數(shù)字地球與3s技術(shù)

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1、數(shù)字地球與3S技術(shù)中國科學(xué)院、中國工程院李德仁院士　　人們都說農(nóng)業(yè)社會是資源經(jīng)濟(jì)．誰擁有資源(自然資源，人力資源等)誰就主宰世界。在工業(yè)讓會．誰擁有資本誰就主宰社會。到了下世紀(jì)人類將進(jìn)入信息讓會．誰擁有知識誰就主宰世界．稱之為知識經(jīng)濟(jì)。數(shù)字地球是美國副總統(tǒng)戈爾于1998年1月21日在“數(shù)字地球認(rèn)識21世紀(jì)我們這顆星球”的報告中提出的一個通俗易讀的概念。它勾繪出了信息時代人類在地球上生存、工作、學(xué)習(xí)和生活的時代特征。一、什么是數(shù)字地球　　1998年江澤民總書記在接見兩院院士代表的講話中指出：“當(dāng)今世界，以信息技術(shù)為主要標(biāo)志的科技進(jìn)步日新月異，

2、高科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化越來越快，初見端倪的知識經(jīng)濟(jì)預(yù)示人類的經(jīng)濟(jì)社會生活將發(fā)生新的巨大變化”?！　∈裁词恰皵?shù)字地球”呢?所謂“數(shù)字地球”，可以理解為對真實地球及其相關(guān)現(xiàn)象統(tǒng)一的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識。其核心思想是用數(shù)字化的手段來處理整個地球的自然和社會活動等方面的問題，最大限度地利用資源，并使普通百姓能夠通過一定方式方便地獲得他們所想了解的有關(guān)地球的信息，其特點是嵌入海量地理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多分辨率、三維對地球的描述，即“虛擬地球”。通俗地講，就是用數(shù)字的方法將地球、地球上的活動及整個地球環(huán)境的時空變化裝入電腦中，實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的流通，并使之最大限

3、度地為人類的生存、可持續(xù)發(fā)展和日常的工作、生活、娛樂服務(wù)?！　?yán)格地講，數(shù)字地球是以計算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶運(yùn)用海量地球信息對地球進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來支持和改善人類活動和生活質(zhì)量。二、數(shù)字地球的技術(shù)基礎(chǔ)　　要在電子計算機(jī)實現(xiàn)數(shù)字地球不是一個很簡單的事，它需要諸多學(xué)科，特別是信息科學(xué)校術(shù)的支撐。這其中主要包括：信息高速公路和計算機(jī)寬帶高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高分辨率衛(wèi)星影像、空間信息技術(shù)、大容量數(shù)據(jù)處理與存貯技術(shù)、科學(xué)計算以及可視化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)。　　1、信息高速公路和

4、計算機(jī)寬帶高速網(wǎng)　　一個數(shù)字地球所需要的數(shù)據(jù)已不能通過單一的數(shù)據(jù)庫來存貯，而需要由成千上萬的不同組織來維護(hù)。這意味著參與數(shù)字地球的服務(wù)器將需要由高速網(wǎng)絡(luò)來連接。為此，美國克林頓總統(tǒng)早在1993年2月就提出實施美國國家信息基礎(chǔ)設(shè)施(N11)，通俗形象地稱為信息高速公路，它主要由計算機(jī)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)終端組成。美國為此計劃投入4000億美元，耗時20年，到2000年的目標(biāo)是提高生產(chǎn)率20—40％、獲取35000億美元的效益?！　≡贗nternet流量爆發(fā)性增長的驅(qū)動下，遠(yuǎn)程通信裁體已經(jīng)嘗試使用10G／S的網(wǎng)絡(luò)，而每秒1015byte的因特網(wǎng)

5、正在研究中。相信在21世紀(jì)將會有更加優(yōu)秀的寬帶高速網(wǎng)供人們使用?！　?、高分辨率衛(wèi)星影像　　本世紀(jì)的遙感衛(wèi)星影像，在衛(wèi)星遙感間世的20多年分辨率已經(jīng)有了飛快的提高，這里所說的分辨率指空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率?？臻g分辨率指影像上所能看到的地面最小目標(biāo)尺寸，用像元在地面的大小來表示。從遙感形成之初的80米。已提高到30米，10米，5．8米，乃至2米、軍用甚至可達(dá)到10cm。到下一世紀(jì)獲取1m或優(yōu)于1m的空間分辨率影像鈄會十分方便。光譜分辨率指成像的波段范圍，分得愈細(xì)，波段愈多，光譜分辨率就愈高；現(xiàn)在的技術(shù)可以達(dá)到5—6nm(納米)量級

6、，400多個波段。細(xì)分光譜可以提高和識別目標(biāo)性質(zhì)和組成成分的能力。時間分辨率指重訪周期的長短，目前一般對地觀測衛(wèi)星為15-25天的重訪周期。通過發(fā)射合理分布的衛(wèi)星星座可以3-5天觀測地球一次。高分辨率衛(wèi)星遙感圖像在將可以優(yōu)于l米的空間分辨率。每隔3-5天為人類提供反映地表動態(tài)變化的詳實數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)秀才不出門，能觀天下事的理想?！　?、空間信息技術(shù)與空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施　　空間信息是指與空間和地理分布有關(guān)的信息，經(jīng)統(tǒng)計，世界上的事情有80%與空間分布有關(guān)，空間信息用于地球研究即為地理信息系統(tǒng)。為了滿足數(shù)字地球的要求、將影像數(shù)據(jù)庫、矢量圖形庫和數(shù)

7、字高程模型(DEM)三庫一體的GIS軟件和網(wǎng)絡(luò)GPS，將在下一世紀(jì)十分成熟和普及。從而可實現(xiàn)不向?qū)哟蔚幕ゲ僮?，一個GIS應(yīng)用軟件產(chǎn)生的地理信息將被另—個軟件讀取?！　‘?dāng)人們在數(shù)字地球上，進(jìn)行處理、分布和查詢信息時，將發(fā)現(xiàn)大量的信息與地理空間位置有關(guān)。例如查詢兩城市之間的交通連接，查詢旅游景點和路線，購房時選擇價廉而又環(huán)境適宜的住宅等都需要有地理空間參考。由于尚未建立空間數(shù)據(jù)參考框架，致使目前在萬維網(wǎng)上制作主頁時還不能輕易將有關(guān)的信息連接到地理空間參考上。因此，國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施是數(shù)字地球的基礎(chǔ)?！　铱臻g數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施主要包括空間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)

8、管理與分發(fā)體系和機(jī)構(gòu)，空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站、空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)字地球空間數(shù)據(jù)框架。這是美國克林頓總統(tǒng)在1994年4月以行政令下發(fā)的任務(wù)，美國將于2000年元月初步建成，我國也將在跨