第二章__数字地球的基本概念

“可持续发展”是我国的中长期发展战略之一,
通过“中国数
字地球”这样一个总体性的国家信息系统,我们可以方便地获 得地形、土壤、气候、植被、土地利用的变化数据,还可以获 得不同区域的矿产、能源、森林等资源信息。利用空间分析与
虚拟技术对这些数据进行分析,可以模拟人类活动对地球环境
的影响,从而制定可行的可持续发展对策。
数字地球的作用

为人类提供关于地球的全方位的海量的数据和信息。掌握这些 数据和信息,并将它们组织起来,就能了解全球的资源、环境、 社会、经济的分布和变化,从而在实施可持续发展战略、编制 土地利用规划、保持生物多样性、预测气候变化、解决政治或
经济危机、处理突发事件、指导虚拟外交、增加农业产出、治
理环境污染、防灾减灾、打击犯罪等方面产生巨大的社会效益、
它必将成为人类历史上最大最重要的信息系统。

第二、“数字地球”的数据具有无边无缝的分布式数据层
结构，包括多源多比例尺多分辨率的、历史和现时的、矢
量和栅格格式的数据。

第三、“数字地球”具有一种可以迅速充实、联网的地理
数据库，以及多种可以融合并显示多源数据的机制。
“数字地球”的特点

第四、“数字地球”以图象、图形图表、文本报告等形式分别 提供免费或收费的或局部范围或全球范围的数据、信息、知识 方面的服务，其中提供信息服务是最主要的任务。
资源、环境、灾害、人口、全球变化、气候、生物、地理、生态系
统、大气、水文循环系统、教育、人文和军事等等不同类别的数据。 这些数据目前的基础是正在建设中的国家空间数据基础设施（NSDI） 和全球空间数据基础设施（GSDI）。
“数字地球”的特点

第一、“数字地球”具有空间性、数字性和整体性，这三
者的融合统一，形成了它与其它信息系统的根本区别，使
数字地球的作用

为地球科学提供知识创新和理论研究的科学实验条件。数字地 球为我们提供了一个虚拟的地球,利用其强大的科学计算工具, 可以使过去认为无法进行的,在时间或空间尺度上跨度太大或 太小的各种过程实验得以实现,使一些纯理论无法解释的复杂 的自然现象的能够模拟及预测。
发展中国数字地球的意义

“中国数字地球”是指中国的数字地球建设,即有中国特色的数
数字地球相关的理论和技术
主要包括数据结构理论、多源多时相多分辨率数据集成理 论、分布式计算理论、海量存储理论、三维仿真理论、空间 数据仓库理论、智能化信息提取理论、信息的认知理论、遥 感技术、动态互操作技术、数据发掘技术、开放平台、构件 技术、分布式对象技术、智能代理技术、计算机图形和虚拟 环境技术、多维虚拟现实技术、空间数据多媒体技术以及可 持续发展、农业、资源、环境、灾害（水灾、旱灾、火灾）、 人口、气候、生物、地理、全球变化、生态系统、水文循环 系统等方面的建模理论等。
数字城市的技术定义 数字城市是的核心技术是遥感、地理信息系统、全球定位 系统、空间决策支持、管理信息系统、虚拟现实以及宽带网 络等技术。

数字城市的主体是数据、软件、硬件、模型和服务。
数字城市的本质是计算机信息系统。

“数字地球”的特点

第九、在空间内的活动是不受限制的；
第十、在时间空间内也是不受限制的。
数字地球的基本内涵

数字地球是对地球的认识程度，是数字化的、三维显示的虚拟
地球，是信息化的地球，是为全人类实现信息共享而建立的一
个信息生活空间。

数字地球从数字化、数据建模、系统仿真、决策支持一直到虚
拟现实，是一个开放的复杂的动态信息巨系统。

法规和财经体系
不妨仅以数据库体系为例看看“数字地球”的空前壮阔。“数字
地球”的数据库不仅可以包括全球性的中、小比例尺的空间数据，
还包括局部范围的大比例尺的空间数据（比如大比例尺的城市地籍 数据）以及所有相关的元数据；不仅包括地球的各类多光谱、多时 相、高分辨率的遥感卫星影像、航空影像、不同比例尺的各类数字 专题图，还包括相应的以文本形式表现的有关可持续发展、农业、
国际和平方面赢得主动权,而忽视“数字地球”的建设,将导致国家 安全方面的全面的被动。
发展中国数字地球的意义

促进信息科学技术、环境科学技术和地球科学的发展

数字地球是遥感、遥测、地理信息系统、计算机通信网络与仿真虚拟技
术的高度综合和升华。数字地球不仅使我们对赖以生存的星球有了更加 全面的深刻的认识,而且还形成全新的思维方法和工作方式,改变了原有

数字地球是涉及国家发展的重大战略问题，实施数字地球计划，
需要政府、企业和学术界的共同参与以及全社会的支持。

数字地球是一次新的技术革命，它将改变人类的生产和生活方
式，进一步促进科学技术的发展，推动社会经济的进步。
5.
数字地球是一种全球战略思想，它的核心是指用全数字化的 信息获取、存储、传输与处理技术，去控制和操纵全球性的 事务 6. 数字地球是一座海量信息库，世界上最大的地球图书馆，人 们通过它可以更清楚地认识和了解我们生存的世界，有利于 人地关系的进一步协调。 7. 数字地球是从20世纪90年代以来，全球对地观测系统、卫星 通讯系统与全球因特网等高新技术基础之上的信息集成系统 工程的统称。 8. 数字地球是一个地球表层信息模型，把航空、航天的遥感信 息与地球化学、地球物理以及传统的地理、地质资料在GIS下 的整合，并结合专家系统，建成地学模型。
字地球。它的研究对象是整个地球以及整个数字地球的技术系 统,但这里的整个地球不是指全球,而是指地球上我们感兴趣的 重点地区,整个数字地球技术系统则是指要进行全球研究的技术 能力。

“数字中国”则是指中国的数字化或中国的信息化,它是中国数
字地球的重要组成部分。
发展中国数字地球的意义

为实现国家的社会经济可持续发展提出整体性决策
来巨大的经济效益、社会效益和生态效益;数字地球本身将形成一个广
泛而又重要的产业,极大地促进我国社会主义市场经济的发展。
发展中国数字地球的意义

保障国家安全与国际和平

数字地球可以看作是美国全球战略的延续和发展。在未来的信息时 代,利益的分配将无不与数字地球息息相关,数字地球战略将使国家
经济安全面临严峻的挑战。掌握数字地球技术将在保障国家安全与
经济效益和生态效益。
数字地球的作用

改变人类社会的生产和字农业、数字海洋捕捞、数字交通、数 字旅游、数字经济(包括电子商务、电子金融)、数字社会(包 括电子政务、电子公安、电子法院等)、数字区域、数字城市、 数字战场、数字外交、数字政治等等。数字地球技术的发展, 将带动这些信息产业的发展,为社会提供更多的就业机会,同 时也使人类社会的生产和生活方式发生巨大的改变。
发展中国数字地球的意义

实现”科教兴国”战略的大好良机

数字地球”并非一个孤立的科技项目或技术目标,而是以信息高速公路和国家空间
数据基础设施为依托的整体性、导向性的战略思想,它将是21世纪知识经济的战略
制高点和未来信息社会的一种重要信息资源。在知识经济社会中,拥有信息资源的
重要性远胜于在工业经济社会中拥有自然资源的重要性。数字地球包容80%以上的 人类信息资源,是未来信息资源的主体核心。拥有“数字地球”等于占领了知识经 济社会的一个重要的战略制高点。回顾社会的发展史我们可以发现,落后国家要追 赶先进国家的必然手段是实现技术的跨越。因此,我们必须抓住这一历史性机遇,抢 占制高点,通过“数字地球”战略的实施,促进我国科学创新体系的形成和发展,使 我国在现代科学技术的国际竞争中处于有利的地位。
发展中国数字地球的意义

推动中国经济的跨世纪发展

中国数字地球无论对当今的以工农业为主体的传统经济社会,还是未来 的以知识经济为主体的经济社会都具有重大的意义。数字地球提供的数
据和信息,可以指导人类更有效地管理地球以及人类本身;数字地球的应
用,如数字农业、数字城市、数字交通、数字社会、数字政府等将会带
数字省
数字城市
地表温度场建模与 全球变化模型
数字城市与 基础设施模拟
数字省与宏观 决策支持系统
基础理论研究： 包括地球信息形成机制，设计地球科学信息论，信息流、信息场能量信息 存储信息等
应用基础理论：地理信息系统的自组织理论、自相似理论、整体性与分 异性理论空间结构与空间功能理论、熵原理、承载力理论突变与混沌理 论 技术基础理论：图像信息科学的理论、面相对象理论、关系数据库理论、 空间数据模型理论、信息综合理论、空间关系理论、OpenGIS理论。 支撑技术：数据仓库与数据交换中心的建设 图像处理技术 高性能和并行计算研究
的时间和空间的观念,产生了新的学科领域———地球信息科学。它从
更高的层次、从系统论和一体化的角度来整合和应用已有的或者正在发 展的理论、技术、数据和能力,从而更广泛、更深入、更有效、更经济 和更长远地为社会提供服务。
数字城市的哲学定义
从哲学的角度看，数字城市是物质城市在数字网络空间 的再现和反映。 物质城市是我们生活的现实城市，数字网络空间则是数 字城市的载体。 数字城市再现物质城市 数字城市又超越物质城市 数字城市不仅能够静态地再现物质城市，而且可以与物质 城市进行智能化互动。

数字城市的技术定义 数字城市是以空间信息为核心的城市信息系统体系。
空间信息是指与空间地理位置相关的数据及对应的人文、社 会经济信息。

城市信息系统体系则是指各相互联系的大量的城市信息系统 的有机结合体。

数字城市的技术定义 数字城市是以计算机技术、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3S技术（遥感RS，全球定 位系统GPS，地理信息系统GIS）、遥测、仿真—虚拟现实技 术等对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维 描述。即利用技术手段将城市现实生活中存在的全部内容在 网络上数字化虚拟再现。