数字地球

去年此时，美国副总统戈尔率先在公开场合喊出了一个全新的名词：“数字地球”。

随后，“数字地球”就像一块巨石激起千层浪，震撼了全球；同样也激起了我国科学家的万分感慨：要建立“数字地球”的中国发展战略。

近期，中国科学院地学部邀请12位院士和有关专家，专门讨论了《关于我国“数字地球”发展战略的建议》。

《建议》明确表明：我们应该积极慎重地制订针对“数字地球”的中国战略。

“数字地球”为何有如此大的“魅力”，引起我国科学家们的高度重视？这得从它的“出笼”说起。

戈尔“数字地球”的基本点
现年55岁，毕业于美国哈佛大学政治专业的美国副总统戈尔，1998年1月31日在美国加利福尼亚科学中心发表的一篇《数字地球：21世纪理解人类星球的方式》演讲，掷地有声。

他开宗明义地说：“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，而它们中的大量信息是有关地球的———即与地表位置有关的信息。

”戈尔的讲话，是在美国结束了星球大战计划，积极推动着全球对地观测计划（ceos）和推出新一代因特网（internet－Ⅱ）之后的国家发展战略。

1998年3月13日，戈尔还在美国麻省理工学院的一次讲演中，建议发射一颗能在电视和因特网上实时反映台风、森林火灾、云图以及其他地球现象的卫星。

而这项建议被认为是对“数字地球”创意的补充。

专家们分析认为，戈尔提出“数字地球”概念的基本观点主要包括三方面内容：
一、“数字地球”是对三维地球的多分辨率数字表达，在其上可以集成与地球有关的海量空间数据及相关信息，构成人们认识、改造和保护地球的重要信息源。

二、构建“数字地球”需要政府、企业和学术界的共同努力，既要充分整合现有的数字化地理空间数据，也要发展新一代高分辨率遥感数字地图、高速图形图像宽带网络、海量空间数据存储能力、基于因特网的空间数据互操作和虚拟现实模拟技术等。

三、“数字地球”有着巨大的应用价值及前景，应大力发展其在国民经济建设、社会发展、人民生活、国防、治安等方面的应用，最大限度地利用这一重要的信息资源，促进经济的增长。

“数字地球”的核心思想有两点：一是用数字化手段统一地处理地球问题；另一点是最大限度地利用信息资源。

戈尔首次将“数字地球”的提法及其内涵显露于世间，不仅给其他现代科学技术的发展带来了新的契机，而且还将对人们的生存方式乃至国家的发展战略产生深远的影响。

一时间，“数字地球”即成为继“信息高速公路”、“知识经济”之后，各发达国家政府高度重视发展的战略思想。

高层领导重视科学家积极响应
就在1998年6月，江泽民主席在接见中国科学院第九次院士大会和中国工程院第四次院士大会部分院士和军队外事工作会议代表，纵论国际发展动态时指出：“前几年提出了‘信息高速公路’，随后又提出‘知识经济’，最近美国副总统戈尔又提出了‘数字地球’的概念，真是日新月异啊！”“数字地球”也同样引起我国领导的高度重视。

对此，我国的科学家也给予了积极的响应。

据介绍，在1998年10月15日，我国专家举行了首次“数字地球”专家咨询会；10月24日，教育部科技司在北京大学主持召开了“数字地球”高级研讨会；10月29日，国家863计划308主题专家组和国家遥感应用工程中心共同主持召开了“数字地球”学术研讨会，有60多位专家学者参与了研讨；11月1日，中国科学院地学部12位院士和30多位专家学者聚会在香山，以“资源环境信息与数字地球”为题进行了研讨。

专家们达成共识：目前我们应该充分地认识到“数字地球”的战略意义，从我国利益和国家目标出发，推行中国“数字地球”的需求分析和战略规划，把建设“数字地球”战略作为我国的一项国家战略目标，以此统筹我国地球信息资源数字化工作，推动“数字化中国”的建设与发展，积极慎重地制订针对“数字地球”的中国战略。

给“数字地球”一个应有的地位
近期，“数字地球”就像一股风潮席卷祖国大地，弄得人们不知所云。

尤其是在社会上，人们对“数字地球”还没有一个正确的认识。

为此，我国专门从事地理信息科学研究的专家们亦多次呼吁：给“数字地球”一个应有的地位。

中国科学院陈述彭院士对此更忧心忡忡。

他向记者强调表示：“对‘数字地球’我们要以实事求是的态度，给它一个科学的界定：数字地球是信息技术与地球科学交叉领域，包括许多前沿技术。

江泽民主席提出要重视对‘数字地球’的研究，勉励年轻科技工作者，应该积极向国外先进技术学习，多研究一下像‘数字地球’之类的新事物。

”1998年11月24日，江泽民主席在新西伯利亚科学城发表讲话说：“知识经济已初见端倪，新兴产业层出不穷。

人类正在经历一场全球性的科学技术革命。

现在，世界科技发展出现了一些重大的新的方向。

地球科学愈来愈趋向综合化，为人类探索、保护和合理利用资源和生态环境增加了新的能力……”显然，江泽民主席特别强调了地球科学需要加强综合能力和技术集成，为社会经济持续发展提供信息服务。

“数字地球”离我们并不遥远
中国科学院遥感应用研究所所长、国家863计划308主题专家组组长郭华东认为，“数字地球”这个词，近期讨论得非常热烈，大家已由默然到惊奇、由陌生到熟悉。

应该说，从遥感开始，到gis、gps 的发展，到现在地球信息科学的发展等等，科学家们、技术专家们已经越来越不满足于用单项技术来观测地球。

因为我们观测的对象太复杂，所以科学家们经常要提出一些新的概念，就是要用比较综合的手
段，集成一些前沿的技术，特别是信息领域、航天领域、地球科学领域的新技术、新方法，对复杂自然现象、对人文现象进行观测、分析。

“数字地球”一词的问世，在某种意义上说是解了燃眉之急；它的关键之处在于非常精辟地、非常概括地、也是非常科学地阐述了科学家们十分想说的一个发展方向、一个领域。

郭华东所长把“数字地球”理解为，它是信息技术、空间技术等现代科学技术与地球科学交融的前沿，是指信息化的地球，是地球的虚拟对照体。

“数字地球”的科学构想是当代科学技术发展的结果，为新世纪空间科学、信息科学和地球科学的发展提供了崭新的思路。

虽说目前对“数字地球”众说纷纭，但计算机技术作为支撑“数字地球”的关键技术之一已形成共识。

同时，郭华东所长说：“可以说，计算机是重中之重技术；计算机技术推动着‘数字地球’的进展，反过来‘数字地球’的发展无疑又可以带动计算机产业的发展。

”“数字地球”将与许多产业互动发展，这也是人类关注“数字地球”、发展“数字地球”，寻求新的市场发展空间的重要途径之一。

郭华东所长认为：“数字地球”离我们并不遥远。

面对目前人们针对“数字地球”的种种猜测和疑虑现象，郭华东所长认为，尽管有关“数字地球”的许多问题，包括概念本身都还有待深入探讨，但从科学技术角度，开始进行这项工作的时机已经到来。

他深深地感到：“作为一名科学家，既要有全球意识，又要有战略观念，更要有遵循科学规律的办事态度。

在我国发展‘数字地球’必须与经济建设结合，可立足于两个‘围绕’一个‘实施’，即围绕国家
经济建设目标，围绕国家科技发展目标，实施‘数字地球’创新工程，达到发展科学前沿，服务经济建设的目的。

”他认为，我国发展“数字地球”从对地球观测的角度讲，目前可以从全球、中国、区域三个层次开展。

首先要从全球战略角度，搭就一个整体框架，然后再一步一步地由小到大实施。

郭华东所长特别强调，我们中国人建造“数字地球”，一要在政府的管理和协调下进行，二要有科技界的支持与操作，三要有企业界的积极参与。

中国科学家的创新思维并不落后
说起“数字地球”，陈述彭院士的感触非常深。

他说：“早在80年代，我国著名科学家王之卓院士，就提出‘全数字化’测绘地图的倡议，受到了国际同行的推崇；1992年，陈芳允院士就提出过小型卫星系列的设想，引起了国际上的强烈反响。

然而，我们往往是‘起了个大早，赶了个晚集’。

”1994年，在国家自然科学基金委员会的会议上，陈述彭教授发表了《地球信息机理研究———一个跨学科的优先领域》一文，当时就提出了“地球信息机理”的概念。

1997
年12月17日至20日，在香山科学会议上来自各界的专家主要就“地球信息科学”进行了深入研讨。

而最近在香港特区举行的一次科学会议上，专家们再一次对“数字地球”进行了研讨。

陈述彭院士说：“从科学的角度讲，‘数字地球’是一个通俗的提法，是一个面向社会的号召；实际上，‘数字地球’就是地球上的信息全部要求数字化，‘数字地球’并不仅是一个社会的号召。

我们只不过缺少足够的投入，经
济尚欠发达，市场还不健全而已，经过创新机制和产业调整，我国是完全可以奋起直追的。

”
“数字地球”的背后
“数字地球”为何引起了各国政府的高度重视呢？尤其是美国副总统戈尔，会在1998年初全球经济处于低迷状态下提出呢？其真正目的何在？陈述彭院士说：“‘数字地球’并非是一个孤立的科技项目或技术目标，而是一个整体性的、导向性的战略思想。

美国提出‘数字地球’这一战略思想，绝非偶然，有着深远的政治意义和经济背景。

”
陈述彭院士认为，主要有三方面因素：
一、为美国经济复苏，刺激国内经济发展。

美国近七八年来经济持续增长、失业率下降，得益于信息技术及产业的发展，戈尔等美国政府要通过“数字地球”，继续把持信息技术和信息产业的制高点，推动经济发展。

二、信息“爆炸”是美国“信息高速公路”和国家空间数据基础设施的自然延伸。

美国总统克林顿1993年曾签署法令，建设全美的“信息高速公路”，将信息技术推进到人们的日常生活，1994年又签署了“建立国家空间数据基础设施”的12906号行政命令，为开拓“信息高速公路”提供了地理空间数据。

在空间数据基础设施上发展的“数字地球”，将为“信息高速公路”提供内容丰富、形式多样的“信息货物”，是未来信息社会的重要信息资源。

三、美国全球战略的延续和发展。

冷战结束后，能源、全球环境等问题，成为世界政治和外交斗争的焦点。

涉及跨国公司、区域重组等全球经济事务的美国，重视发展能覆盖全球热点地区和战略要点的“三维数字地图”，曾在调解波黑三方边界争端和中东海湾战争等方面起到了重要作用。

“数字地球”的发展将进一步增强美国对全球事务的快速反应能力和对国际热点问题的发言权。

中国推进“数字地球”战略的可行性
经过近20年的发展，在科技领域我国发展“数字地球”也有了一定的技术储备，尤其是我国空间对地观测能力有了较大的发展，积累了相当数量的卫星和航空遥感数据、资料。

据有关专家透露，一批国家级的地理数据库已经建立，包括国家基础地理信息系统1∶100万数据库和1∶25万数据库、海洋信息（资源、环境、灾害等）数据库、气候气象数据库、环境信息（监测）数据库、矿产资源数据库、1∶50万土地利用数据库等。

这些数据库覆盖全国范围，是中国“数字地球”的重要框架和组成部分。

我国有关部门已经进行了大量工作。

例如：气象、资源等遥感卫星的发射，铱系列通信卫星的参与上天，世界气象组织1公里网数据库的承担，1∶100万地理基础数据库进入国际市场，国际海底光缆数字通讯网的铺设，香港、上海、汕头等信息港的规划，都跻身于国际市场，为促进“数字地球”作出了贡献。

同时，“中国信息高速公路”等基础设施的建设，为中国推进“数字地球”提供了通讯支撑条件。

我国自主开发的地理信息系统软
件已初见端倪，开始在国内市场占有相当份额，将为我国“数字地球”提供必要的软件支持条件。

我国“863计划”、“s863计划”、“攀登计划”、“火炬计划”等国家科技发展计划的需求和实施，将推动我国“数字地球”的概念创新和技术创新。

就技术而言，目前发射对地观测卫星已不再需要天文数字的巨额经费，仅需千万元到亿元投资即可发射小卫星系列。

由于我国传统数据传输网的包袱很小，可以不考虑原来的系统，而直接建成宽带通讯网络。

此外，若能本着“有所为，有所不为”的原则，按当年发展“两弹”的方式，统筹规划，保证投入，集中兵力，重点攻关，精品集成，将会明显缩短我国实现“数字地球”战略的发展进程。

数字地球战略与中国对策
面对“数字地球”的狂潮，中国的专家们认为，目前我们应该按照“数字地球”这一战略思想，以整体的视野思考和统筹我国地球信息资源的开发利用，制订迎接“数字化地球”战略挑战与机遇的国家对策，独立自主地建设和发展“数字地球”的中国战略。

其基本目标是，逐步地将我国960万平方公里陆地和近300万平方公里海域管辖范围内地表、地下和太空的多尺度、多层次的地球信息数字化。

建立起标准化、规范化的数字化的三维、动态空间数据库，建设覆盖全国的宽带高速图像图形传输网络，发展虚拟环境的空间分析功能和应用典型。

对于促进经济建设和保障国家安全，对于充分发挥对地观测卫星和数字通讯网络，都有深远的意义和显著的社会经济效益。

这是一项有着深远影响的艰巨、长期的基础性工作，将在维护国家主权和权益、
推进农业可持续发展、推动国家信息化建设、促进地球科学数据共享等方面发挥重要作用。

为此，我国科学家强烈呼吁：面临“数字地球”战略的机遇和挑战，应把建设“数字地球”战略作为我国的一项国家战略目标，以此统一我国地球信息资源数字化工作，推动国家信息化的建设与发展，积极慎重地制订针对“数字地球”的中国战略。

目前我们应该充分地认识“数字地球”多方位的战略意义，从我国利益和国家目标出发，推进“数字地球”的需求分析和中国战略规划，并采取有效措施，确保宏观上有序发展。

具体而言，专家们建议：在国家科教领导小组下成立一个国家级的“数字地球”工作委员会。

其任务是研究“数字地球”的中国发展战略、设计国家行为、制订相关政策、协调各项计划、推进示范工程、避免重复浪费和走弯路。

同时，委员会应由国家各地理信息专业部门的负责人和具有较高学术水平的科学家代表组成。

就像建设铁路和公路那样，加强我国国家空间信息基础设施（nsdi）的建设，以切实推动“数字地球”中国战略的实施。

专家们还建议，近期亟须抓好五项重点工作：
一、制定我国对地观测卫星的发射规划，发射小卫星系列解决地理空间信息源问题；
二、下决心实现通讯系统的“三网合一”；
三、加快地理空间基础数据库的建设，近期应尽快启动1∶5万比例尺基础地图的数字化工程，建立一批专题空间数据库，制定统一
的空间信息规范标准；
四、发挥北京地区地球科学、信息科学与空间科学相对集中的优势，继续努力加强我国地球信息科学创新基地和国家重点实验室的建设，提高应用基础研究水平、技术系统和自主开发的能力；
五、抓应用、促发展，大力普及地理信息系统（gis）的应用，发展国产软件系统，培育“数字地球”的用户市场。

畅所欲言
国家信息化与“数字地球”
数字地球是一巨大的信息工程，属国家行为和社会行为。

我国在建设中国“数字地球”过程中，必须统一规划，要遵循科学规律，循序渐进。

首先要在统一的基础上，按照标准化和规范化的要求，按行业和地区建立分布式的数据库和信息系统，通过interent相连结，进行互操作和互运算，实现数据和系统资源共享。

在建设中国“数字地球”过程中应遵循以下原则：既要考虑与国际接轨，又要以适合我国国情为主；既要考虑先进性，更要考虑它的实用性；要以应用来带动中国“数字地球”的建设。

“数字地球”提供的信息约占总信息量的80％，它是信息的主要成份。

因此，“数字地球”是国家信息化必不可少的组成部分，两者是密切相关的。

国际欧亚科学院院士承继成
北京大学遥感与地球信息系统研究所李琦
“数字地球”与地学知识创新
gis作为地学空间数据管理的重要性已得到地学研究领域的认可和重视，但是gis分析功能的不足，一直是制约gis广泛应用的“瓶颈”。

在gis数据库平台和它的基本空间分析功能的基础上，根据地学空间数据的特点，将机器学习算法引入gis，形成自动化、智能化的地学空间数据挖掘与知识发现的通用模型，对于增强地学数据处理能力和提高gis的应用水平都具有非常重要的意义。

武汉测绘科技大学李德仁教授最早关注到从gis数据库中发现知识的问题，提出从gis数据库可以发现包括几何信息、空间关系、几何性质与属性关系以及面向对象知识等多种知识。

他认为数据挖掘同时也使得gis的有限数据变成无限的知识。

地学空间数据挖掘与知识发现的分析方法和应用结果，对于建立在“数字地球”之上的地球信息机理研究具有重要的意义。

中国科学院资源与环境信息系统国家重点实验室张健挺
数字地球
“数字地球”与信息共享
“数字地球”在某种意义上可以理解为全球的数字化、信息化、计算机化，在网络技术的基础上，通过信息高速公路，实现区域和全球的信息共享。

要达到这一目标，还有漫长的路，需要解决一系列的观念和技术问题，其中信息标准化、信息共享和信息立法便是关键问题之一。

信息共享是我们的目的。

为实现共享，必须以统一标准为前提，并且以法律给予保证。

为了迎接“数字地球”这一全球数字化、信息化和网络化的挑战，我们在信息标准、信息共享和信息立法方面加强队伍建设，加深研究内容，加快研究速度，加速提供应用，以确保信息共享的实现，迎接21世纪信息社会的到来和“数字地球”的逐步实现。

国际欧亚科学院院士何建邦
“数字中国”必须由我们做
针对国家的目标，扎扎实实地干我们自己的事情。

我想能不能做两件事？
一、需要有一批高层次的人才，继续跟踪、推断国际上的动向，包括戈尔，看他下一步要做什么？然后根据国际上的动向和自己的国情，设计一个我们的“数字地球”模型、数据结构、平台等等，以便有朝一日，我们能与国际接轨。

二、这件事情必须做起来。

哪怕你做“数字中国”、“数字海南”、“数字山东”等等。

因为“数字中国”必须是由我们来做，美国人是做不了的。

最后谈一点，现在我们要把“数字地球”摆在适当的地位，不必“暴炒”，更不必把它无限扩展。

若想把所有的东西都装进“数字地球”里面，最后将很难运作。

最重要的是，还是靠我们自己创新。

中国科学院院士童庆禧
各抒已见
尽快启动“数字地球”建设
“数字地球”的建设是一项内容包括计算机科学、信息科学、地
球系统科学等多学科的重大课题，是走向信息时代不可缺少的重要标志。

作为搞计算机研究的专业人员，我认为“数字地球”比较全面地从系统理论和应用实践两个方面反映了需进行研究的课题，既探索“数字地球”的系统理论和方法，注重运用“数字地球”的建设，也符合我国信息产业的跨世纪目标，将有力地促进多领域交叉融合的新学科形成，以及软件产业和地球信息系统的发展。

鉴于此，建议我国尽快启动“数字地球”的建设。

中国工程院院士国防科技大学计算机学院教授陈火旺
推动产业更要分步实施
从产业部门来讲，我们一直认为，遥感、地理信息系统发展到今天，解决林业上的实际问题的能力还是太小。

我个人认为，“数字地球”的基本概念，还是过去一些技术的扩展或综合。

搞这个工作是非常重要的，也是有必要的。

现在各部门实际都在挖掘自己的数据。

如果“数字地球”能解决产业部门的问题，他们可能才愿意拿出来。

信息的精度问题非常重要。

比如说有些是靠一些科学项目建立起来的；鉴定会上说得很好，实际上经不起检验。

到真要上网、真要共享的时候，就会暴露问题。

所以这也是我国实际遇到的一个问题。

我们要支持建“数字地球”，但是要分步地实施，还要考虑相应的一些政策和对产业部门具体能起的作用，这样才能说动各产业部门的积极支持和我们国家在这方面的投入。

中国林科院资源信息所所长鞠洪波。