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数字地球技术框架 * 地理信息系统概论 地理信息系统概论 * 主讲人：陈颖彪 E-mail:chenyingb@21 TEL:020小灵通)家) 广州大学地理科学学院 第六讲“数字地球” 一、概念 二、内涵 三、关键技术 四、数字中国与数字城市 五、地球信息的四维时空特征 六﹑数据挖掘与知识发现 一、概念 1998年1月31日,美国副总统阿尔·戈尔在加利福尼亚科学中心的讲演中正式提出了“数字地球”(Digital Earth)的概念.他说:“我相信我们需要一个‘数字地球’,即一种可以嵌入海量地理数据﹑对我们星球所做的多分辩率﹑三维的描述方式. 按照戈尔提出的时间表,“数字地球”的基本实现预计在2020年,而“数字地球”的初步实现设定在2005年左右. 二、“数字地球”的背景与内涵 美国总统克林顿1993年2月签署法令,建设全美的“信息高速公路”,1994年4月又签署了“建立国家空间数据基础设施”令,为未来信息社会提供信息资源. 因而,“数字地球”是以信息高速公路和国家空间数据基础设施(NSDI)为依托的整体性﹑导向性的战略思想,它必然会引起国际社会的高度重视. “数字地球”概念的提出,是第二次世界大战以来,特别是本世纪70年代以来“新技术革命”的一个自然发展,地球信息的集成和整体化发展都是信息技术进步的一个重要趋势. 当前,政府﹑学术团体﹑各界人士都认识到发展“中国数字地球”不仅是必要的和迫切的,而且是可能的和现实的.同时,还需要国家层次的战略措施. 戈尔对“数字地球”的设想和描述: 设想一位女孩去本地的博物馆参观数字地球展览,在带上显示头盔后,她看见地球从太空中出现,使用数据手段放大电子图象;随着分辨率的不断提高,她看见了大陆,然后是乡村﹑城市,最后是私人住房﹑树木和其它天然和人造的景观.当然,地形仅仅是她能与之相互作用的多种数据之一.利用声音识别系统,她能够获得关于陆地覆盖﹑植物和动物的物种分布﹑实时天气﹑道路﹑政治边界以及人口的信息.她也能使她和世界上其他学生收集的“全球环境计划”的一部分信息具体化.这些信息能被有机地融入数字地图或地形数据.通过使用数据手套单击一个连接按钮,她能够获得她所看见的许多事物的更多信息.例如,为全家去黄石国家公园度假作准备,她计划徒步去看天然喷泉,她刚刚阅读到关于野牛和落基山羊的知识.事实上,在她离开故乡的博物馆之前她就能够进行虚拟旅游.她学习法国的历史,细读被数字地球表面覆盖的数字化地图﹑新闻短片﹑口述历史﹑报纸等主要的历史资料.她向自己的电子邮件信箱发送一些有用的信息,以便今后学习.时间序列从这里延伸到遥远的过去,这里的时间概念能以天﹑年表征,也能以世纪表征,甚至可以是地质学意义上的年代概念,因为那些年代有助于她对恐龙的了解. 地理信息系统概论 三、关键技术 “数字地球”的核心思想:一是用数字化手段统一地处理地球问题;二是最大限度地利用信息资源. “数字地球”的体系构成: 数据获取与更新体系; 数据处理存储体系; 信息提取与分析体系; 数据与信息传播体系; 数据库体系﹑网络体系; 专用软件体系,等. “数字地球”可以包容80％以上的人类信息资源,是未来信息资源的主体核心. 1.计算科学技术: 随着高速计算机的使用,才能模拟那些不容易观察到的现象,并能更好地理解已经观察到的数据。 2.大规模存储技术: 数字化地球将要求存储1015字节的信息。 3.高分辨率卫星图象技术: 卫星图象分辨率达1米的商业卫星系已于1999年投入运营。 4.宽带网络技术: 当前,电讯营运者已经在试验每秒10亿信息单位的网络, 1015信息单位的网络技术是因特网下一代的技术目标之一。 5.互操作性: 因特网和万维网之所以能够取得成功,关键在于达成统一的协议.这样,有关的地理信息就能被共享。 6.元数据: 元数据是指“关于数据的数据”以了解信息的名称﹑位置﹑作者或信息来源﹑数据﹑数据形式﹑分辨率等有助于建立其他的地理坐标信息系统。 数字地球关键技术 数字 地球 关 键 技 术 实 现 层 应 用 层 基础科学 信息科学 地球科学 认知科学 地 区 全 球 卫星遥感 海量数据 存储与处理 高速网络 互 操 作 仿真与虚拟 元 数 据 国 家 区域、城市 政治与外交 科研与教育 城市与区域 专业应用 四、数字中国与数字城市 “数字地球”不仅仅在于超越空间和时间的界限,更在于它能帮助人类缓解环境危机﹑预防自然灾害﹑打击犯罪和持续发展.中国政府和学术界在“数字地球”的基础上提出“数字中国”的构想. 在数字城市的建设中,“数字北京”