从数字地球到智慧地球
物联网时代新型网络应用技术——中间件技术展望
物联网时代新型网络应用技术——中间件技术展望陈静【摘要】在数据获取、传输、处理和应用的阶段形成格式可匹配、业务链接的服务中间件,是物联网发展的关键环节之一.分析了物联网时代下的中间件发展现状,并对中间件的未来发展进行研究和展望.%The service middleware is the key to the development of things, which matches the business links in the data acquisition, transmission, processing and application. This paper analyzed the development status of middleware technology in the era of Internet of Things, and forecasted the future development of middleware.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2012(000)019【总页数】3页(P10340-10342)【关键词】物联网;中间件;网络技术;地理信息系统【作者】陈静【作者单位】北京联合大学应用文理学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】S126“数字地球”(Digital Earth)的概念由美国副总统Al Gore于1998年1月提出，即以地球坐标为依据的、具有多分辨率的、有海量数据组成的、能立体表达的虚拟地球。
在“数字地球”基础上，IBM首席执行官彭明盛于2009年1月提出“智慧地球”(Smart Earth)的构想，核心思想是把要各种传感器应用到人们生活中的各种物体中，并且能够相互连接起来，形成“物联网”，通过超级计算机和云计算将“物联网”整合起来，实现网上数字地球与人类社会和物理系统的整合。
从“数字地球”到“智慧地球”给人们提供了一个空前无比的视野和高度，在此基础上，人们能以更加精细和动态的方式管理生产和生活，它的实现将在教育、可持续发展的决策、土地利用规划、能源及危机处理等领域产生巨大的社会和商业效益［1］。
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
从数字地球到智慧地球
从数字地球到智慧地球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[。
数字城市向智慧城市发展必然趋势和理论技术
浅析数字城市向智慧城市发展的必然趋势和理论技术摘要：本文从目前数字城市的发展和建设概述入手，通过介绍随着现代信息化技术发展而兴起的物联网，传感器网络技术，云计算等技术，浅谈了数字城市发展向智慧城市发展过渡和转变的必然趋势和理论技术支撑。
关键字：数字城市；智慧城市；物联网；传感器网络技术；云计算随着科学技术的发展，人类赖以生存的地球在不断发生着变化，自1998年“数字地球”理念的提出，各国政府以及专家学者对数字地球给予了高度重视及关注。
人口聚集化程度较高的城市，则作为研究对象单元出现，因此在数字地球的背景下，“数字城市”的概念应运而生。
随着现代信息技术的进一步发展，ibm公司于2008年提出了“智慧的地球”这一理念，当“智慧”二字成为热点的同时，“智慧城市”的建设和发展为“智慧地球”奠定了实践基础。
一、数字地球和数字城市1.数字地球“数字地球”最早来源于美国副总统戈尔在加利福尼亚科学中心发表的题为“数字地球—认识21世纪我们这颗星球”的演讲。
它是一个关于整个地球、全方位的，与gis、虚拟现实技术、网络技术等高新技术密切相结合的产物。
即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。
数字地球要解决的技术问题，包括计算机科学、宽带网络、海量数据存贮、互操作性、元数据、卫星遥感技术、城市gis、全球定位技术等。
2.数字城市自1999年在北京召开了首届国际“数字地球”大会之后，与数字地球相关的概念层出不穷，例如数字中国、数字城市、数字社区等。
若说“数字地球”的系统过大，难以实现，那么“数字城市”则是进入了实质性的启动实践阶段。
在数字城市的概念上，与其相关的各个领域都有各自的表述。
归纳起来主要有四种观点：①以建设部为代表的城市建设领域、②以测绘局为代表的测绘领域、③以3s企业为代表的3s领域、④以信息产业部为代表的it领域[1]。
由全国科学技术名词审定委员会审定公布的数字城市的定义为：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，运用遥感、全球定位系统、地理信息系统、遥测、仿真虚拟等技术，对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，即利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现。
智慧的地球
智慧的地球2008年，在持续了两年的“创新”之后，IBM提出了让业界再次眼前一亮的理念——“智慧的地球”（Smarter Planet）。
其目标是让世界的运转更加智能化，涉及个人、企业、组织、政府、自然和社会之间的互动，而他们之间的任何互动都将是提高性能、效率和生产力的机会。
随着地球体系智能化的不断发展，也为我们提供了更有意义的、崭新的发展契机。
IBM所提出的“智慧的地球”的愿景中，勾勒出世界智慧运转之道的三个重要维度。
第一，我们需要也能够更透彻地感应和度量世界的本质和变化。
第二，我们的世界正在更加全面地互联互通。
第三，在此基础上所有的事物、流程、运行方式都具有更深入的智能化，我们也获得更智能的洞察。
当这些智慧之道更普遍，更广泛地应用到人、自然系统、社会体系、商业系统和各种组织，甚至是城市和国家中时，“智慧的地球”就将成为现实。
这种应用将会带来新的节省和效率——但同样重要的是，提供了新的进步机会。
需解决的问题交通：按时间(42亿小时)和燃油(29亿加仑)浪费计算，美国的交通阻塞每年造成的损失高达780亿美元。
据一个公共交通倡议组织最近进行的一项研究，纽约市一些街道上45%的交通量来自在街区间往返的人流。
另一项研究则发现，在一年当中，仅在洛杉矶市一个小商业区内，轿车在寻找停车位时的车程加起来就相当于38次环球旅行的路程，同时消耗47,000加仑汽油，排放730吨二氧化碳。
相比之下，斯德哥尔摩的新智能收费系统使交通量减少了22%，排放物减少了12-40%，而且每天搭乘公交系统的人数增加了40,000人。
智慧金融和保险系统：即使是十年前设计和部署的最先进系统也已不能适应目前的现实。
当前美国次贷危机的部分原因就在于，银行的现有系统无法处理随着抵押债权证券化、融资和交易而形成的错综复杂的相互联系，致使银行无法得知和管理其风险敞口。
他们对市场上正在发生的事情失去了洞察力，因为这些事情是实时发生的而且复杂性过于巨大。
“智慧地球”
“智慧地球”引言概述:"智慧地球"是指利用先进的技术和信息化手段来改善地球上的生活和环境，提高资源利用效率，实现可持续发展。
本文将从不同角度介绍智慧地球的概念、应用、挑战和前景。
一、智慧地球的概念1.1 什么是智慧地球智慧地球是指通过数字技术、物联网、大数据等手段，将各种信息进行采集、传输和处理，实现城市、社区、企业等各个领域的智能化管理和优化。
1.2 智慧地球的基本特征智慧地球具有智能化、信息化、可持续发展等基本特征，通过数据分析和智能决策，实现资源的高效利用、环境的保护和社会的可持续发展。
1.3 智慧地球的应用领域智慧地球的应用领域广泛，包括智能城市、智能交通、智能能源、智能环境等，通过技术手段提升生活质量、提高效率和降低成本。
二、智慧地球的应用2.1 智慧城市智慧城市利用物联网技术，实现城市基础设施的智能化管理，包括交通、能源、环境、安全等方面，提高城市的运行效率和居民的生活质量。
2.2 智能交通智能交通通过智能感知、智能调度和智能决策等手段，提高交通系统的安全性和效率，减少交通拥堵和事故发生率。
2.3 智能能源智能能源利用智能电网技术，实现能源的高效利用和可再生能源的大规模应用，减少能源消耗和环境污染。
三、智慧地球面临的挑战3.1 数据安全和隐私保护智慧地球需要大量的数据支持，但数据的安全性和隐私保护是一个重要问题，需要加强技术手段和法律法规的保障。
3.2 技术标准与互操作性智慧地球涉及多个领域和技术，需要建立统一的技术标准和互操作性，以实现不同系统之间的数据共享和协同工作。
3.3 社会接受度和可持续发展智慧地球需要广泛的社会支持和参与，同时也需要考虑可持续发展的问题，包括资源的合理利用和环境的保护。
四、智慧地球的前景4.1 提升生活质量智慧地球的应用将提升人们的生活质量，改善城市环境、提高交通效率、降低能源消耗等，让人们享受更便捷、舒适的生活。
4.2 促进经济发展智慧地球将带动相关产业的发展，包括信息技术、通信、能源等，为经济增长提供新的动力和机遇。
智慧地球——精选推荐
“智慧地球”是以“物联网”和“互联网”为主要运行载体的现代高新技术的总称，也是对当前世界所面临的许多重大问题的一种积极的解决方案。
“智慧地球”的技术内涵，是对现有联互网技术、传感器技术、智能信息处理等信息技术的高度集成，是实体基础设施与信息基础设施的有效结合，是信息技术的一种大规模普适应用。
通俗地讲，“互联网+物联网=智慧地球”。
实质上“智慧地球”是“数字地球”的延续和发展，形象地说，“数字地球”加上物联网就可以实现“智慧的地球”。
3“智慧地球”的特征数字地球把遥感技术、地球信息系统和网络技术与可持续发展等社会需要联系在一起，为全球信息化提供了一个基础框架。
而物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
我们将数字地球与物联网结合起来，就可以实现“智慧地球”。
把数字地球与物联网结合起来所形成的“智慧地球”将具备以下一些特征：3．1“智慧地球”包含物联网物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。
物联网应该具备三个特征：(1)全面感知。
即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；(2)可靠传递。
通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；(3)智能处理。
利用云计算、模糊识别等各种错能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。
3．2“智慧地球”面向应用和服务无线传感器网络是无线网络和数据网络的结合，与以往的计算机网络相比它更多的是以数据为中心。
由微型传感器节点构成的无线传感器网络则一般是为了某个特定的需要设计的，与传统网络适应广泛的应用程序不同的是无线传感器网络通常是针对某一特定的应用，是一种基于应用的无线网络各个节点能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些数据进行处理，从而获得详尽而准确的信息并将其传送到需要这些信息的用户。
解读智慧地球与智慧城市
感器节点构成的无线传感器网络则一般是为了某个特定的
需要设计的，与传统网络适应广泛的应用程序不同的是无
线传感器网络通常是针对某一特定的应用，是一种基于应
用的无线网络各个节点能够协作地实时监测、感知和采集
网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些
献更多的“智慧”。
5 “智慧地球”的重要作用
5.1“智慧地球”将对世界带来重大改变
IBM提出的“智慧地球”把地球拟人化，地球成了人
的同类。“智慧地球”概念，让IT更加贴近我们的工作、
生活，也更容易让人理解。真正值得关注的，是如何使
“智慧地球”得以实现的现象后面的体系架构，以及由此
中国信息界 2010年第10期 总第156期实践与应用
成智慧；‘智慧运作’就是我们用新的方法来做事情；第
三我们称之为‘动态架构’，让更加智慧的架构支持客
户，让客户的管理成本更低、可靠性更高；最后是‘绿色
与未来’，包括了我们本身IT数据中心，也包括了我们会
帮助客户来管理他们的设备，让他们达到绿色的要求。”
战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，振兴全球，为世界所关注。
关键词：智慧地球 智慧系统
当前科学技术迅猛发展，正在引发社会生产方式的深
刻变革。互联网、云计算、物联网等信息网络技术的广泛
应用不断推动生产方式发生变化。世界范围内，生产力、
生产方式、生活方式、经济社会发展格局正在发生深刻变
智慧地球需要关注的四个关键问题：一是新锐洞察。
面对无数个信息孤岛式的爆炸性数据增长，需要获得新锐
的智能和洞察，利用众多来源提供的丰富实时信息，以做
从数字地球到智慧地球
Figure 1: Weather and Climate measuring network
(Source: GEO, 2007a)
Figure 2: the ARGO Buoy Network
(Source: GEO, 2007a)
Figure 3: GEOSS nine Societal Benefit Areas
智慧地球的出现与发展
“智慧地球”的出现
2009
年1 月28 日, 奥巴马就任美国总统后,与美国工商业 领袖举行了一次“圆桌会议”，彭明盛首次提出“智慧 地球”(smar t Earth)这一概念。 物体当中, 并且连接起来, 形成“物联网” , 并通过超级 计算机和云计算将“物联网”整合起来, 实现网上数字 地球与人类社会和物理系统的整合。在此基础上, 人类 可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活, 从而达 到“智慧”状态。
数字地球技术的基本框架示意图
地理传感器可以被定义为可以在地理上参考的任何接收和测 量环境刺激的装置。因此，它们包括提供关于地球表面（图 像，土地覆盖，植被指数等）的多光谱信息的卫星传感器， 用于详细图像的空气传感器，还用于物理或人造结构的激光 扫描（ LiDAR），以及靠近地球表面或地下测量任何物理特 性（压力，温度，湿度）和现象（风，雨，地震）到跟踪动 物，车辆和人员的传感器。例如世界气象组织的网络（图1） 和世界海洋组织温度和盐度的浮标网络图（图2）
全球综合地球观测系 统是由地球观测组织 （GEO）监督，该组织是 由73个国家，欧洲委员 会和52个国际组织组成 的部长级政府间组织。 全球综合地球观测系 统的主要作用是促进组 成系统与观测系统之间 的科学联系，并促进九 个社会效益领域的应用 （图3）
智慧地球概念以及其影响
智慧地球概念以及其影响任杰 51090104036一、智慧地球的概念智慧地球是IBM最新提出的一个热门概念，而其具体含义就是将新一代IT技术充分运用在各行各业中，把感应器嵌入到电网、铁路、桥梁等各种物体中，并且普遍连接，形成所谓的“物联网”；通过超级计算机和云计算，将已有的“物联网”进行整合。
通过这些技术使得人类能够进行更加精细和动态的方式来管理生产和生活，从而达到“智慧”的状态[1]。
具体的结构可以参照下图。
通过上图我们可以看出，整个智慧地球有三个关键词，分别是传感器，物联网和整合。
传感器的作用是将实际世界中的各种信息通过传感器转变成对应的数字信息，从而使得计算机和网络能够进行处理和传输。
物联网是指将各种实际的信息和物体本身和虚拟的计算机网络想结合，产生的一个新而广的概念。
二、智慧地球的意义智慧地球的提出意味着相关的计算机技术已经更大程度的融入了我们的日常生活中。
而将整个世界信息化会有以下几个突出的贡献：1，信息化能够大幅度提高信息资源的利用率。
能够将世界的各种信息进行信息化以后通过高智能和高速计算的网络所分析，能够及时高效的得到人们所需要的信息；2，推动社会的自动化或智能化，运用存储智慧大幅度介于时间，让更多的智慧直接打理各种事物，比一般的资料具有更好的可执行性；3。
通过网络能将分散的智能构成一个整体，跨越了时空限制，能够社会整体的工具。
三、智慧地球的现状3.1 智慧地球技术前提智慧地球是IT新技术在生活中的应用，而具体的技术则是智慧地球能够提出甚至是能够实现的基石。
具体来说，他包括了一下几种技术3.1.1 传感器技术传感器在现在生活中的应用越来越广，而其效果和精度也有了大幅度的提高。
大至气象、温度、飞机姿态等等，小至手机、电饭锅和热水器等等，这些产品无一例外的使用了传感器作为其中的核心部分。
而传感器的发展使得我们能够得以将一个感性的世界用一串数字进行标示和描述，而这样的数字化以后才使得智慧地球成为可行的一个方案。
(信息技术基础与应用)第九章数字地球与智慧地球
面临的挑战与机遇
数据安全与隐私保护
随着数字地球和智慧地球技术的不断发展，数据 安全和隐私保护问题将日益突出，需要采取更加 有效的措施来保障用户的数据安全和隐私权益。
跨学科人才培养
数字地球和智慧地球技术的发展需要跨学科的人 才支持，包括地理学、计算机科学、数据科学等 多个领域，需要加强跨学科人才的培养和引进。
共同发展
数字地球与智慧地球共同发展，二者在技术创新、应用拓 展等方面相互促进，共同推动地球信息化进程。
04
数字地球与智慧地球的关键技术
遥感技术
遥感技术定义
利用传感器对远距离目标进行非接触式探测，获取目标反射、辐射或散射的电磁 波信息，并进行处理、分析和应用的技术。
遥感技术应用
在数字地球与智慧地球中，遥感技术用于获取地球表面的空间信息，如地形地貌 、植被覆盖、城市扩张等，为环境监测、资源调查、灾害预警等提供数据支持。
智慧旅游
智慧旅游概述
01
智慧旅游是利用信息技术手段，对旅游业进行智能化升级和服
务的综合系统。
智慧旅游的应用
02
智慧旅游在旅游信息服务、智能导游、旅游电子商务等方面具
有广泛应用，如智能语音导游、在线旅游预订平台等。
智慧旅游的意义
03
智慧旅游可以提升旅游体验和服务质量，促进旅游业发展，推
动经济转型升级。
律和趋势，为决策提供支持。
智慧地球的应用领域
智慧城市
智慧城市是智慧地球在城市管理领域的具体应用，通过物联网、云计 算、大数据等技术，实现城市基础设施的智能化管理和服务。
智慧交通
智慧交通利用信息技术对交通运行状况进行实时监控和管理，提高交 通运行效率和安全性。
智慧医疗
珍惜地球矿物资源
珍惜地球矿物资源矿物资源是地球的重要组成部分，为人类提供了大量的能源和原材料。
然而，由于过度的开采和使用，许多矿物资源已经面临枯竭的危险。
例如，煤炭和石油等能源矿物，虽然在短期内提供大量的能源，但是长期使用会导致地球环境恶化，甚至地质灾害的发生。
像铁、铜、锌等金属矿物，虽然在工业制造业中占有重要地位，但是长期过度开采会导致矿脉枯竭。
为了珍惜地球矿物资源，我们需要采取一系列措施。
首先，我们应该加强地质勘查工作，寻找更多的矿产资源。
通过引进先进的地质勘查技术和设备，提高地质勘查的精度和效率，从而发现更多的矿产资源。
其次，我们应该推广循环经济模式，实现资源的最大化利用。
通过提高废弃物的利用率和减少浪费，可以减少对矿物资源的依赖，从而延长资源的使用寿命。
最后，我们应该加强环境保护意识，减少对环境的污染和破坏。
通过采取有效的环保措施，可以保护生态环境，从而保障矿物资源的可持续利用。
总之，珍惜地球矿物资源是当今社会的重要议题。
我们需要采取一系列措施来合理利用和保护矿物资源，从而保障人类社会的可持续发展。
只有这样，我们才能为后代留下一个美好的地球。
数字地球，顾名思义，是指通过数字化技术将地球的全貌以虚拟的方式呈现出来。
这种技术使我们可以更直观地了解地球的各个方面，如地形、气候、自然资源等。
数字地球的优势在于，它可以将大量复杂的数据以直观、易懂的形式呈现出来，使科学家、政策制定者和公众都能更好地理解和把握地球的实际情况。
然而，数字地球也存在一些不足之处，例如数据更新和维护的成本较高，数据的精度和分辨率也受到一定限制。
与数字地球相比，智慧地球的概念更加宽泛。
它不仅涵盖了地球的各个方面，还包括了人与地球之间的互动关系。
智慧地球的实现，需要依靠先进的物联网、人工智能和大数据等技术，将这些技术与地球的各个方面结合起来，使地球变得更加“智能”。
例如，通过智能化的农业技术，我们可以更加精确地管理和利用土地资源，提高农业生产效率；通过智能环保技术，我们可以更加有效地保护生态环境，减少污染。
“智慧地球”
“智慧地球”引言概述:智慧地球是指通过科技的发展和应用，将各种智能设备和系统与地球各个领域相连接，实现信息的共享和互动，从而提高生活质量和资源利用效率。
智慧地球的发展对于人类的未来发展具有重要意义。
本文将从六个大点阐述智慧地球的相关内容。
正文内容:1. 智慧交通系统1.1 基于物联网的交通管理系统，通过传感器和智能设备采集实时交通数据，实现交通信号的智能控制和优化，提高交通效率。
1.2 利用大数据分析和人工智能技术，实现交通拥堵预测和智能导航，匡助人们选择最佳路线，减少交通拥堵和时间浪费。
1.3 智能停车系统，通过车辆识别和导航系统，实现智能停车位的搜索和预订，提高停车效率和减少空余车位浪费。
2. 智慧能源管理2.1 智能电网系统，通过智能传感器和网络技术，实现对电力供需的实时监测和调控，提高能源利用效率和稳定性。
2.2 智能家居系统，通过智能设备和能源管理系统，实现对家庭用电的智能监控和控制，减少能源浪费和节约能源成本。
2.3 可再生能源的智能利用，通过智能控制系统和能源存储技术，实现对太阳能、风能等可再生能源的智能管理和利用，减少对传统能源的依赖。
3. 智慧环境保护3.1 智能环境监测系统，通过传感器和数据分析技术，实时监测大气、水质和噪音等环境指标，提供准确的环境数据和预警信息。
3.2 智能垃圾分类系统，通过图象识别和机器学习技术，实现对垃圾的智能分类和回收，减少对环境的污染和资源的浪费。
3.3 智能水资源管理系统，通过传感器和数据分析技术，实现对水资源的智能监测和管理，提高水资源的利用效率和减少浪费。
4. 智慧农业4.1 农业物联网系统，通过传感器和网络技术，实现对农田的智能监测和管理，提供准确的土壤湿度、温度等数据，优化农业生产。
4.2 智能灌溉系统，通过传感器和自动控制技术，实现对农田的智能灌溉，减少浪费和提高灌溉效率。
4.3 农业大数据分析，通过对农业数据的采集和分析，提供农业生产的决策支持，优化农业生产结构和提高产量。
“数字”是如何生产出来的
湖南省基础地理信息 中心为建设高性能 的遥感影像处理 系统 ，配合 中国测绘科学研究 院研 制了国内第一套完整和先进 的高分辨率遥感影像测 图系统——．ｉ ｌ ｄ Ｐｘ 软件平 台，系统全部 自主 ｅ
研制 ，其 核心技术 达到国际领先水平。先后完成 了 “ 图见证湖南发展 ”、 “ 地 数字益 阳”等多 个项 目的影像快速处理任务 。
盔赫
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＝续星合统Ｏ１ 湖 运定服（Ｓ 南 一位务Ｈ◎ 可行 综系Ｃ ） 持卫 ） Ｎ（ Ｒ ，
Ｈ Ｃ Ｒ 是卫星定位技术 、计算 机网络技术 、数字通讯技术等高新科 技多方位 、深度结 晶 ＮＯＳ 的产物 ，可提供动态 、实时 、高精度 的空 间位置服务 。本刊 曾与２ １年第 １期 封面报道 《 ００ １ 解密 Ｈ ｃ Ｒ 》，专题报道了这一系统。 Ｎ０Ｓ
的 总称 ，是 以公共
服 务 为导 向的 国 家
空 间信 息 基 础 。 湖 南 地 理 空 间 框架 是 “ 字 湖 南 ” 的基 数
础平 台和核 心。
智慧地球
将物联 网与现有 的互联网整合起来 ，以 更精细 和动态 的方式管理生产 和生 活 ， 而 从 达到 “ 智慧 ”状 态。简而言之 ，把数 字地 球
１ 解释Ｉ 名词
“ 智慧地球＂诞生记
从最基础的地理空 间信息框架到最终 的 “ 智慧地球 ”，一系列 的名词诠释了数字技术改变人类生活的全过程 。
数字地球
Байду номын сангаас
数字地理空间框架
基 础 地 理 信 息 资 源及 其 采 集 、加
工 、服 务所 涉 及 的 政 策 、技 术 、设施
将 真实 地球数 字化 、网络 化和 可视化 为虚 拟地球 ，并进入互联 网。使普通人能方便 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 ，又能获得人文方 面的信息 。
【0903】智慧港航概述（未完结）
【0903】智慧港航概述（未完结）1.1智慧港航概述智慧港航是⼀个宽泛的概念，⽬前尚没有明确的定义。
我们理解的智慧港航，⼀⽅⾯是从数字地球、智慧地球、智慧城市的概念发展⽽来的；另⼀⽅⾯是由数字港航、港航信息化和智能港航应运⽽⽣。
数字地球是由美国⼽尔副总统于1998年1⽉在加州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信的星球”演说时⾸次提出来的，它讲的是⼀个与GIS、⽹络、虚拟现实等⾼新技术密切相关的概念。
数字地球就是数字化的地球，是利⽤数字技术和⽅法重新构建成来的⼀个全球数字模型，它的核⼼在于将地球及其上的活动和环境时空变化⾼度数字化，并在⾼速⽹络上进⾏快速流通，可以使⼈们更加直观、快速地了解我们所在的地球。
数字地球将最⼤程度地利⽤数字化技术为⼈类的可持续发展和社会进步提供⾼质量的数据服务。
2008年11⽉IBM⾸次提出了“智慧地球”的概念。
智慧地球提出三个要素，即3I：物联化、互联化、智能化，它将新⼀代的IT、互联⽹技术充分运⽤到各个⾏业，把传感器嵌⼊、装备到全球的医院、电⽹、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供⽔系统、⼤坝、油⽓管道，通过互联⽹形成“物与物之间的⽹络”，⽽后通过超级计算机、云计算平台，使⼈类以更加精细、动态的⽅式⽣活，从⽽在世界范围内提升智慧⽔平。
智慧城市是“智慧地球”在全世界各地的技术落地和建设实践。
智慧城市是运⽤各类传感器对城市的各类要素进⾏⼴泛的监测和感知，全⾯整合城市多种基础核⼼数据和各⾏业运⾏系统的关键信息，通过云计算中⼼这类城市中枢⼤脑，实现对包括民⽣、环保、公共安全、城市服务、⼯商业活动在内的各种需求做出智能⽽及时的响应。
其实质是利⽤先进的信息技术⼿段，实现城市智慧式的管理和运⾏，从⽽为城市可持续发展提供动⼒。
智慧城市⼜包括智慧交通、智慧民⽣、智慧公安、智慧城管等。
智慧港航从⽔路交通与城市和谐共融发展的⾓度来看，应该是智慧城市中智慧交通的⼀个分⽀，主要是以智慧城市的理念，实现⽔路交通规划、建设、运⾏、管理、服务的智慧化。
对智慧地球的认识和理解
对智慧地球的认识和理解一、智慧地球的概念定义智慧地球，又称智能地球，是指通过物联网技术、大数据技术、云计算技术等新一代信息技术，将地球上的各种资源、环境、社会等要素进行数字化、网络化、智能化管理，实现地球的智能化发展。
智慧地球的起源可以追溯到20世纪90年代，当时美国提出了“数字地球”的概念，旨在将地球上的各种信息进行数字化处理，以便更好地管理和利用地球资源。
随着物联网技术、大数据技术、云计算技术等新一代信息技术的发展，数字地球的概念逐渐演变为智慧地球。
智慧地球的含义与特征主要包括以下几个方面：1.数字化：通过物联网技术、大数据技术等新一代信息技术，将地球上的各种信息进行数字化处理，以便更好地管理和利用地球资源。
2.网络化：通过互联网、移动互联网等网络技术，将地球上的各种信息进行互联互通，实现信息的共享和交换。
3.智能化：通过人工智能技术、机器学习技术等智能化技术，对地球上的各种信息进行智能分析和处理，实现智能化管理和服务。
4.全球化：智慧地球是全球性的，涉及到全球范围内的各种资源和环境问题，需要全球范围内的合作和协作。
二、智慧地球的技术基础1.物联网技术物联网技术是实现智慧地球的重要技术之一。
通过物联网技术，可以将各种传感器、设备等连接到互联网上，实现信息的共享和交换。
同时，物联网技术还可以对各种设备和传感器进行智能管理和控制，实现设备的自动化和智能化。
2.大数据技术大数据技术是实现智慧地球的另一重要技术。
通过大数据技术，可以对各种数据进行分析和挖掘，发现数据背后的规律和趋势，为决策提供更加准确的数据支持。
同时，大数据技术还可以对各种数据进行整合和共享，实现数据的共享和交换。
3.云计算技术云计算技术是实现智慧地球的另一重要技术。
通过云计算技术，可以将各种计算资源（如服务器、数据库、存储设备等）汇聚到一个虚拟的云中，然后通过网络对外提供服务。
同时，云计算技术还可以对各种计算资源进行智能管理和控制，实现资源的自动化和智能化。
解读智慧地球SmartPlanet
性、传嬉器验证、数据一致性、机．机通信等方面都有它的特殊要求．也就是说它需要迁台它的“智慧”．将 来ＢＡＮ还可以麻川下消费者ｌＵ子、娱乐、运动、环境智能、薪枚、泛在计算、军事或安全普领域．
ＩＢＭ在幽２中对三要素魁这样描述的：２０１０年．平均罐人将拥有１０亿只品体管，每个品体管成本仅 为千万分之一羹分：２０１０年。全世界将有３００亿只ＲＦＩＤ标签．５年中增睦３３倍：２０１１年．全世界 将有Ｉ万亿物舳与２０亿人被连接在一起；云计算模式的成熟使人们可以饭１睡成本获樽几乎可无限扩展 的数据处理能力：２００８年．ＩＢＭ“走鹃”计葬机运算进度突破饵杪１０００盯亿敞．世界纪录１１年内提升了 １０∞倍。这意味看人类的能力已经足以支撑起太量用于备个领域的物联网。笔青相信．舳着物联对的发 展．在未来某一天，网上将有数万亿什东西互相通信。人】ｉＩ的物联髓麻州将使地球披上一层“通信外光”． 负责监控城市、公路和环境．随时将测鼠数据输八阿络进行处理．象皮肤一样保护地球，
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金融市场固为缺乏跟踪与有致监营，盲日扩张。形成危机
酬１世界需要变褂坐智慧
发然国家～方而为了补救咀前的过火以及今后把书悄做得尽埘蚶，不再继续无１７制地祸害人类唯一的 家制地球．另一方面为了继续增强自己的实力，走庄１Ｈ界前列，需蜚借助现代ＩｃＴ技术为地球引八更高 的“智穗”。发展牛围家玎舸揶还没冉完成ｌ业化这一历史进样，分删址在币同的发腮阶段（例如我围正 处往ｌ：业化们中斯）。多少也止了一段拉哒圆家的尝踏，ＵＩ白ｉ臆耗、高污染为代价击发城经济．然而．既 有时下上整，何必承ｊ｜｝；覆辙，发展ｔｐ旧家麻泼从现任起就借助现代ｌｃＴ技术引＾型高的“智慧”，把事情 ｛搜褂巫好，既仃利ｒ自己．义让世界受茄。＿ｌ】｝困提出的走新嘲ｌ业化进ｊ｛｛｝，不就是想让位１ｆ Ｊ【：业化之路的 肝、｜程走得更好更快吗！
智慧地球概念以及其影响
智慧地球概念以及其影响智慧地球（Smart Earth）是指运用信息技术和大数据等现代科技手段，将地球各个方面的数据进行收集、整合、分析和应用，以实现地球资源的高效管理和可持续发展。
智慧地球的概念在不同领域都有着重要的影响，包括城市规划、环境保护、气候变化应对等。
本文将探讨智慧地球的概念以及它在各个领域的影响。
一、智慧地球概念及其原理智慧地球的概念可以追溯到上世纪90年代初。
它基于信息技术与互联网的发展，通过数据的收集、整合、分析和应用，实现对地球资源的更好管理，以促进可持续发展。
智慧地球的原理主要包括以下几个方面：1. 大数据应用：智慧地球依赖于大数据的收集和分析。
通过收集各种与地球相关的数据，如环境数据、气象数据、能源数据等，使用大数据分析技术，可以揭示出地球资源的变化趋势和规律，从而指导资源的高效利用。
2. 物联网技术：智慧地球的实现少不了物联网技术的支持。
物联网技术将各种传感器和设备连接起来，使得各种数据可以被实时地传输和处理。
比如，在城市规划中，通过物联网技术可以实现对交通、能源、环境等方面的智能监管和管理。
3. 人工智能技术：人工智能技术是智慧地球不可或缺的一部分。
通过人工智能技术的应用，可以实现智慧地球系统的智能化管理和调控。
例如，在农业领域，通过人工智能技术可以实现对农作物、土壤和气象等多方面数据的智能分析和预测，帮助农民做出更科学合理的决策。
二、智慧地球在城市规划中的影响智慧地球在城市规划中有着重要的影响。
通过智慧地球技术的应用，城市规划可以更加科学和高效，满足人们对于宜居环境的需求。
以下是智慧地球在城市规划中的具体影响：1. 交通优化：智慧地球可以通过实时监测交通流量，应用智能路灯、智能交通信号系统等设施，优化交通流动，减少拥堵和交通事故的发生。
2. 能源管理：智慧地球可以实时监控城市能源的供需情况，通过智能照明系统、智能建筑等设备的应用，提高能源利用效率，实现节能减排的目标。
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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；（9）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。
（一）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。
图2为泰州市人民公园精细真三维模型。
图2 泰州市人民公园真三维模型（二）数字地球实现了对地球多分辨率和多时态的观测与分析数字地球是用数字方式为研究地球及其环境的科学家尤其是地学家服务的重要手段。
地壳运动、地质现象、地震预报、气象预报、土地动态监测、资源调查、灾害预测和防治、环境保护等等无不需要利用数字地球。
而且数据的不断积累，最终将有可能使人类能够更好地认识和了解我们生存和生活的这个星球，运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多时空和多种类的三维描述将不再是幻想]4[。
图3为北京市基于遥感影像的违章建筑动态监测示例性成果。
由图中的监测成果可以看出，抓紧建立城市规划动态监测系统，基于数字地球相关技术，加强对城市规划建设情况的动态监管，具有重要的现实意义。
图3 北京市基于遥感影像的违章建筑动态监测 （三）数字地球实现了基于图形和基于空天地一体化实景影像的可视化和可量测数字地球的提出推动了基于图形和基于影像的空间数据的三维可视化。
基于图形的三维可视化可用于三维GIS 的空间分析，如通视路径选择、噪声和污染模型分析。
贴上真实纹理的三维地形和城市模型可用于景观分析、构成虚拟地理环境和数字文化遗产。
基于影像的三维实景影像模型，可构成大面积无缝的立体正射影像和沿街道的实景影像，用于可视化和由用户自主实施的“按需测量”。
两种方法的有机结合可弥补网络电子地图的不足，可直接向公安、市政、交通、导航、LBS 等行业提供满足需要的高精度的地图数据、全要素信息以及厘米级分辨率的影像数据，这种“可视、可量、可挖掘”的近景影像数据即被称为可量测的实景影像，它与网络电子地图产品相结合，则可搭建一个以正射影像和实景影像为主要共享数据源的“影像地球”。
可量测实景影像连同立体像对前方交会算法一起放在网上，任何终端上的用户即可按自己的需要进行量算和解译。
图4为集成数字正射影像（DOM ）、数字可量测影像（DMI ）和数字线划图（DLG ）的数字城市浏览功能。
2002年10月图像 2003年5月图像 变化检测结果 交互式分析后图斑 GIS 分析 实地勘查图4集成DOM、DMI和DLG的数字城市的浏览功能（四）数字地球实现了基于Web Service 的空间信息共享与智能服务Web Service 技术是当今信息领域应用最广泛的一种信息服务技术。
地球空间信息领域利用Web Service技术可以对各种空间信息资源进行注册，并提供在线服务，包括：地球空间信息资源注册服务，传感器服务，空间信息传输服务，空间数据服务，空间信息处理服务，空间信息资源组合服务，空间信息服务质量，空间信息智能搜索服务，空间信息分发服务，空间信息可视化服务等等。
对各种服务资源进行组合，可以加工提取更高级的信息，提供更智能化的服务。
数字地球作为一个空间信息集成平台，可以集成整合来自网络环境下的各种与地球空间信息相关的各种社会经济信息，然后又通过Web Service技术向社会和专业部门提供智能服务。
图5 是通过虚拟数字地球 GeoGlobe集成来自NASA的每周地震观测数据。
图5 GeoGlobe集成来自NASA的每周地震观测数据采用Web Service 技术可以将分布在全球范围内的空间数据和处理软件按照一定的工作流程聚合起来，通过远程访问和远程计算，得到用户所需要的结果，直接提供空间信息或地学知识的服务。
图6所示是基于Web Service技术将美国NASA和测绘遥感信息工程国家重点实验室的处理软件聚合起来，得到抽象服务链，然后转化为执行链并调用相应数据进行分布式计算，得到的江西鄱阳湖地区的洪水淹没范围，直接展示在GeoGlobe上。
图6 采用Web Service技术进行聚合服务直接得到洪水淹没范围（五）数字地球通过兴趣点实现了与非空间信息的关联，以服务全民为更好地满足各类用户的需求，充实用户的参与感和创造力，我们可以把地球上的标志性建筑等公共兴趣点标注在数字地球网站上，同时提供用户个性化参与标注的功能。
可以将与人们衣食住行有关的企业的位置、图像和网站信息通过Web 2.0上传到网络上。
只要您感兴趣，就可以查看兴趣点的卫星图像、地图、地形和3D建筑。
你可以探索丰富的地理知识，保存你游览过的地点并与他人分享。
例如，图7为基于实景影像标注武汉市步行街上的鲁巷广场。
图7基于实景影像的兴趣点标注数字地球直接影响到我们的生活。
平时我们常说的网上购物、电子货币、电子银行、电子商务等到时候已相当成熟和完善。
GPS与电子地图导航、Google Earth和Virtual Earth 等技术使人们更加真实和真正地身临其境地到达地球上任何一个想要到达的地方，实现“足不出户，可知天下事”！但同时，数字地球服务从最初的基于单纯的符号、文字和二维地图上升到三维、航空和地面多视角等多维位置服务，地理空间信息服务数据正朝着“大信息量”、“高精度”、“可视化”和“可量测”方向发展，对数据的生产、加工、服务内容和更新手段提出了自动化、实时化和智能化的更高要求。
二传感器网络和物联网的出现及其发展传感器网络是由一定数量的传感器节点通过某种有线或无线通信协议联结而成的测控系统，这些节点由传感、数据处理和通信等功能模块构成，都安放在被测对象内部或附近，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特点。
传感器网络与通常的计算机网络最大的不同在于，一个传感器网络节点由它的空间位置和传感器类型来共同确定，而一个普通的计算机网络节点只由一个唯一标示符确定。
而且传感器网络具有更好的容错性、实时性和对环境变化的自适应能力。
与传统传感器和传统测控系统相比，传感器网络具有明显的优势。
它采用点对多点的传感器总线甚至无线连接，大大减少了电缆连线，在传感器节点端即合并了模拟信号调理、数字信号处理和网络通信功能，节点具有自检功能，系统性能与可靠性明显提升而成本明显缩减]13[。
（一）天-空-地一体化的智能传感器网络2006年Nature杂志发表封面论文: 2020 Vision，认为观测网将首次大规模地实现实时的获取现实世界的数据，观测网是一个触及现实世界的计算科学，将是下一个科学前沿。
为不同应用目的而设计出的不同的遥感传感器，对城市资源管理、动态监测服务具有不同尺度的探测能力，而信息技术和传感器技术的飞速发展带来了遥感数据源的极大丰富，每天都有数量庞大的不同分辨率的遥感信息，从各种传感器上接收下来。
这些高分辨率、高光谱的遥感数据为遥感定量化、动态化、网络化、实用化和产业化及利用遥感数据进行地球各种资源的管理、动态监测和服务。
图8是一个用智能手机实现城市网络化服务的例子，城市管理员用手机上传图片给监督中心以实现及时清除垃圾的过程。
图8服务于城市精细化管理的传感器示例作者曾提出，广义空间信息网格是指在网格技术支撑下空间数据获取、更新、传输、存储、处理、分析、信息提取、知识发现到应用的新一代空间信息系统。
广义空间信息网格由智能传感器网络、基于网格计算的多传感器数据—信息—知识的智能处理系统。
其中智能传感器网络是空间信息网格的数据输入系统，也是现代信息技术的三大基础之一。
随着传感技术、计算机硬、软件技术、网络通信（包括无线和移动通信、卫星通信等）技术的进步，在上述网格技术和网格计算环境下，未来的传感器将构成价廉、大中小型相结合、无处不在的、接触或非接触的智能传感器网络。