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地球科学虚拟多维信息空间生成系统研究 陈沈斌孙九林丁晓强林辉 (中科院自然资源综合考察委员会，北京100101) 摘要地球科学虚拟多维信息空间生成系统是虚拟现实的思想和技术在地学领 域的运用。地球科学具有涵盖的学科多、时空跨越尺度大、系统复杂，信息海量， 多综合研究的特点，建立这样一个系统，能够为地球科学工作者创建和谐的人机 交互界面，在虚拟多维信息空间环境中，实现科学研究的全过程，或大部分活动， 特别要将野外现场信息和视景环境移植到计算机中来，使人具有身临其境的感 觉，可以与虚拟场景进行交互，对虚拟多维信息空间进行实时操作以获取不同视 角的场景，并能发挥研究人员的想象力，利用虚拟多维信息空间提供的各种模 型、方法以及理论知识开展创造性的研究工作，也可以根据自己的想象构建虚拟 场景。本文以青藏高原达孜县为例，叙述地球科学虚拟信息空间生成系统的构 成，研究的内容、进展和意义。 关键词虚拟多维信息空间 生成系统 一、引言 信息科学与技术的发展，极大地推动了地球科学研究的进展。计算机使我们处理地 野，地理信息系统(GIS)使我们更有效地处理和分析地学数据，全球定位系统(GPS)使我 们可以准确定位，……。从认识论的角度来考察当今信息化进程中地学研究的过程，我们 不难发现，大家都在围绕着计算机转。目前地学科学家研究问题实际上往往要依据自己 所学习的知识、已有的经验。依靠自己的感知和认知能力全方位地获取研究对象的信息， 部分信息用计算机进行加工处理，再经过大脑的分析得出结论。其中很重要的工作就是 把有关的数据资料转换成计算机所能识别的数字化形式，经过计算机处理后输出结果。 目前大部分计算机只能在数字化一维信息空间中处理问题，造成人围绕计算机转的普遍 现象。人们很早就希望突破计算机只能处理一维的、数字化的信息的能力。改变成能够处 理人能感受到的、在思维过程中接触到的、感觉到的各种表现形式的多维信息空间(包括 数字化信息在内)，人们可以在这样的信息环境中理解问题、研究问题、寻求答案和提出新 概念。科学家为此已经、正在做着不懈的努力，这就是虚拟现实(VirtualReality)技术。 这项技术有可能成为21世纪最重要的技术之一。地球科学工作者也迫切需要有这样的 环境进行研究，随着虚拟现实技术的发展和应用，会变得越来越强烈，地球科学虚拟多维 信息空间生成系统就是为此目的进行的探索。 地球科学虚拟多维空间的探索可追溯到1996年，在S一863农业信息技术组酝酿选 题的时候，作者提出“虚拟农业”的设想，经反复讨论，得到确认。目前已列入S一863先期 ·25· 启动计划。于1997年在北京香山召开的会议上，作者提出“虚拟农业资源环境”的设想， 得到与会专家的肯定。以后又进一步提出“资源环境虚拟科研环境t9、6a地球科学虚拟研究 环境”等建议。作者希望结合地球科学的特点，探索建立适合地学科技工作者应用的信息 处理工具，即地球科学虚拟多维信息空间生成系统。本文将叙述地球科学虚拟信息空间 生成系统的构成，研究的内容、进展和意义。 ：、试验区选择 青藏高原被称为“地球第三级”，它具有复杂而独特的岩石圈结构和巨厚的地壳，是固 体地球研究的极好场所；青藏高原的隆起对中国、亚洲乃至全球环境变化影响极大，是亚 洲季风气候变化的启动区，是全球变化的关键地区；青藏高原又是以藏民族为主的多民族 聚居区，经济欠发达，开发程度较低，而高海拔山地环境，生态系统十分脆弱，一旦破坏极 难恢复，其可持续发展受到国家的高度重视。青藏高原由于其独特的地理位置和人文环 境，50年来一直是我国地球科学研究的重点地区，也是中科院研究的重点区域。目前“青 藏高原形成演化及其环境、资源效应”已经列入“国家重点基础研究规划项目”。并开始实 施。估计现在和将来还会有国家、地方和国际的青藏研究项目逐步展开。实际上青藏高原 也已经成为世界地球科学研究的“热点”地区，它蕴含着地球科学的许多奥秘，特别是它 的综合研究、以及它在全球变化大背景下的作用和响应。这些奥秘的揭示将有力地推动 人们对青藏高原的认识，进而推动对我们赖以生存的地球的认识。 地