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。
Neil Gross在“地球将附上一层电子皮”一文中对传感器网作了如下的描述：“在下一世纪（即21世纪），行星地球将附上一层电子皮。它用互联网作为骨架来支持和传输各种感知。这张皮被缝合在一起，它由上百万个嵌入式电子测量器件组成，包括恒温计、压力计、污染检测仪、摄影机、麦克风、葡萄糖传感器、各种心电图机和脑电图机等等。它们将测量和监测城市和濒危物种；大气；舰船、公路和运输车队；人们的对话、身体乃至我们的梦境。”
[9]
我们认为智能传感器网应当具有以下功能特点：
（1）它是一个无处不在的、接触或非接触的、具有数据采集和通信功能的传感器网络；
（2）它具有一定的在线数据处理功能，以满足实时用户对数据加工、信息提取的实时要求；
（3）智能传感器网络应融入全球计算机信息网格，能根据用户需求的不同级别，合理地调配其资源，实现信息传输、智能控制和灵性服务]12[。
（二）物联网是工业化和信息化融合的产物
“物联网”的概念于1999年提出，最初的定义为“把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理”。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了物联网的概念。物联网的定义是：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。具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成物联网。
20世纪80年代，以计算机技术、通信技术为代表的现代信息技术已取得突破性进展，信息技术和信息产业已成为经济增长的主导，成为世界经济和社会发展的重要推动力量，信息化成为席卷全球的新浪潮，人类社会正在走向全新的信息经济时代]10[。而信息能力也已成为衡量国家综合国力和国际竞争力的重要标志，提高信息化水平是国家谋求发展的必经之路]11[。
中国早在1999年就提出来了，不过，当时不叫“物联网”而叫传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究和开发。与其它国家相比，我国的技术研发水平处于世界同一水平，具有同发优势和重大影响力。在国家大力推动工业化与信息化融合的大背景下，物联网是工业化乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口。新型工业化的本质就在于“以信息化带动工业化,以工业化促进信息化”。物联网实现了人与人、人与机器、机器与机器的互联互通。图9为当前物联网所采用的一般架构。
图9物联网的一般架构
国际电联曾预测，未来世界是无所不在的物联网世界，到2017年将有7万亿传感器为地球上的70亿人口提供服务。
（三）全IP网络架构的物联网
IP（Internet Protocol）规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。正是因为有了IP协议，因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。未来的网络将是全IP 网络，全IP能无缝集成各种接入方式，将宽带、移动因特网和现有的无线系统都集成到IP 层中，通过一种网络基础设施提供所有通信服务，并为运营商带来许多好处，如节省成本、增强网络的可扩展性和灵活性、提高网络运作效率、创造新的收入机会等等。
物联网通过射频识别（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。通过物联网人们可以对任何感兴趣的事物进行感知和操作。物联网由统一的编码系统、智能传感器网以及信息网络系统组成。智能传感器网是物联网的数据采集和事物监督系统。它利用各种仪器设备实现对静止或移动物体的自动识别，并进行数据交换。信息网络系统由本地网络和全球互联网组成，是实现信息管理、信息
流通的功能模块。信息网络系统是在全球互联网的基础上，通过SAVANT管理软件系统以及对象命名解析服务（ONS）和实体标记语言（PML）实现全球“实物互联”。
全IP网络架构的物联网集智能传感网、智能控制网、智能安全网的特性于一体，真正做到将识别、定位、跟踪、监控、管理等智能化，将数字地球“秀才不出门，能知天下事”提高到了“秀才不出门，能做天下事”（Do everything on Web）的新的高度。
要实现物联网就需要将所有需实现远程互操作的人和物直接联到互联网上来，从而引发新的经济生长点。引发的主要挑战是如何为智能传感网和智能控制网建立一个智能的安全网。在数字地球中主要抓的是信息安全，而在物联网中要解决的是物联网管理、控制和操作的安全。这要比单纯的信息安全有更大的难度，需要加以攻关解决。
三从数字地球到智慧地球
（一）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”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”（Smart Earth）这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。这一理念的主要内容是，把新一代的IT技术充分运用到各行各业之中，即要把传感器装备到我们生活中的各种物体当中，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。在智慧的地球上，我们将看到智慧的医疗、智慧的电网、智慧的油田、智慧的城市、智慧的企业等。
2009年8月7日，温家宝总理在中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察时指出，传感网是一个全新的技术领域，实现了物与物的互联而被称作“物联网”。当前，世界不少发达国家加大这方面投入，研究开发新技术，力图占据领先位置。2009年11月3日，温家宝总理发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话。温家宝强调，要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。目前，我国也将这项技术发展列入国家中长期科技发展规划。
“物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物，而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。物联网，将与水、电、气、路一样，成为地球上的一类新的基础设施。
（二）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“智慧的地球”。
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：
第一，“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，模糊识别等各种智能计算技术，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。
第二，“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将其传送到需要这些信息的用户。
第三，智慧地球与物理世界融为一体
在无线传感器网络当中，各节点内置有不同形式的传感器，用以测量热、红外、声纳、
雷达和地震波信号等，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多我们感兴趣的物质现象。传统的计算机网络以人为中心，而无线传感器网络则是以数据为中心。
第四，智慧地球能实现自主组网、自维护
一个无线传感器网络当中可能包括成百上千或者更多的传感节点，这些节点通过随机撒播等方式进行安置。对于由大量节点构成的传感网络而言，手工配置是不可行的。因此，网络需要具有自组织和自动重新配置能力。同时，单个节点或者局部几个节点由于环境改变等原因而失效时，网络拓扑应能随时间动态变化。因此，要求网络应具备维护动态路由的功能，才能保证网络不会因为节点出现故障而瘫痪。
四智慧地球的架构及其典型应用
（一）智慧地球架构
如图10所示，智慧地球可从以下四个层次来架构：
（1）物联网设备层：该层是智慧地球的神经末梢，包括传感器节点、射频标签、手机、个人电脑、PDA、家电、监控探头。
（2）基础网络支撑层：包括无线传感网、P2P网络、网格计算网、云计算网络，是泛在的融合的网络通信技术保障，体现出信息化和工业化的融合。
（3）基础设施网络层：Internet网、无线局域网、3G等移动通信网络。
（4）应用层：包括各类面向视频、音频、集群调度、数据采集的应用。
图10 智慧地球的架构图
（二）智慧地球典型应用
“智慧地球”的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。
除了在国防和国家安全的应用外，“智慧地球”在各行各业将会有着很广泛的应用，下面列举一些具体的典型应用。
（1）城市网格化管理与服务
“智慧的地球”可以更有效的实现城市网格化管理和服务。例如，武汉市有200多万个部件设施，800多万人，每年超过60万件事情，我们可以通过智能采集数据、智能分析，将这些部件设施、人口、事件进行有效的管理和服务。
（2）智能交通
智能交通系统通过对传统交通系统的变革，提升交通系统的信息化、智能化、集成化和网络化，智能采集交通信息、流量、噪音、路面、交通事故、天气、温度等，从而保障人、车、路与环境之间的相互交流，进而提高交通系统的效率、机动性、安全性、可达性、经济性，达到保护环境，降低能耗的作用。图11为基于智慧地球的智能交通。
图11基于智慧地球的智能交通
（3）数字家庭应用
如图12所示，不论我们在室内还是在户外，通过物联网和各种接入终端，可以让每个家庭都能感受到智慧地球的信息化成果。
图12 智慧地球的数字家庭应用
（4）智能医疗
基于智慧地球，提供远程诊断、培训、视频会议等视频服务，提供即时通信等短信服务，
可以实时使用医学研究资料库，可以实现电子病历、影像远程处理，如图13所示。
图13 智能医疗服务
五结论和展望
本文总结了数字地球被提出以来所取得的成就，围绕物联网这一新的基础设施，提出了从数字地球发展到智慧地球的必然趋势。作者认为，数字地球加上物联网就可走向智慧地球。智慧地球支持人与人、人与机器、机器与机器的参与和沟通，提供面向IP的灵性服务。作者设计了基于全IP架构的物联网的平台框架，尝试了基于智慧地球的相关行业的典型应用，并展望了从数字地球发展到智慧地球的美好前景。必须指出的是，要实现“智慧地球”，还需要我们认真解决智慧传感器网、智慧控制网和智慧安全网建设中的关键技术和非技术问题。
参考文献
[1] 李德仁，邵振峰.论新地理信息时代.中国科学F辑:信息科学,2009,39(6):579-5872
[2] 李德仁，沈欣.论智能化对地观测系统.测绘科学，2005,30(4):9-11
[3] 李德仁.论广义空间信息网格和狭义空间信息网格.遥感学报, 2005,9(5):513-519
[4] 孙小礼.数字地球与数字中国，科学学研究，2000，18（4）
[5] 冯筠，黄新宇.数字地球：知识经济时代的地球信息化载体，遥感技术与应用，1999，9.
[6] 杜友文，王建冬.信息化与工业化融合初探[J].新世纪图书馆，2009（1）.
[7] SONG Guangming. And GE Yunjian. IEEE 1451:A Survey on Smart Sensor Network
[8] Vincent Tao.The Smart Sensor Web:A Revolution Leap in Earth ObserVation Systen[N],
https://www.360docs.net/doc/5714780452.html,,GEO World,2003,9
[9] Neil Gross.The Earth will don an Electronic Skin,Buviness Week[N].1999,8. http://www.week/com/1999/99
35/636644024,htm
[10] M.Popa, A.S.Popa and C.Patitoiu. A Web Connected Smart Sensor. IEEE Univ.Prof, Dr.Ing, Olfa Kanoun.
Future Prospects for Smart Sensor Systems, 2009 6th International Multi-Conference on Systems,Signals and Devices.
[11] 任丰原，黄海宁，林闯.无线传感器网络.软件学报，2003，14(7)
[12] 李建中，高宏. 无线传感器网络的研究进展.计算机研究与发展，2008，45(1)
[13] Li D. et.al: On three-dimensional visualization of geospatial information: Graphic based or imagery baded?
智慧图书馆的概念
智慧图书馆的概念、特征以及功能 [摘要] 本文首先对智慧图书馆发展的概况进行了分析，其次在部分专家对智慧图书馆进行概念界定的基础上提出了自己的观点，即信息资源、人力资源、设备资源三个资源层面。然后，笔者又先后对智慧图书馆的特征及功能进行了简要的阐述。本文旨在厘清智慧图书馆的概念，为未来开发和部署真正意义上的智慧图书馆提供一定的策略指导。 [关键词]物联网; 智慧图书馆;智能手机 [分类号]G250 1 智慧图书馆发展概况 回顾图书馆的发展历程，我们大致可以将其分为这样几个先后发展阶段：以卡片目录形式存储的，馆藏建设重在藏的传统图书馆阶段；以机读目录记录存储信息的，以藏为主、藏用并举的自动化图书馆阶段；以元数据描述信息，以用为主、藏用并举的复合图书馆阶段；由基于资源到基于集成服务到基于用户的数字化图书馆阶段；基于普适计算的，以用户为中心，整合数字资源，提供主动的个性化信息服务的智能图书馆。 2006年5月中国图书馆学会高等学校图书馆分会围绕图书馆智能化管理、RFID在图书馆应用的可能性分析、对图书馆智能化管理和服务的思考等主题展开了研讨和交流，并明确指出：图书馆智能化管理和服务是以先进的智能技术为基础,将应用于电信、金融、门控、收费管理方面的实用智能化技术引入图书馆的管理和服务中。这些技术包括了智能卡技术、射频识别技术、计算机网络和数据库管理技术、通讯技术、设备集控技术、视音频监控技术、多媒体信息转换技术等多方面的技术。 目前，发达国家已经在智慧图书馆领域有所建树，位于美国纽约最豪华的麦迪逊大街和34街交叉口的纽约21世纪图书馆被称为本世纪的超前性电子图书馆，它在图书馆历史上代表着一种划时代的改革和概念的更新——高科技图书馆和信息库。在这个全新的图书馆里，看不到大量的目录和书架，而是犹如安放1台大型精密仪器的工作室，管理这一切的主角是各类电脑。图书馆主体部分是100多个新式电脑工作台，它们都通过本地和远程的终端与Internet连接，读者随时可以查询所需要的图书报刊、电子文献等各种信息资料，而且还可在全美和国际互联网上找寻所要的材料，包括文字、图片甚至声像多媒体的服务。读者可以携带手提电脑在此最大效率地获取信息，也可使用为每台电脑配备的激光打印机，将所需文献、图表、资料打印出来。同一时期，法国的弗朗索瓦·密特朗国家图书馆、日本电气公司(NEC)开发出的“电子图书馆”系统等，都在智慧图书馆领域里作出了有益地探索和积极地实践。 在我国较早涉猎智慧图书馆的是台湾的台北市图书馆。在94年7月，台北市立图书馆获财团法人家乐福文教基金会提供新开幕的内护垫五楼卖场约32坪空间无偿使用10年，由北市图运用RFID建造世界首创无人服务的智慧图书馆，接着于95年5月在捷运西门站地下街设立了第二座。于1996年12月正式开放的上海图书馆新馆是国内首家信息一体化服务的现代图书馆，在某些方面达到了智能化的程度。此外，深圳图书馆、深圳龙岗区图书馆、中国国家图书馆、首都图书馆、北京信息职业学院、上海陆家嘴图书馆、陕西省图书馆、湖北省图书馆、
数字地球的应用
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
数字城市、智能城市与智慧城市的区别
数字城市、智能城市与智慧城市的区别 ——WORD文档，下载后可编辑修改—— 最近国内城市规划界不停的在出现新名词，出现新概念，出现新思潮，发起新运动，各地都在编制各种各样的规划，或许你也听到过智慧城市、数字城市、智能城市、城市全域物联网规划等等，那么你了解多少呢,本文为你解惑一二: 1.什么是智慧城市, 智慧城市是信息化应用取得良好效益的知识型城市。 智慧城市的优点在于通俗，易于宣传，缺点是无法准确定义，因为“智慧”是人们早已熟悉的词汇，自会以自己的理解想象智慧城市，“智慧城市”只能是公众视角，不是信息工程学的精确定义。 智慧城市是宏观概念，它反映了社会对未来城市的知识化、信息化、高效益的一种愿望，着眼于城市发展整体的总效果。信息化是智慧城市的重要内容，社会对智慧城市的期望并不局限于信息化，社会要求城市具有整体发展的智慧。 2.什么是智能城市, 智能城市是智能技术充分应用的城市。 智能技术也是信息技术，只是强调的重点不同。智能技术强调的是软件资源，强调自动处理系统的贡献，智能技术有望成为信息技术应用的新热点。 信息化普及与计算机的性价比密切相关，IT昂贵时代许多人围着一台计算机转，IT廉价时代一人一台计算机，在IT超廉价时代将会有许多计算机围着人服务，智能服务的特点是对事不对人，展现为自动化服务。 在一对一信息服务的时代，应用的中心是个人化的信息服务，主要是系统向人提供信息，供人使用，在多对一IT智能服务时代，信息系统是代替人自动处理事
务，如智能电网、智能交通、智能环保都是自动化系统，系统经常在人无所察的情况下为居民提供服务。 程序是人处理事务方法的逻辑表述，这些程序在特定系统上运行形成了自动处理事务智能，理论上可以用居民日平均利用的程序条数反映城市的智能化程度，城市的智能 化程度越高，居民的生活工作越方便也越有效率。 3.什么是数字城市, 数字城市是城市相关的管理与服务信息实现充分计算机化的城市。 数字城市概念是在上世纪末提出的，其推动力来自空间地理系统技术的成熟。 今天数字城市概念已不再局限地理系统，而成为能够提供完善信息服务的城市，有完善的信息基础设施、完善的网络服务和包罗万象信息内容服务。 数字城市强调直接面向人的信息服务，用户端设备是PC、手机、平板电脑、电子书等附属于人的终端，系统提供信息供人使用。数字城市代表了以人为直接目标的信息服务理念。 数字城市是智慧城市的基础和重要组成部分，智慧城市规划首先要完善数字城市建设，信息化基础好的地区适宜增加城市智能系统工程建设。 4.中国特色的智慧城市 智能建设将成为信息化的新热点。IBM的智慧城市概念实际是智能城市的概念，“智慧城市”的概念是中国特色的概念，其中国特色表现在以下几方面: (1)国内并未对智能项目建设给予更多关注。国外“SmartCity”侧重于智能项目建设，侧重于按行业设计，中国的智慧城市实际上是“信息化建设更有效益的城市”，国内信息化发展与发达国家差一个周期;在观念上、技术上、经验上对建设城市智能系统缺乏足够的准备。
数字城市的各种服务
WCS服务 Catalog Service-Web（CSW）—是一种OGC标准，它能够支持地理空间数据集的发布和搜索。元数据服务。 包括网络地图（WMS）服务、网络瓦片地图（WMTS）服务、网络要素（WFS）服务、网络覆盖服务（WCS）服务和KML服务。 KML，是 Keyhole 标记语言（Keyhole Markup Language）的缩写，是一种采用 XML 语法与格式的语言，用于描述和保存地理信息（如点、线、图像、多边形和模型等），可以被 Google Earth 和 Google Maps 识别并显示。 三维地图服务支持WMTS、WMS服务，数据存取服务可实现数据操作、地理编码等，支持OGC的WFS、WCS规范。数据分析处理服务遵循OGC WPS规范。 WMS：Web地图服务（Web map service)利用具有地理空间位置信息的数据制作地图。其中将地图定义为地理数据可视的表现。这个规范定义了三个操作：GetCapabitities返回服务级元数据，它是对服务信息内容和要求参数的一种描述； GetMap返回一个地图影像，其地理空间参考和大小参数是明确定义了的；GetFeatureInfo（可选）返回显示在地图上的某些特殊要素的信息。 WMTS，切片地图Web服务（OpenGIS Web Map Tile Service）当前版本是1.0.0。WMTS标准定义了一些操作，这些操作允许用户访问切片地图。WMTS 可能是OGC首个支持RESTful访问的服务标准。 WMTS提供了一种采用预定义图块方法发布数字地图服务的标准化 解决方案。WMTS弥补了WMS不能提供分块地图的不足。WMS针对提供可定制地图的服务，是一个动态数据或用户定制地图（需结合SLD标准）的理想解决办法。WMTS牺牲了提供定制地图的灵活性，代之以通过提供静态数据（基础地图）来增强伸缩性，这些静态数据的范围框和比例尺被限定在各个图块内。这些固定的图块集使得对WMTS服务的实现可以使用一个仅简单返回已有文件的Web服务器即可，同时使得可以利用一些标准的诸如分布式缓存的网络机制实现伸缩性。 WMTS接口支持的三类资源 a) 一个服务元数据（ServiceMetadata）资源（面向过程架构风格下对GetCapabilities操作的响应）（服务器方必须实现）。ServiceMetadata资源描述指定服务器实现的能力和包含的信息。在面向过程的架构风格中该操
“智慧景区”建设
“智慧景区”建设规划 《国务院关于加快发展旅游业的意见》决定把“旅游业培育成国民经济的战略性支柱产业和人民群众更加满意的现代服务业”，为我国旅游业新一轮腾飞确定了方向。 经过30多年的改革开放，我国经济取得了突飞猛进的进步，人均GDP已经达到3000美元，进入了旅游业爆发性增长阶段。近年来，我国高速公路、高速铁路、民航等基础建设速度加快和社会公共服务体系不断完善，为旅游业新一轮的发展奠定了基础。在大力倡导健康旅游、文明旅游、绿色旅游的大背景下，如何把握新的机遇和迎接新的挑战成为我国旅游景区发展面临的新问题。基于以上认识，本文提出“智慧景区”的建设是我国旅游景区未来发展之路，是在新形势下我国旅游才的重大战略。 一、“智慧景区”的概念和内涵 2008年，IBM首次提出“智慧地球”概念，主要思想是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，即把感应器嵌入和装备到全球每个角落的电网、铁路、桥梁、隧道、公路等各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”，而后通过超级计算机和“云计算”将“物联网”整合起来，人类能以更加精细和动态的方式管理生产和生活，从而达到全球“智慧”状态，最终形成“互联网＋物联网＝智慧地球”。“智慧景区”是在“数字地球”向“智慧地球”转型这一重大背景的基础下，结合景区特性，运用人类最新文明成果，构建智慧网络，实现景区智能化发展；将最新管理理念同最新技术成果（尤其是物联网）高度集成，全面应用于景区管理，从而更有效地保护旅游资源，为游客提供更优质的服务，实现景区环境、社会和经济全面、协调、可持续发展。换言之，“智慧景区”是能对环境、社会、经济三大方面进行最透彻的感知、更广泛的互联互通和更科学的可视化管理的创新型景区管理系统。 “智慧景区”内涵丰富，主要包括以下方面： 1、通过物联网对景区地理事物、自然灾害、游客行为、社区居民、景区工作人员行迹和景区基础设施和服务设施进行全面、透彻、及时的感知； 2、对游客、社区居民、景区工作人员实现可视化管理；
数字城市与智慧城市的关系
从数字城市到智慧城市 1.“智慧城市”的概念来源 “智慧城市”的概念源自IBM公司2008年提出的“智慧地球”理念，其核心是“感知化”、“互联化”和“智能化”，是继“数字城市”和“智能城市”后，信息化城市的高级形态。是指借助物联网、传感网、云计算等技术，在环境、交通、医疗卫生、城市管理等诸多领域，构建城市发展的智慧环境，形成生活、产业发展、社会管理的新模式和新的城市形态，以一种更智慧的方式运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续的成长。 具体来说，“智慧城市”就是让城市变得越来越“聪明”，比如高速公路的ETC通道，驾车上下高速路，根本不用在收费站前排队，也没有收费员，连车都不用停，经过路口的时候通过智能系统就自动缴了费，这就是“智慧城市”的成功应用案例——“智慧交通”。 “智慧城市”的实现，离不开两项IT技术的支撑：云计算和物联网。 北京邮电大学校长方滨兴院士：“智慧城市离不开‘云’计算的支持，终端的计算和存储能力十分有限，云计算平台可以成为智慧城市的‘大脑’，实现对海量数据的存储与计算。” “云计算”概念由Google提出，是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经计算分析之后将处理结果回传给用户。通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大的网络服务。
“物联网”是在“互联网”的基础上提出的，指将其互联网的用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。 “物联网”被定义为：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相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。 2.数字城市与智慧城市 李德仁院士曾形象的将“智慧城市”描述为：智慧城市=数字城市+物联网。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”。物联网将与水、电、气、路一样，成为地球上的一类新的基础设施。世界将继续“缩小”、“扁平化”和“智慧”，我们正在迈入智慧时代。数字地球把遥感技术、地理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。而我们将数字地球与物联网结合起来，就可以实现智慧的地球。当今世界，数字地球正向智慧地球转型，智慧城市应运而生。 数字城市是城市地理信息和其他城市信息相结合、并存储在计算机网络上的、能供用户访问的一个将各个城市和城市外的空间连在一起的虚拟空间，是数字地球的重要组成部分，是赛博空间的一个子集。数字城市为城市规划、智能化交通、网格化管理和服务、基于位置的服务、城市安全应急响应等创造了条件，是信息时代城市和谐发展的重要手段。数字城市为用户提供了各种各样的信息，使其有身临其境的感觉。建设数字城市是城市信息化的系统工程。 智慧城市是城市全面数字化基础之上建立的可视化和可量测的智能化城市管理和运营，包括城市的信息、数据基础设施以及在此基础上建立网络化的城市
高中地理必修3优质教学设计1：1.2.2 地理信息系统(GIS) 地理信息技术与数字地球教案
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
数字城市的概念
收藏283108 数字城市编辑 “数字城市”（英文：digital city）[1] 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。[2] 中文名数字城市 外文名digital city 基础计算机技术、多媒体技术和大规 纽带宽带网络 技术遥感、全球定位系统 目录 1定义 2基本概念 ?定位 ?目标 ?基础 ?关键环节 ?层次 3关键技术 ?体系结构 ?宽带网络 ?海量存贮 ?联邦数据库 ?数据共享与互操作 ?可视化与虚拟现实 ?超链接技术 4建设内容 ?城市设施的数字化 ?城市网络化 ?城市的智能化 ?公众服务平台建设 5专家观点 6未来发展 1定义 编辑 数字城市概念[3] “数字城市”系统是一个人地（地理环境）关系系统，它体现人与人、地与地、人与地相互作用和相互关系，系统有政府、企业、市民、地理环境等，既相对独立又密切相关的子系统构成。政府管理、企业的商业活动、市民的生产生活无不体现出城市的这种人地关系。CUDI 国际城市发展研究院认为城市的信息化实质上是城市人地关系系统的数字化，它体现"人"的主导地位，通过城市信息化更好地把握城市系统的运动状态和规律，对城市人地关系进行调控，实现系统优化，使城市成为有利于人类生存与可持续发展的空间。城市信息化过程表
现为地球表面测绘与统计的信息化（数字调查与地图），政府管理与决策的信息化（数字政府），企业管理、决策与服务的信息化（数字企业），市民生活的信息化（数字城市生活），以上四个信息化进程即数字城市。 介绍 数字城市是指利用空间信息构筑虚拟平台，将包括城市自然资源、社会资源、基础设施、人文、经济等有关的城市信息，以数字形式获取并加载上去，从而为政府和社会各方面提供广泛的服务。数字城市能实现对城市信息的综合分析和有效利用，通过先进的信息化手段支撑城市的规划、建设、运营、管理及应急，能有效提升政府管理和服务水平，提高城市管理效率、节约资源，促进城市可持续发展。[4] 由于人类生活和生产的信息有80%与空间位置有关，因此数字城市是构筑和运行在空间信息平台的基础上。某种意义上说，空间信息平台是数字城市建设过程中的基础设施建设，数字城市的各种高端应用都需要通过空间信息平台实现，并受空间信息平台的建设情况制约，空间信息平台与数字城市的关系就如同道路、桥梁与实体城市的关系。 历史发展 美国副总统戈尔于1998年1月21日提出了数字地球的概念之后，中国学者特别是地学界的专家认识到“数字地球”战略将是推动我国信息化建设和社会经济、资源环境可持续发展的重要武器，并于1999年11月29日至12月2日在北京召开了首届国际“数字地球”大会。从这之后，与“数字地球”相关相似的概念层出不穷。“数字中国”、“数字省”、“数字城市”、“数字化行业”、“数字化社区”等名词充斥报端和杂志，成了当前最热门的话题之一。甚至许多省、市把它作为“十五”经济技术发展的一个重要战略来抓。国家测绘局在2000年全国局长干部会议上明确提出，测绘局系统今后一个时期的主要任务是构建“数字中国”的基础框架；海南、湖南、山西、福建等省都已正式立项启动"数字海南"、"数字湖南"、"数字山西"、"数字福建"工程，其他省区的立项也在紧锣密鼓地筹划之中，而数字城市的立项更是如火如荼。 据报道：2000年5月13日，中国近百名市长与百名IT精英企业聚首"二十一世纪数字城市论坛"，共商推动中国城市数字化进程大计。 中国建设部部长俞正声在论坛开幕致辞时指出，所谓"数字城市"与"园林城市"、"生态城市"一样，是对城市发展方向的一种描述，是指数字技术、信息技术、网络技术要渗透到城市生活的各个方面。建设数字城市能够制止猖獗的违法建筑，并避免制约工程招标和房地产建设中的大量弊端。 科技部官员认为，"数字城市"符合中国目前工业化和信息化并行的经济生活现状，在中国城市现代化建设中具有重要意义。他透露，目前正在制订中的"十五"有关科技攻关计划和规划中，城市的规划、建设和管理，数字化城市工程将是其中的一项重要内容。 中国信息产业部信息化推进司司长宋玲说，实现城市信息化是中国城市融入全球化浪潮的首要和必要条件。中国现已制定了一套衡量信息化水平的比较体系。经过国务院信息化领导小组讨论通过将会发布。 建设部、科技部等部委"十五"期间将启动"数字化城市示范工程项目"，国家准备在"十五"期间共计投入5亿元人民币（地方和企业配套投入40亿人民币），建立5-10个市级综合应用和20-30个城市行业应用的城市数字化示范项目；30-40个社区和企业的数字化示范项目；2-3个跨省市的行业应用以及20-30个数据处理与系统集成的高技术企业。 与前两年仅仅炒作"数字地球"的概念不同，"数字省"、"数字城市"则开始进入到实质性的启动阶段。为了积极有效地推进中国"数字地球"战略的发展，本文以"数字城市"为核心讨论有关的基本概念及实现策略，与之相关的"数字省"、"数字化行业"、"数字化社区"也可以此为参考。
从数字地球到智慧地球
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。
数字地球的概念与应用
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
智慧城市概念及国内智慧城市分类
智慧城市背景介绍 一、智慧城市概念 1、智慧城市的定义 智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、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响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。 智慧城市是以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等网络组合为基础，以智慧技术高度集成、智慧产业高端发展、智慧服务高效便民为主要特征的城市发展新模式。智慧化是继工业化、电气化、信息化之后，世界科技革命又一次新的突破。利用智慧技术，建设智慧城市，是当今世界城市发展的趋势和特征。 “智慧城市”的理念就是把城市本身看成一个生态系统，城市中的市民、交通、能源、商业、通信、水资源构成了一个个的子系统。这些子系统形成一个普遍联系、相互促进、彼此影响的整体。在过去的城市发展过程中，由于科技力量的不足，这些子系统之间的关系无法为城市发展提供整合的信息支持。而在未来，借助新一代的物联网、云计算、决策分析优化等信息技术，通过感知化、物联化、智能化的方式，可以将城市中的物理基础设施、信息基础设施、社会基础设施和商业基础设施连接起来，成为新一代的智慧化基础设施，使城市中各领域、各子系统之间的关系
显现出来，就好像给城市装上网络神经系统，使之成为可以指挥决策、实时反应、协调运作的“系统之系统”。智慧的城市意味着在城市不同部门和系统之间实现信息共享和协同作业，更合理的利用资源、做出最好的城市发展和管理决策、及时预测和应对突发事件和灾害。 2、智慧城市总体目标 以科学发展观为指导，充分发挥城市智慧型产业优势，集成先进技术，推进信息网络综合化、宽带化、物联化、智能化，加快智慧型商务、文化教育、医药卫生、城市建设管理、城市交通、环境监控、公共服务、居家生活等领域建设，全面提高资源利用效率、城市管理水平和市民生活质量，努力改变传统落后的生产方式和生活方式。经过若干年的努力，将城市建成为一个基础设施先进、信息网络通畅、科技应用普及、生产生活便捷、城市管理高效、公共服务完备、生态环境优美、惠及全体市民的智慧城市。 3、智慧城市特征 （1）全面感测：遍布各处的传感器和智能设备组成“物联网”，对城市运行的核心系统进行测量、监控和分析； （2）充分整合：“物联网”与互联网系统完全连接和融合，将数据整合为城市核心系统的运行全图，提供智慧的基础设施； （3）激励创新：鼓励政府、企业和个人在智慧基础设施之上进行科技和业务的创新应用，为城市提供源源不断的发展动力；
谈谈你对数字地球的认识
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
GIS复习思考题(精).doc
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？
论智慧景区建设--以九寨沟为例
论“智慧景区”建设 ——以九寨沟景区为例 (章小平，邓贵平) 摘要：“智慧景区”建设是在“数字地球”向“智慧地球”转型这一重大背景下提出来的，是新形势下旅游景区发展的重大战略选择，是实现旅游景区可持续发展的必由之路，是当前建设“美丽中国”的重要内容。文章首先回顾了智慧思想的演变历程，然后在阐述“智慧景区”概念和主要特征的基础上探讨了“智慧景区”建设的主要内容，最后以九寨沟景区为例进行实证研究。 关键词：智慧；智慧景区；物联网；信息化建设；九寨沟 1.引言 2009年，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”(Smart Earth)这一概念，建议奥巴马新政府投资新一代的智慧基础设施。这一理念的主要内容是把新一代IT技术充分运用到各行各业中，即把传感器（射频传感器、位置传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、湿敏传感器、气敏传感器、生物传感器等）嵌入和装备到全球每个角落的电网、铁路、桥梁、隧道、公路等各种物体中，并且普遍连接，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有机整合。在此基础上，人类能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[1]。 伴随着“数字地球”向“智慧地球”转型，“智慧景区”也孕育而生。2010年1月，章小平等在中国旅游报发表《“智慧景区”建设浅探》，首次提出“智慧景区”建设理念，他们认为“智慧景区”是能对环境、社会、经济三大方面进行最透彻的感知、更广泛的互联互通和更科学的可视化管理的创新型景区管理系统，并从信息化建设、学习型组织创建、业务流程优化、战略联盟、危机管理等五方面探讨了“智慧景区”建设路径[2]。后来，他们又以九寨沟景区为实证对象，进一步探索了“智慧景区”建设的理论基础和技术支撑，以及建设时需注意的事项[3,4,5]。随着“智慧景区”建设的不断推进，“智慧景区”逐渐成为学者探讨的热点问题，如邵振峰等(2010)讨论了“基于物联网的九寨沟智慧景区管理”问题[6]，党安荣等(2011)对“智慧景区”的内涵和总体框架进行了研究[7]，邓贵平等(2011)讨论了视频巡航技术在“智慧九寨”建设中的运用[8]，常少辉等(2011)设计了基于物联网的智慧颐和园信息基础设施方案[9]，梁焱(2011)设计了基于云计算的智慧黄山景区数据基础设施规划方案[10]，左齐等(2011)设计了基于模式识别的智慧青城山-都江堰景区安全防范系统[11]，宋磊等(2011)设计了基于3D-GIS的智慧泰山景区信息集成平台[12]，彭霞等(2011)还探讨了智慧
数字城市与智慧城市的相互关系
数字城市与智慧城市的相互关系 简单的说，数字城市、无线城市和智慧城市可以认为是智慧城市经历的三个阶段，第一阶段是数字城市，即城市的数字化阶段，实现了信息的数字化转换；第二阶段是无线城市，即城市的网络化阶段，实现了城市的信息共享；第三个阶段进入智慧城市，即城市的智能化阶段，依托于前两个阶段最终实现了智慧应用的展现，详细说明如下： 一、数字城市、智慧城市概念 数字城市概念是在上世纪末提出的，是指应用计算机、互联网、多媒体等技术将城市地理信息和城市其他信息相结合，数字化并存储于计算机网络上所形成的城市虚拟空间。 智慧城市的概念源自IBM公司2008年提出的“智慧地球”理念，是指以移动互联网、云计算、物联网等新一代信息技术为支撑，以宽带泛在互联网络和数据中心等基础设施为基础，以知识社会的创新和智能融合应用为主要内容的城市发展高级形态。其核心是“感知化”、“互联化”和“智能化”。智慧城市是继“数字城市”和“智能城市”后，信息化城市的高级形态。 二、数字城市、智慧城市的联系 数字城市是智慧城市的基础和重要组成部分。智慧城市是数字城市与物联网相结合的产物。智慧城市的理念是把传
感器装备到城市生活中的各种物体中形成物联网，并通过超级计算机和云计算等技术实现物联网的整合，从而实现数字城市与城市各相关系统的有效整合。通过智慧城市，最终实现城市的智慧管理及服务。 三、数字城市、智慧城市的区别 （1）采用技术有所不同 数字城市采用了计算机、互联网、多媒体等相关技术。智慧城市在原有技术之上，融入云计算、物联网、移动互联网、大数据、人工智能、知识管理、社交网络等新兴技术。 （2）依托网络有所不同 数字城市基于互联网形成初步的业务协同，智慧城市则更注重通过泛在网络、移动技术实现无所不在的互联和随时随地随身的智能融合服务。 （3）参与建设力量有所不同 数字城市致力于政府通过信息化手段实现城市运行与发展各方面功能，提高城市运行效率。智慧城市则更强调通过政府、市场、社会各方力量的参与，最终实现城市公共价值塑造和独特价值创造。 （4）协同效果有所差异 数字城市通过城市各行业的信息化提高了各行业管理效率和服务质量。智慧城市则更强调从行业分割、相对封闭的信息化架构迈向作为复杂巨系统的开放、整合、协同的城