角度，从技术背景的角度。
核心思想：一是统一性地处理地球问题；二是最大限度的利用全球信息资源。
⏹数字地球是数字化、信息化的虚拟地球，是在计算机技术、网络技术、虚拟现实和3S技术等技术支持下，对全球海量数据进行综合分析、管理和应用的超级系统。
数字地球的特征：空间性与全球性；共享性与保密性；动态性和稳定性；可视性与虚拟性。
⏹数字地球由四部分组成：基础科学，关键技术，实现层，应用层。
⏹数字地球支撑技术：计算科学，海量存储，卫星图像，宽带网络，互操作，元数据。
⏹数字地球应用：未来生活，智能交通，电子商务，远程医疗，现在国防，精细农业。
⏹我国发展数字地球的对策：中国发展数字地球，首先要大力发展国家基础信息设施NII和国家空间数据设施NSDI。
加强数字地球关键技术的开发和创新，加速我国空间信息基础设施发展，大力培植我国空间信息产业发展。
⏹地球系统与数字地球：地球系统的信息模型。
地球系统的系统模型。
地修系统的非线性，地球系统的复杂性。
⏹地球信息：有关地理实体，如资源、环境、经济和社会诸要素的物质和能量的性质、特征和状态表征的知识。
⏹地学空间数据：三要素—属性空间和时间。
特征—精确性，模糊性或不确定性，动态性。
⏹地球系统：指某一特定时间的，特定空间的，由两个以上或无数个相互区别又相互联系，相互制约的地理要素或过程组成的，具有特定功能和行为，与外界环境相互作用，并能自动调节和具有组织功能的整体。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
GIS分析犯罪模式和帮派活动，已减少了该市青年人的持枪犯罪。 通过收集犯罪活动的分布和频率信息，城市己可以快速重新配备 答力资源了。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景 数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔 数字地球应用潜力
保护生物多样姓：
=数字地球是将不同空间、时间、物质和能量 的多种分辨率的有关资源、环境、社会经济 和人口等海量数据或信息，按地理坐标，从 局部到整体，从区域到全球进行整合、融合 及多维显示，并能为解决复杂生产实践和知 识创新、技术开发与理论研究提供实验条件 和试验基地(包括仿真和虚拟实验)。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景
数字地球概论
Digital Earth
适用专业：地理信息数据采集与处理 主 讲： 周 立
第一章 数字地球概述
§1-1 数字地球的基本概念
Digital Earth
=数字地球是指以地球作为对象的、以地理坐 标为依据，具有多分辨力、海量的和多种数 据融合的，并可用多媒体和虚拟技术进行多 维(立体的和动态的)表达的，具有空间化、 数字化、网络化、智能化和可视化特征的技 术系统。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景
数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔
我们目前普遍使用的与数据打交道的 工具，诸如Macintosh以及windows等操作系统 等都不能真正地适应这一挑战。我相信我们需要 一个“数字地球”，即对地球的一个多分辨率、 三维的显示，可以在其上添加许多与我们所处的 星球有关的地学数据。
我们可以设想一个小孩在一个地方博物馆参观 数字地球的场景。当她戴上显示头时，她便可以 看到与从太空中看到的一样的地球。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景
数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔 然后，通过数据手套她便可以对所看到的 影像进行放大，这样通过越来越高的分辨率她便可以看 到各大洲以及不同的地区、国家、城市等内容，甚至最 后还可以看到具体的房屋、树木以及其他自然或人造的 对象。当她发现这个星球上她感兴趣的地区时，她便可 以通过三维地形显示的方式拿起这一地区进行研究。当 然，地形仅仅是她可以接触到的许多数据中的一种。通 过系统的声音识别能力，她可以听到地球上的各种声音， 对地球上的各种植物及动物种类进行重新分配，同时对 气候、道路、行政边界以及人口等也可以进行实时模拟 与分配。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景
数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔
这场地理空间信息浪潮的关键是如何理解信息 的内容，即把源数据转变为人们可以理解的信息。在我们所 处的这个时代，我们经常会发现我们拥有大量的信息，但不 知道如何去利用它们。Landsat(陆地卫星)计划便是一个很好 的示例，它的设计初衷是帮助我们理解全球环境。然而，尽 管Landsat目前已经可以每两周获取一套覆盖全球的卫星相片， 并且已拥有了全球二十去年的卫星数据，但不管人们对信息 的需求多么迫切，这些存储在电子数据仓库中的影像并未在 人们脑海中拥有一席之地。我们过去的农业政策通常是这样 的，一边是存储在中西部仓库中的粮食正在腐烂，而与此同 时有数百万的人民被饿死。当今，我们同样面临这一问题， 一边是对知识的饥渴，另一边却是大量的数据闲置在那里，
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景 数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔
数字地球所需的技术
宽带网：一个数字地球所需的数据已不能通过单一
的数据库来存储了，而需要由成千上万的不同组织来维 护，这意味着参与数字地球的服务器将需要由高速网络 来连接。在Internet流量爆发性增长的驱动下，远程通 信载体已经尝试用10Gbps的网络，并且把terabit(1T＝ 1000G)技术作为下一代Internet技术的雏形目标之一。 但这种带宽技术走向我们大多数的家庭还需要一段时间，
们对所收集到的有关我们星球的数据进行新的理解。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景 数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔
数字地球所需的技术
海量存储：数字地球将需要存储1015字节的(quadrillions)
信息。今年晚些时候，NASA的行星地球计划任务每天将产生 1000G字节的信息。因此，在这个领域将继续有戏剧性的提高。
这就是为什么要在公共地点，诸如儿童博物馆和科学 博物馆设置数字地球访问站点的原因。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景 数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔 数字地球所需的技术
互操作：Internet和wWw(World Wi山Web)之所以成功，
是因为它的几个简单而被广泛接受的传输协议，如Interntt协议。 数字地球也需不同层次的互操作，这样可以使由一种应用软件产 生的地理信息被另一个软件读取。髓S产业界正在通过OpenGIS
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景
数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔
她也可以看到她与地球上其他地区的 学生在全球项目中收集到的一些环境信息，这些 信息可以通过数字地图或地形。数据无缝地融合 在一起。她也可以通过数据手套对所看到的对象 进行点击，以便通过超链接看到更详细的信息。 同时，比如为了准备一次全家到黄石国家公园的 度假，她可以完全设计一个到刚才读到的有喷泉、 野牛、洛矾山羊等内容的地方的郊游计划。事实 上，她可以从博物馆中通过视觉环境完全看到我 们所说的一切。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景 数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔 数字地球应用潜力
指导虚拟外交：为了支持波斯尼亚的和平淡判，五角大
楼开发了一个虚拟现实的陆地景观，可以使谈判代表在被提议的 边界上作模拟空中旅游。这样在谈判时，当塞比亚总统看见那不 太 实 际 的 太 窄 的 作 为 走 廊 的 山 脉 后 ， 便 同 意 在 Sarajevo 和 Gerazde的Muslim外国领土间有一个更宽的走廊。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景 数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔 数字地球应用潜力
通过广泛和易访问使用的全球地理空间信息， 对数字地球的应用将是可能的，所以它的应用潜 力只是受我们想象力的限制。我们可以通过看当 今GIS和传感器的数据的应用来获取这一可能性 的感受，它们的应用部分受产业界的推动，部分 则来源于处于前沿的公共部门用户的驱动。
一、数字地球的由来
= 数 字 地 球 最 初 是 由 美 国 副 总 统 A1GoIe 于 1998年1月31日在加利福尼亚科学中心召开 的OpenGIS Consortium年会上提出。该项 计划现由美国宇航局(NASA)协同其他部门组 织实施，计划至2005年实现，到2020年正式 建成。数字地球将深刻地改变人类社会生产 和生活方式，促进社会经济的更大发展。
卫星图像：行政部已授权商业卫星系统在1998年早些时
候提供l米分辨率的图像，这为地图制图提供了足够的精度，实 现了先前用航空影像才能达到精度。这项难以置信的精度技术是 美国知识界开发出来的，正如一家公司所说：“这好像有一个照 相机，可以从伦敦看到巴黎，并知道因景上的每一个目标在一个 汽车前灯那么宽的范围内的位置。”
协会寻求解决这些问题的方法。
Metadata：Metadata是“关于数据的数据”，它对于图
像或其他地理参考信息是非常有帮助的。通过它可以了解有关数 据的名称、位置、作者或来源b日期、数据格式以及分辨率等信 息。目前联邦地理数据委员合(FGDC)正在同产业界、各州以及
地方政府共同努力来发展有关数据的自愿标准。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景
数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔
很显然，没有任何一个政府组织、企 业或学术机构可以从事这一项目。就像WWW一 样，它需要数十万的个人、公司、大学研究人员 以及政府组织共同参与，辛勤劳动才能完成。尽 管数字地球的一些数据属于公共的免费数据，但 随着从事商业影像数据销售公司的增多以及升值 信息服务部门的出现，同样将出现一个巨大的数 字数据市场。当然也会出现一个“合作实验 室”——即一个没有围墙的实验室，通过该实验 室，全球的科学家可以共同探索人类与我们的家 园地球的关系。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景
数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔
一场新的技术革命正在使我们获取、存储、 处理和显示信息的方法发生天翻地覆的变化， 它使得我们对有关我们所处的星球以及周围 环境、文化现象等史无前例的海量数据的处 理成为可能，而它们中的大部分信息是有关 地球的——即与地表位置有关的信息。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景 数字地球—21世纪对我们星球的理解
戈尔
数字地球所需的技术
尽管这种景象如同科幻小说中描述的一样，但建立数字地球 所需的许多技术和能力已经具备或正在发展中。当然，数字地球 的能力将随着时间的推移不断地提高。我们在2005年的数字地 球相对2020年的地球而言则显得比较原始。下面是所需的一些 技术。
第一章 数字地球概述
§1-2 数字地球的由来及产生背景 数字地球—21世纪我们星球的理解
戈尔 数字地球应用潜力
预测气候变化：在模拟气候变化上一个重要的未知量是
全球森林退化速度，通过分析卫星图像，New Hampshire大学的 研究人员同巴西的合作者一起可以监测土地覆盖的变化，以确定 亚马逊地区森林退化的位置和速度，这项技术目前正在向世界其 他森林覆盖区推广。
科学计算：在计算机出现之前，产生知识的实验和理论方法一直受