数字地球的作用和意义-Read
第三章第四节数字地球
大容量数据存储技术
数字地球将需要存贮 10 1 5 字节的 （ Quadrillions ）信息。美国 NASA 的行 星地球计划 EOS 一 AMI 1999 年上天，每天 将产生 1 000 GB （即 1 TB ）的数据和信息， 1 米分辨率影像覆盖广东省，大约有 1 TB 的 数据，而广东才是中国的 1 / 53 。所以要建 立起中国的数字地球，仅仅影像数据就有 53TB ，这还只是一个时刻的多时相的动态 数据，其容量就更大了。目前美国的 NASA 和 NOAA 已着手建立用原型并行机管理的可 存贮 1 800TM 的数据中心，数据盘带的查找 由机器手自动而快速地完成，相信在 21 世 纪，还会有新的突飞猛进。
“数字地球”的提出
“数字地球”的提出 时间
1998 年 1月 31 日
特点
技术基础 应用
著作 是一种可以 遥感技术、可持续 嵌人海量地 地理信息 发展， 时任 《 数字 理数据的、 系统、网 农业、 络技术、 灾害、 美国 地球： 多分辩率的 虚拟现实 资源、 副总 展望21 和三维的地 技术 教育等 球的表示， 世纪我 统的 方面 阿尔． 们这颗 可以在其上 行星 》 添加许多与 戈尔 我们所处星 球有关的数据。
数字地球的核心思想
数字地球的核心思想：是用数字化 的手段来处理整个地球的自然和社会等 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。 数字地球的特点：数字地球的特点 是嵌人海量地理数据，实现多分辨率、 三维的地球的描述，即“虚拟地球”。
人物
P104活动
美国宇航局和地质调 查局等部门在 1998 年联 合举行的数字地球研讨会 上，对“数字地球”的概 念是这样表述的：
数字地球大数据在地理学研究中的应用
数字地球大数据在地理学研究中的应用近年来，随着科技的迅猛发展，数字地球大数据逐渐成为地理学研究中的重要工具。
数字地球大数据是指通过地理位置技术获取、管理和应用的大型数据集合，它包含了各种地理信息，如气候、地形、地貌、土地利用、人类活动等。
这些数据集合的广泛应用不仅帮助人们更好地理解地理现象和变化趋势，也在许多领域提供了可靠的决策依据。
首先，在城市规划中，数字地球大数据发挥了重要作用。
通过获取城市的人口密度、交通流量、土地利用等数据，研究人员可以模拟城市发展情况，预测未来的城市增长趋势，为城市规划和土地利用提供科学依据。
此外，数字地球大数据还可以帮助城市规划者确定交通网络、公共设施和基础设施建设的最佳位置，提高城市的生活质量和可持续发展水平。
其次，在自然资源管理中，数字地球大数据也起到了重要的作用。
通过获取土地利用、植被覆盖、水资源分布等数据，研究人员可以更好地理解自然资源的分布和利用情况，从而制定合理的资源管理计划。
例如，在森林资源管理领域，数字地球大数据可以帮助监测森林覆盖变化、评估森林健康状况并预测火灾风险，有助于保护森林资源及其生态系统。
此外，数字地球大数据在环境保护方面也发挥了积极的作用。
通过获取气象数据、空气质量信息和环境监测数据，研究人员可以识别和监测环境污染源，评估环境风险并采取相应的保护措施。
例如，在气候变化研究中，数字地球大数据可以帮助科学家分析气候模式和趋势，预测未来的气候变化，并为制定应对气候变化的政策提供支持。
此外，在灾害管理和应急响应方面，数字地球大数据也发挥着重要作用。
通过获取地震、洪水、台风等灾害数据，研究人员可以制定灾害风险评估模型，预测灾害发生的可能性和影响范围，为应急响应提供决策支持。
例如，在地震灾害管理中，数字地球大数据可以帮助科学家确定地震危险区域，预测地震可能的规模和破坏性，并为灾后救援和重建提供指导。
综上所述，数字地球大数据在地理学研究中拥有广泛的应用前景。
第四节 数字地球
工具
第三章 地理信息技术应用
栏目导引
二、数字地球与我们的生活 1．利用数字地球，可掌握各地的 治安 状况，有助于恰当 部署警力打击犯罪；可模拟环境变化对濒危物种的影响，以便 多样性
于采取有效措施保护生物的
。
2．利用数字地球，可掌握作物病虫害及其 生长 情 况 ， 科学施药、施肥，可以提高作物 相互依赖 的关系。 产量 。 另 外 ， 学 者 们 可 以
工具
第三章 地理信息技术应用
栏目导引
工具
第三章 地理信息技术应用
栏目导引
一、数字地球的含义 1．数字地球是 信息化 的地球——地球的虚拟 地理坐标 照体。数字地球将有关地球上每一点的信息，按地球的 对
信息 加以整理，然后构成一个全球的
模型。人们可以
快速、形象地了解地球上的任何一点、任何方面的信息，从而
第四节
数字地球
工具
第三章 地理信息技术应用
栏目导引
工具
第三章 地理信息技术应用
栏目导引
2010年12月11～12日国际数字地球学会在北京大学召开， 会议包括多个议题，参会人员达1 000多人。
什么是数字地球？它具有哪些应用前景？
工具
第三章 地理信息技术应用
栏目导引
1.了解数字地球的概念。 2.了解数字地球的提出背景和关键技术。 3.理解数字地球与GIS、GPS、RS之间的关系。
第三章 地理信息技术应用
栏目导引
1．数字地球的含义 (1)概念：数字地球 (Digital earth)是信息化的地球 ——地球 的虚拟ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ照体，它用数字化的方法将地球上的所有信息转化为 数字信息装入计算机中，实现在网络上的流通。它的应用领域
数字地球的作用与意义
数字地球的作用与意义数字地球，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：认识二十一世纪我们所居住的星球”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。
1数字地球的概念数字地球是1998年1月31日戈尔在加利福尼亚科学中心做的“数字地球——认识21世纪我们这颗星球(The Digital Earth：Understanding our planet in the 21st Century)”这篇讲演中提出的新概念。
他所以提出这一新概念，是因为他觉得当前我们迫切需要利用有关地球的各种信息，而大量这样的信息又散落在各处未被充分利用。
解决这一矛盾的方法，就是建立数字地球。
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。
1998年江泽民总书记在接见两院院士代表时的讲话中指出："当今世界，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异，高科技成果向现实生产力的转化越来越快，初见端倪的知识经济预示人类的经济社会生活将发生新的巨大变化"。
3-4数字地球
儿童如果独自外出，他的 母亲可以打开实时跟踪屏，利 用接收到的信息来看护自己的 孩子。
一、数字地球的含义
数字地球 / / 数字地球的含义
数字地球的概念
数字地球（Digital Earth）就是用数字 Earth） 数字地球（ 的手段将地球、 的手段将地球、地球上的活动及整个地球环 目 录 境的时空变化装入电脑中，实现网上流通， 境的时空变化装入电脑中，实现网上流通， 面 板 并使之最大限度地为人类的生存、 并使之最大限度地为人类的生存、可持续发 开 关 展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。 展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。 组织：把地球上每一个确定点（点的范围因需要 组织：把地球上每一个确定点（ 可大可小）的相关信息和数据组织起来， 可大可小）的相关信息和数据组织起来，然后进 一步组合地球上所有这样的点， 一步组合地球上所有这样的点，构造一个能包容 自然和人类大多数数据和信息的虚拟地球。 自然和人类大多数数据和信息的虚拟地球。 知识点导航
知识点导航
⑶中国数字地球知多少
已经建成了完善的四大计算机网络,建立了 已经建成了完善的四大计算机网络 建立了 多个遥感卫星和气象卫星地面接收台站， 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， 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， 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。 取得了大量高分辨率的全景摄影图。2006 年3月6日，自主研发的第一个数字地球原 月 日 型系统通过了成果鉴定， 型系统通过了成果鉴定，被认为是国际上除 美国外的又一先进的数字地球原型系统。 美国外的又一先进的数字地球原型系统。
存储技术 大容量数据存储 4. 大容量数据存储技术 可视化和虚拟现实 虚拟现实技术 5. 可视化和虚拟现实技术 6. 高性能计算能力
“数字地球”与可持续发展
“数字地球”与可持续发展
随着科技的飞速发展，数字地球的概念逐渐成为现实。
数字地球是一个虚拟的、数字化的地球模型，它通过收集和分析大量的地理空间数据，来模拟和预测地球的自然和人类活动。
这一概念在推动可持续发展方面发挥着重要作用。
首先，数字地球能够提供精确的地理信息，帮助规划者和决策者更好地理解地球的自然资源分布。
例如，通过分析卫星图像和地理信息系统（GIS）数据，可以确定哪些地区适合农业发展，哪些地区需要保护以维持生态平衡。
其次，数字地球在环境监测方面具有显著优势。
通过实时监控大气、水体和土壤的质量，可以及时发现环境问题并采取措施。
这对于应对气候变化、保护生物多样性和减少污染至关重要。
再者，数字地球促进了资源的高效利用。
通过模拟和优化资源分配，可以减少浪费，提高资源的利用效率。
例如，在城市规划中，数字地球可以帮助确定最佳的交通网络布局，减少拥堵和能源消耗。
此外，数字地球还支持灾害管理。
通过预测自然灾害的发生，可以提前采取措施保护人民的生命财产安全。
同时，在灾害发生后，数字地球可以提供实时的救援信息，帮助救援团队更有效地进行救援工作。
最后，数字地球为教育和公众意识的提高提供了平台。
通过可视化的地球模型，人们可以直观地了解地球的生态系统和环境问题，从而增强环保意识和参与可持续发展的意愿。
总之，数字地球作为一项创新技术，为实现可持续发展提供了强有力
的支持。
通过精确的地理信息、环境监测、资源优化、灾害管理和教育宣传，数字地球有助于构建一个更加和谐、可持续的地球。
数字地球：地理信息系统与全球变化
GIS在全球土地利用变化研究中的应用
土地利用监测
• 通过GIS技术，对土地利用进行实时监测和评估，为
土地利用变化研究提供依据
• 为土地利用规划和管理提供科学支持
土地利用变化影响评估
• 通过GIS技术，对土地利用变化对农业、水资源等方
面的影响进行评估
• 为土地利用规划和管理策略制定提供科学依据
土地利用规划和管理策略制定
• 通过GIS技术，为政策制定者提供土地利用变化影响
的空间信息，辅助制定规划和管理策略
• 为实现土地资源可持续利用提供信息支持
05
数字地球与全球变化的未来发展趋势
数字地球技术的未来发展趋势
高性能计算技术
物联网技术
人工智能技术
• 随着计算机技术的发展，数
• 通过物联网技术，实现地球
• 将人工智能技术应用于数字
• 为生态系统保护和恢复提供科学支持
生态系统变化影响评估
• 通过GIS技术，对生态系统变化对农业生产、水资源等方面的影响进行评估
• 为生态系统保护和恢复策略制定提供科学依据
生态系统保护和恢复策略制定
• 通过GIS技术，为政策制定者提供生态系统变化影响的空间信息，辅助制定保护和恢复策略
• 为实现生态系统可持续发展提供信息支持
字地球技术将不断提高数据处
上各种信息的实时传输和共享
地球技术，提高数据处理和分
理和分析能力
• 为数字地球技术的发展提供
析的智能化水平
• 为数字地球技术的应用提供
新的机遇
• 为数字地球技术的发展提供
更强大的支持
新的思路
GIS在全球变化研究中的未来发展趋势
01
02
三维数字地球模型有什么用？
三维数字地球模型有什么用？一、提供地理信息的可视化展示三维数字地球模型是一种以数字化的方式呈现地球表面信息的工具。
通过高精度的地球数据，可以构建逼真的地球表面模型，使得地理信息可视化展示。
借助这种模型，人们可以通过电脑屏幕上的虚拟地球，立体感受到各个地理要素的分布、形态以及空间关系。
这样，人们可以更直观地认识地球的地理特征、地貌变化、气候分布等。
二、促进地理数据分析与决策制定三维数字地球模型的另一个重要作用是促进地理数据的分析与决策制定。
通过对地球模型进行人工编辑和虚拟操作，可以实现对地球表面各类地理数据的叠加和整合，进而进行数据的可视化呈现和分析。
这为各类地理问题的研究提供了全新的思路和工具，便于科学家、决策者、规划者等对地理现象进行定量化研究、模拟实验和预测分析。
同时，三维数字地球模型也具备较强的动态性，可以进行实时数据的更新和展示，为决策制定提供快速、准确的参考。
三、推动地球科学研究与教育三维数字地球模型在地球科学研究与教育中也发挥着重要作用。
一方面，它为科学家提供了一个可视化的研究平台，通过对大量的地球观测数据进行可视化呈现和分析，有助于深入研究地球内部结构、地质构造、地壳运动等地球科学领域的重要问题。
另一方面，三维数字地球模型的直观性和可交互性，为地理教育提供了全新的教学模式和工具。
通过对地球模型的旋转、缩放、剖析等操作，学生可以更加深入地了解地球的结构、地理要素的相互关系，提高对地理概念的理解和记忆。
四、支持城市规划和建筑设计三维数字地球模型在城市规划和建筑设计中的应用也越来越广泛。
借助数字地球模型，规划者和设计师可以更加直观地了解城市的空间布局、地形地貌等地理要素，为城市规划和建筑设计提供科学依据。
通过对地球模型的模拟和分析，可以评估不同规划方案的可行性和影响，为决策者提供科学的参考依据。
此外，数字地球模型还可以用于建筑设计的可视化分析和展示，有助于设计师更好地把握建筑与环境的关系，提高设计的有效性和美观度。
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§1.5 数字地球的作用和意义
根据美国副总统戈尔的报告称：基于数字地 球，我们有一个空前无比的机会，可以把关于我 们社会和我们星球的原始数据流转换成可以理解 的信息，这种数据不仅包括地球的高分辨率的卫 星影像、数字地图，也包括经济、社会和人口的 信息。如果成功的话，它将在教育、可持续发展 的决策、土地利用规划、农业以及危机处理等领 域产生很大的社会和商业效益。数字地球计划还 可以使得我们在人为的或自然的灾害问题和长期 面临的环境问题方面进行合作。数字地球计划， 还能促进大型产业的增长和提供很多的就业机会。
另外，对于地球科学来说，数字地球技术系统是“一场新 的技术革命，它正在使我们能够获取、存贮、处理和显示信息 的方式发生天翻地覆的变化，使得我们对于我们所处的星球以 及围环境、文化现象等史无前例的海量数据的处理成为可能。” 数字地球还为地球科学提供了“科学计算(Computational Science)的强大工具，为解决过去认为无法进行的时间和空间 尺度跨度太大的或太小的地质、地理、大气或海洋过程的实验 以及纯理论又无法解决的复杂自然现象的预测问题提供了可能 性”(A1 Gore，1998) 。 数字地球为地球系统开创的科学实验条件，不仅可对未来 的事件或过程进行实验，而且还可以对已经发生过的系统过程 进行反演实验，可谓为知识创新和理论研究提供试验基地。
数字地球计划将提供高分辨率的卫星遥感影 像，将使地上的房子、车子、树木、甚至街上的 行人、商店招牌都清晰可见，不仅具有重大的经 济意义，而且还有重大的政治意义和战略意义。 全球的资源、环境、社会、经济的分布、变化都 ”。 数字地球系统将改变人类社会的生产和生活 方式。例如，数字农业(也叫精准农业)、数字交 通、电子商务电子政务、数字城市等等，这均将 会大大促使产业的生产规模扩大，推动社会经济 的发展。由数字地球技术系统产生的数字战场、 数字外交、数字政治等也将改变原来的思维模式 和操作方式。