数字地球第九章
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数字地球
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致关重要的。 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。
行业概况
数字地球的提出是全球信息化的必然产物，它的一项长期的战略目标，需要经过全人类的共同努力才能实现。 同时，数字地球的建设与发展将加快全球信息化的步伐，在很大程度上改变人们的生活方式，并创造出巨大的社 会财富，为人类社会的发展作出巨大贡献。
简介
数字地球
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、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、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，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。
数字地球在Internet流量爆发性增长的驱动下，远程通信载体已经尝试使用10G/S的络，而每秒1015byte的 因特正在研究中。相信在21世纪将会有更加优秀的宽带高速供人们使用。
行业概况
数字地球的提出是全球信息化的必然产物，它的一项长期的战略目标，需要经过全人类的共同努力才能实现。 同时，数字地球的建设与发展将加快全球信息化的步伐，在很大程度上改变人们的生活方式，并创造出巨大的社 会财富，为人类社会的发展作出巨大贡献。
简介
数字地球
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、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、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，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。
数字地球在Internet流量爆发性增长的驱动下，远程通信载体已经尝试使用10G/S的络，而每秒1015byte的 因特正在研究中。相信在21世纪将会有更加优秀的宽带高速供人们使用。
地理信息系统 第九章
WebGIS的网络模式
GIS(地理信息系统)建设首先是网络建设，网 络在整个GIS项目中处于至关重要的地位。 GIS应用与常规事务处理有很大不同，突出 表现在巨大的数据量、复杂的处理方式、 空间的分布性，以及对安全容错机制的要 求上 ，网络设计必须满足：
WebGIS的网络模式
网络性能高，传输速率快 GIS处理对象以图形图像为主，数据量大，非常规 类型。当用户较多时，网络传输繁重，容易造成 网络阻塞，因而要求有足够带宽和灵活的传送技 术。 Client/Server、Intranet结构 分布式数据处理GIS系统是一个有机组合的群体， 通过网络将地理上分散、具有自治功能的多个计 算机系统互联，实现信息交换、资源共享和协同 工作。支持空间分布性、联机事务处理、多用户 并发操作，是GIS网络基本特征。
属性
C o m G IS 控 件 （ A c tiv e X 服 务 器 ）
方法
集成开发环境 （ A c tiv e X 容 器 ） 与 其 他 COM 组 件
事件
数字地球
数字地球这一科学畅想是由美国副总统戈尔 提出的。他于1998年1月3日在美国加利福 尼亚科学中心发表了《数字地球：认识21 世纪的星球的方式》的讲演。他认为，应 构建一个数字地球，为信息高速公路提供 一种重要的信息“货源”。 数字地球并非一个孤立的科技项目或技术目 标，而是一项整体性的、导向性的战略思 想。
使分布式的多数据源的数据管理和合成更 易于实现。 平台独立性。 操作时，与服务器类型和操 作系统无关，与GIS软件无关。 大规模降低系统成本和减少重复劳动。客 户端不需要配备昂贵的专业GIS软件 ，数据 得到共享。 操作简单。
组件式GIS （ComGIS）
GIS技术的发展，在软件模式上经历了功能模块、 包式软件、核心式软件，从而发展到ComGIS和 WebGIS的过程。 组件式软件是新一代GIS的重要基础, ComGIS是面 向对象技术和组件式软件在GIS软件开发中的应 用。 COM是组件式对象模型(Component Object Model) 的英文缩写，是OLE(Object Linking & Embedding)和ActiveX共同的基础。COM不是一 种面向对象的语言，而是一种二进制标准。COM 所建立的是一个软件模块与另一个软件模块之间 的链接，当这种链接建立之后，模块之间就可以 通过称之为“接口”的机制来进行通信 。
《走进“数字地球”》 学习任务单
《走进“数字地球”》学习任务单一、学习目标1、了解“数字地球”的概念和基本构成要素。
2、认识“数字地球”在各个领域的应用和重要作用。
3、掌握获取和分析“数字地球”相关信息的基本方法和技能。
二、学习内容（一）什么是数字地球“数字地球”是一个将地球信息数字化，并通过计算机技术和网络进行整合、管理和展示的系统。
它融合了地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、遥感技术（RS）等多种技术手段，将地球上的各种自然和人文信息以数字化的形式呈现出来。
（二）数字地球的构成要素1、数据包括地形、地貌、气候、土壤、植被、水文等自然数据，以及人口、经济、社会、文化等人文数据。
2、技术如卫星遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术、虚拟现实技术、网络技术等。
3、平台提供数据存储、管理、分析和展示的软硬件环境。
（三）数字地球的应用领域1、资源管理帮助我们更好地了解和管理自然资源，如矿产资源、水资源、森林资源等。
2、环境保护监测环境变化，预测自然灾害，为环境保护和灾害预防提供决策支持。
3、城市规划为城市的规划和建设提供精确的地理信息和分析工具，优化城市布局。
4、农业生产精准农业，提高农业生产效率和质量。
5、交通运输优化交通路线规划，提高交通运输效率。
（四）获取和分析数字地球信息的方法1、使用专业的地理信息系统软件如 ArcGIS、SuperMap 等。
2、利用在线地图服务如百度地图、高德地图等。
3、学习数据分析和处理的相关知识掌握数据筛选、统计分析、空间分析等方法。
三、学习资源1、相关书籍《数字地球导论》《地理信息系统原理与应用》等。
2、在线课程在各大在线教育平台上搜索“数字地球”相关课程。
3、学术论文通过知网、万方等数据库获取最新的研究成果。
四、学习活动1、观看相关视频观看介绍“数字地球”的科普视频，加深对概念的理解。
2、案例分析选择一个具体的应用案例，如城市规划中的数字地球应用，分析其实现过程和效果。
3、小组讨论组织小组讨论，分享对“数字地球”的认识和看法，共同解决学习中遇到的问题。
中图版高中地理必修三3.4《数字地球》
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。
1、数字地球的基本定义
把地球上每一个确定点（点的范 围因需要可大可小）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，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， 这就是数字地球(digital earth)。
2、数字地球的重要信息源 ——高分辨率卫星影像
3、数字地球的信息呈现方式 ——虚拟现实技术（最大特征）
谈谈你对 数字地球的 认识？
看图整理， 说说数字地球 从应用到采集 的全过程。
你觉得现在全球 完成了对数字地 球的建设了吗？ 为什么？
三、数字地球应用前景
小组合作探究
分为6组，每组先确定自己的社会角色， 如政府官员、科学家、学生、士兵、农民、 司机等……然后从他们的角度想像和描述自 己未来的生活和工作如何利用“数字地球”。
3.4 数字地球（知识小结）
一、数字地球概论
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数字化手段统一处理地球问题②最大限度地利用信息资源
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
要求：每组设一个组长统计发言次数，最后 请组长指定组内发言次数最少的同学代表本 组做班内总结发言，最后并评出“预言家” 组和“最佳协作”组。
三、数字地球的应用前景（汇报小结）
☆要求：一组同学总结时，其他组同学认真听，归纳他的 发言涉及了社会生活的哪些方面，评出“最佳聆听”组
1、数字地球的基本定义
把地球上每一个确定点（点的范 围因需要可大可小）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，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， 这就是数字地球(digital earth)。
2、数字地球的重要信息源 ——高分辨率卫星影像
3、数字地球的信息呈现方式 ——虚拟现实技术（最大特征）
谈谈你对 数字地球的 认识？
看图整理， 说说数字地球 从应用到采集 的全过程。
你觉得现在全球 完成了对数字地 球的建设了吗？ 为什么？
三、数字地球应用前景
小组合作探究
分为6组，每组先确定自己的社会角色， 如政府官员、科学家、学生、士兵、农民、 司机等……然后从他们的角度想像和描述自 己未来的生活和工作如何利用“数字地球”。
3.4 数字地球（知识小结）
一、数字地球概论
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数字化手段统一处理地球问题②最大限度地利用信息资源
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
要求：每组设一个组长统计发言次数，最后 请组长指定组内发言次数最少的同学代表本 组做班内总结发言，最后并评出“预言家” 组和“最佳协作”组。
三、数字地球的应用前景（汇报小结）
☆要求：一组同学总结时，其他组同学认真听，归纳他的 发言涉及了社会生活的哪些方面，评出“最佳聆听”组
GIS复习思考题
GIS复习思考题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、GIS的基本构成有哪些？各部分的主要作⽤？6、GIS的基本功能有哪些？并简要说明。
7、GIS主要应⽤在哪些⽅⾯？8、GIS的发展主要经历了哪4个阶段？各有何主要特点？第⼆章空间信息基础1、GIS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、拓扑关系中有哪⼏种基本的拓扑关系？其基本含义是什么？在GIS中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、叙述由⽮量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本⽅法。
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、四叉树编码的基本思想是什么？12、⽮量数据的获取⽅式有哪些？13、DIME编码什么？有何特点？14、⽮量数据结构有何优点？15、栅格数据结构有何优点？第四章空间数据库1、数据库系统包括哪⼏部分，各部分的主要作⽤是什么？2、数据库有何主要特点？3、数据库的系统结构有哪⼏个层次？4、数据库管理系统有什么主要功能？5、数据库管理系统程序由哪⼏部分组成？6、什么是数据库的数据模型？什么是传统的数据模型？7、传统的数据模型有何特点？8、解释：数据库、空间数据库、客体、对象、类、超类、⼦类、消息9、传统数据库系统的数据模型有哪些，各有什么优缺点？10、⾯向对象的数据模型有何优点？11、⾯向对象的数据模型的实现⽅法主要有哪些？12、地理信息系统数据库有什么主要特点？13、地理信息系统数据库有哪⼏种主要管理⽅法，各有何特点？14、什么是数据模型？数据库技术中采⽤的数据模型有哪些？15、地理信息系统空间数据库的组织⽅式主要采⽤哪些数据模型？第五章空间数据采集与处理1、空间数据采集⽅法有哪些？它们分别适合采集什么样的数据？2、说说在数字化中属性数据采集的原则和⽅法？3、为什么要对数字化地图进⾏编辑与处理后才能⼊GIS数据库？4、GIS数据精度可以从哪⼏个⽅⾯进⾏评价？并解释。
(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
第九章 GIS新技术及其应用2010
时间分辨率指重访周期的长短，目前一般对地 观测卫星为15~25天的重访周期。通过发射合 理分布的卫星星座可以3~5天观测地球一次。 高分辨率卫星遥感图像在下一世纪将可以 优于1米的空间分辨率，每隔3~5天为人类提 供反映地表动态变化的详实数据，从而实现秀 才不出门，能观天下事的理想。
3、空间信息技术与空间数据基础设施
另一方面，为了在海量数据中迅速找到需要的 数据，元数据（metadata）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。
5、科学计算
地球是一个复杂的巨系统，地球上发生的许多事件， 变化和过程又十分复杂而呈非线性特征，时间和空间 的跨度变化大小不等，差别很大，只有利用高速计算 机，我们在21世纪，才有能力来模拟一些不能观测到 的现象。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。
6、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，使用“用户界面”的开窗放大数 字图像；随着分辨率的不断提高，他看见了大陆，然 后是乡村、城市，最后是私人住房、商店、树木和其 它天然和人造景观；当他对商品感兴趣时，可以进入 商店内，欣赏商场内的衣服，并可根据自己的体型， 构造虚拟自己试穿衣服。
虚拟现实技术为人类观察自然，欣赏景观，了 解实体提供了身临其境的感觉。最近几年，虚 拟现实技术发展很快。虚拟现实造型语言 （VRML）是一种面向Web、面向对象的三维 造型语言，而且它是一种解释性语言。它不仅 支持数据和过程的三维表示，而且能使用户走 进视听效果逼真的虚拟世界，从而实现数字地 球的表示以及通过数字地球实现对各种地球现 象的研究和人们的日常应用。
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。
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9-2 数 字 农 业
数字农业主要包括： 1．基础数据库建设(数字化) (1)基础地理数据：主要包括1：5千～1：1万数字地形 数据、自然水系、人工灌溉系统、道路、村庄、农业机 械站、仓库，及土地利用与土地覆盖等状况数据。 (2)土地与土壤数据：主要包括以10米×10米即100平 方米单位的土壤厚度、土壤成分与质地、土壤肥力(氮、 磷、钾及有机养份的含量)，以及每年施肥的种类与数量 等数据。 (3)气候要素数据：历年以周为单位的平均温度、降水 量、风向、风速、空间温度、冰雹、最高温度、最低温 度，以及其他农业气候要素的数据。 (4)历年的农作物病、虫害资料以及防治措施与效果数 据。 (5)历年(五年来)种植农作物的种类、管理方法，以及 其产量记录数据。 (6)历年(五年来)农业管理措施及其效果评估，包括灌 溉，施展中耕等。
9-3 数 字 交 通
90年代初，美国、西欧及日本就开始发展智能交通 系统(Intelligent Transportation System，ITS)。 ITS是将 现代信息技术，包括传感与传输技术、电子控制技术及 计算机处理技术等有效地集成，运用于交通管理系统， 实现实时、准确、高效的管理。该系统将交通工具、驾 驶员和道路、航线及其相关服务部门相互连结形成整体， 实现智能化管理。据美国估算，实行ITS 管理后将产生 35％的经济效益。 ITS主要由6个支系统组成：高级交通管理系统、高 级运行信息系统、高级车辆控制系统、商业车辆运行系 统、车辆自动定位系统，以及车辆自动识别系统，还可 分为29个服务支系统共同组成对道路和街道的监测。 ITS是由遥感、遥测、遥控、全球定位系统、地理信 息系统及现代通信信息技术，包括Internet-web技术及无 线通信技术，如卫星通信技术、仿真与虚拟技术组成。 可辅助交通线路规划，进行交通管理，实现全数字化交 通信息的实时发布、存贮与检索，为交通实时管理、自 动及智能导航、客货运输调度提供有效的技术支持。
第 九 章 数 字 地 球 应 用
“数字地球”不是一个孤立的项目，而是一项整体 性的、导向性的国家战略目标。我们要克服资源和资金 以及灾害频繁带来的困难，要发展经济，要造就更多的 就业机会，因此我们要发展高科技，而数字地球技术系 统给地发展“中国数字地球”，即有中国特 色的数字地球，这是实现“跨越”的基础。 数字地球是实现“国家信息化”的主要手段，是信 息社会建设的主要方面，要以数字地球带动地球科学、 信息科学及其相关产业的发展，要把推动我国社会经济 发展作为主要目标。 中国数字地球是以整个地球、整个数字地球的技术系 统作为研究对象。所谓整个地球是指地球的任何一个部 位的、感兴趣的重点地区，实际上并不是全球。整个数 字地球的技术系统是指要掌握全球研究的技术能力。一 旦需要时，我们具有对地球上任何一个地方进行研究的 能力，重点是了解技术发展水平与趋势。
第 九 章 数 字 地 球 应 用
第一节 第二节 第三节 第四节
数字中国 数字农业 数字交通 数字长江
第五节
第六节
数字海洋
数字城市
9-1 数 字 中 国
数字中国是指数字化的中国，或信息化的中国， 即以整个中国作为对象的数字地球技术系统实践， 或虚拟中国。 数字中国是一巨大的信息工程，属国家行为和社 会行为，不是一朝一夕就能建成的，需要政府、部 门、学校、科研部门共同协作完成。因此，在建设 “数字中国”的过程中，必须统一规划，有计划、 有步骤地进行，必须通过试点，取得经验后，逐步 推广，要遵循科学规律，顺序前进。在制订数字中 国研究的框架时，应遵循以下原则： 数字中国必须与“国家信息化”和“国民经济信 息化”的方针相协调，必须把它作为信息社会建设 的组成部份。 数字中国既要与国际相接轨，又要有中国特色， 又要有所自立创新。要与中国当前社会需求与未来 发展相结合，要以自主创新为优先。
数字中国
9-1 数 字 中 国
(1)国家信息基础设施(NII)，信息高速公路建 设。 宽带光纤网和卫星宽带网建设。 我国的“三金工程” 金关、金卡、金税系列 应用系统工程和“八纵八横”主要光缆词建设相 协调。 实现电话网、有线电视网与Internet三网相连。 充分利用和改造已有的通信息设施，包括邮电 网、教育部网与中国科学院网等。 建立金桥网“信息中速国道”，将以光纤、卫 星、微波、程控、无线移动等多种通信方式，形 成天地一体的网络结构，与邮电系统中国公用分 组交换数据网(China PAC)、中国公用数字数据网 (China DDN)和公用电话网(PSIN)互联互通、互 为备用；与金融网及其他信息数据专用网互联互
9-2 数 字 农 业
4．遥控系统建设(网络化、智能化) (1)农业机械遥控系统：在GIS与GPS的协助下，特地 为农业耕作目的服务的农业机械遥控系统，按编制好的 规定程序进行操作，以完成各种农业活动，包括翻耕、 播种、施肥、收割、烤干和人库的全部任务。 (2)农业自动灌溉、喷药遥控系统：农田的喷灌和滴灌 系统都是自动化、智能化的。根据土壤湿度及农作物生 长不同阶段的需求情况进行自动灌溉，所需水量也是自 动控制的。 5．农业调控与指挥系统(网络化、智能化) (1)农业辅助决策补充：包括根据土地、土壤、气候状 况的分析结果，提出农作物品种的选择、肥料的选择与 配方、农药的选择与配方，确保土壤不污染的措施选择 等。 (2)农业调控系统：根据辅助决策方案，最后由农业技 术人作出决策，在自动调控系统的协助下完成各种农业 操作过程。
第 九 章 数 字 地 球 应 用
对于地球科学来说，数字地球技术为地球科学开创 了前所未有的科学实验的条件，为过去认为不可能进行 的时间和空间跨度太大、结构太复杂的地球系统过程实 验成为可能，为地球科学的知识创新和理论研究提供了 试验基地，为地球科学的发展提供了强大的动力。 现已成功地进行了“龙卷风”、“海气交换”、“天 体运行”、“圣安得利斯断层地震”、“恐龙生态环 境”、“毛孔虫生态环境”、“洛杉矶城市改造”与 “拉斯维加斯城市改造”等的计算机仿真和虚拟实验， 取得了相当大的成功。。计算机虚拟实验技术，不仅在 制造业、建筑业及培训驾驶员等方面成绩突出，而且在 生物实验、人体解剖学等方面都发挥了很好的作用。 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，两者都提供知识创新和理论 研究的试验基地。对于数字地球提供的反演实验来说， 也是前所未有的。
第 九 章 数 字 地 球 应 用
在科学实验方面，利用数字地球技术，可做你想要 做的，大部分的实验，包括物理学的或生物学方面的虚 拟实验，如工程实验，特别是水工实验和风洞实验等， 现在都可以运用计算机进行虚拟实验。又如不同植物生 长模型的计算软件的开发，使得区域或城市的生态设计、 农业试验田的计算机虚拟等成为可能。 智能大楼，及由许多智能大楼(厦)组成的智能小区， 在日本和美国都有。美国计划建设50～60个数字化城市， 将全部城市基础设施、功能设施和服务设施全部数字化， 为城市规划、改造及生态设计等的实验创造了科学条件。 新加坡将建设成数字化的城市。 数字地球为地球科学开创了前所未有的科学实验条 件，并为地球科学的知识创新和理论研究提供了科学实 验基地。数字地球的研究对象是带有地理坐标的空间信 息，而空间信息约占总信息量的80％。除了资源、环境 具有明显的分布坐标以外，经济和社会也应具有空间分 布特征，如电子商务、电子金融、电子社会似乎可以与 数字地球没有关系。
(3)中国数字地球试验基地(Test bed)建设： 主要负责技术攻关和应用示范工作。从WebGIS和
9-1 数 字 中 国
OpenGIS基础工作做起，OpenGIS是实现共享的核心技 术。然后对1米分辨率卫星遥感数据的快速处理，多分辨 率海量数据的存贮技术及在宽带网上的传输技术、互操 作互运算技术、多维可视化与虚拟实验技术及数据交换 中心(Clearing house)技术等进行攻关。 选择数字城市，数字农业等作为数字中国的切人点， 进行多种试验，以取得适合中国情况的数字地球技术。 l 米分辨率的卫星遥感影像，而且是全球覆盖和每天都能 获得数据(除有云外)，几乎地表的大部分情况都清晰可 见，对于资源调查、环境监测、防灾减灾、城市管理、 区域规划、经济研究和社会调查等都将发挥巨大的作用。 数字地球的更重大的意义还在于它提供了地球系统的 实验条件，有利于知识创新和进行理论研究，推动地球 科学和信息科学的发展。
9-2 数 字 农 业
数字农业(Digital Agriculture)是指运用数字地球技 术，包括多种分辨率的遥感技术(l米分辨率的卫星遥感)， 遥测技术(气温，土壤温度等遥测技术)，GPS技术，计 算机网络技术，地理信息系统(GIS)技术等信息技术；土 壤快速分析，自动滴灌与喷灌技术及自动耕作与收获技 术，保存技术；定位到中、小尺度的农田，在微观尺度 上直接与农业生产活动与生产管理相结合的高新技术系 统。简单地说，数字农业就是把数字地球技术 与现代农业技术相结合的综合的农业生产管理技术系统。 数字农业或精细农业，除了农业以外，还包括精细 园艺、精细养殖、精细加工、精细经营与管理，还包括 农、林、牧、种、养、加、产、供和销等全部领域在内。 目前，国外在数字农业方面，主要利用遥感(RS)、全 球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥测系统、作 物生产管理与决策支持系统(DSS)等地学空间信息技术和 生物工程、自动化的农业操作技术及生产管理技术。
9-1 数 字 中 国
(2)国家空间数据基础设施(NSDI)建设，即地 学信息高速公路建设。
按行业和地区建立分布式数据库和信息系统建设是必 然的趋势，数据采集和更新的需要。 · 全国基础地球数据库建设：由国家测绘局负责。现在 已经完成了全国1：100万和1：25万基础地球数据库建设， 共有五个数据层。有1：5万基础地球数据库建设和7大流 域的1：1万基础地球数据库。这是中国数字地球的基础、 各专业数据库应该在此基础上建立，包括数字地形、正 射影像、大地测量控制点、交通、水系、居民点等。 · 数字地球的标准化、规范化和Metadata建设：该项工 作由国家标准化技术监督局负责，责成国家测绘局组织 全国有关部门参加共同制订，现在正在进行中。 · 不同行业、不同部门、地区的专业或行业数据建设。