中学教师培训数字地球

1、数字地球数字地球王周龙王周龙电话：电话字地球数字地球一、数字地球的产生背景及其概念一、数字地球的产生背景及其概念二、数字地球的主要组成二、数字地球的主要组成三、数字地球的技术基础三、数字地球的技术基础四、数字地球的应用四、数字地球的应用一、数字地球的产生背景及其概念一、数字地球的产生背景及其概念1、数字地球的产生背景、数字地球的产生背景 数字地球是美国副总统戈尔于1998年1月31日在“数字地球展望21世纪我们这可星球”的报告中提出的一个通俗易懂的概念，它勾绘出料信息时代人类在地球上生存、工作、学习和生活的一个时代特征。政治背景：政治背景： 超级大国在政治、军事上的全

2、面对峙逐渐向多极化发展，各国由军事上的竞争转向经济和综合国力的竞争，能源、环境等问题成为世界政治和外交斗争的焦点。一、数字地球的产生背景及其概念一、数字地球的产生背景及其概念经济背景：经济背景： 当今世界，市场经济在全球经济发展中逐步占据主导地位，经济全球化趋势已不可逆转。人类社会正在向信息时代迈进，不少发达国家已从后工业化国家进入信息化国家，作为人类社会发展进步标志的最新经济形态已经转变为知识经济时代。社会背景：社会背景： 社会发展和经济持续增长必然对信息资源有空前巨大的需求，而与空间位置有关的地理信息约占信息总量的75-80%，这类信息必须有更高的标准（三维、实时、可视化等）才能满足人类的

3、需求。一、数字地球的产生背景及其概念一、数字地球的产生背景及其概念科学背景：科学背景： 相关学科的发展：相关学科的发展： 地理信息科学，地球信息科学等一系列学科的发展，为数字地球的产地理信息科学，地球信息科学等一系列学科的发展，为数字地球的产生打下了理论基础生打下了理论基础 ITIT技术的突飞猛进：技术的突飞猛进： 美国在实现了信息高速公路（美国在实现了信息高速公路（NIINII）和国家空间数据基础设施（）和国家空间数据基础设施（NSDINSDI）两个计划之后已完成了通向两个计划之后已完成了通向“数字地球数字地球”的必要技术准备的必要技术准备 全球变化和可持续发展的研究对数字地球的出现起到了推

4、动作用。全球变化和可持续发展的研究对数字地球的出现起到了推动作用。一、数字地球的产生背景及其概念一、数字地球的产生背景及其概念2、数字地球的概念、数字地球的概念 数字地球是一个以地球空间信息为基础（框架），嵌入（融合）地球各种数字信息的一个系统平台，将数据的采集、存储、处理、传输、通信等一体化，通过信息化手段，最大限度地利用地球信息，处理和分析整体的地球科学问题，为全球资源、环境保护与利用、以至教育提供的先进工具。一、数字地球的产生背景及其概念一、数字地球的产生背景及其概念通俗地讲，通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境

5、的时空变化装人电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类时空变化装人电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。数字地球也可以用简单的方式表达数字地球也可以用简单的方式表达数字地球是指实现地球数字化或信息化的技术系统。数字地球是指数字化的虚拟地球。数字地球是指整个地球经数字化之后由计算机网络来管理的技术系统。一、数字地球的产生背景及其概念一、数字地球的产生背景及其概念3 3、数字地球的基本内涵、数字地球的基本内涵“数字地球”是对地球的认识程度，是对真实地球的数字化的、三维显

6、示的虚拟地球，或指信息化的地球，是为全人类实现信息的共享而建立的一个人类信息生活空间。“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，是一个全球综合信息的数据系统工程。 “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，需要有政府、企业和学术界政府、企业和学术界的共同参与以及全社会的关心和支持。一、数字地球的产生背景及其概念一、数字地球的产生背景及其概念“数字地球”是一次新的技术革命，将改变人类的生产和生活方式改变人类的生产和生活方式，进一步促进科学技术的发展和推动社会经济的进步。“数字地球”是一种全球战略思想，它的核心是指用全盘数

7、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控制和操纵全球性的事务。 “数字地球”是一座海量信息库海量信息库，世界上最大的地球图书馆，它是一个和地球有关的、庞大的数据系统。人们通过它可以更清楚地认识、了解我们生存的世界，有利于人地关系的进一步协调。“数字地球”是从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信息集成系统工程的统称。一、数字地球的产生背景及其概念一、数字地球的产生背景及其概念“数字地球”是一个地球信息模型地球信息模型 它首先是一个地球表层信息模型，通过把航空、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

8、料在GIS下的整合，并结合专家系统，建成地学模型。二、数字地球的主要组成二、数字地球的主要组成 “数字地球”以因特网为基础、以空间数据为依托、以虚拟现实技术为特征，是具有三维界面和多种分辨率浏览器、面向公众的开放系统，其主要组成一般包括三个部分：数据系统、软硬件系统和应用模型。二、数字地球的主要组成二、数字地球的主要组成数据系统数据系统软硬件系统软硬件系统应用模型应用模型国家信息基础设施（国家信息基础设施（NII），国家空间数据基础设施（），国家空间数据基础设施（NSDI）空间数据，文本数据空间数据，文本数据数据获取数据获取数据存储数据存储数据更新数据更新数据流通数据流通数据挖掘数据挖掘元数据

9、元数据数据标准数据标准软件软件（网络软件、（网络软件、WebGIS软件、软件、VR软件、分布式数据软件、分布式数据库软件）库软件）硬件硬件（支撑性硬件、宽带网（支撑性硬件、宽带网络、对地观测体系）络、对地观测体系）可持续发展、农业、人口、资源、灾害、气候、全球变化可持续发展、农业、人口、资源、灾害、气候、全球变化数字地球的主要组成数字地球的主要组成二、数字地球的主要组成二、数字地球的主要组成1空间数据与文本数据：空间数据与文本数据： 是数字地球建立建立的基础，空间数据包括遥感卫星影像及不同比例尺的数字专题图；文本数据包括有关可持续发展、农业、资源、环境、灾害、人口、全球变化、气候、生物、地理、

10、生态系统、水文循环系统、教育、军事等不同类别的数据。 2数据系统的构成：数据系统的构成： 数字地球中，数据系统由数据获取、数据存储、数据更新、数据流通和数据挖掘5部分组成。（一）数据系统（一）数据系统二、数字地球的主要组成二、数字地球的主要组成3国家信息基础设施（国家信息基础设施（NII）与国家空间数据基础设施（）与国家空间数据基础设施（NSDI） 由计算机服务器、网络和计算机终端组成的系统是数字地球运运行行的基础。4元数据与数据标准元数据与数据标准 元数据（metadata）是数字地球系统数据共享数据共享的基础。二、数字地球的主要组成二、数字地球的主要组成1软件系统软件系统 由网络软件、We

11、bGIS软件、虚拟现实软件和分布式数据库软件构成，它们可以集成和显示多源信息，并将其“嵌入”数字地球的框架，进行三维描述和智能化的网络虚拟分析。2支撑硬件支撑硬件 要求有高速的计算设备、高速的传输设备和大容量的存储设备，对数字地球中包含的海量信息进行存储，以及对大量数据的管理、访问、查询、分析和传输。 （二）软、硬件系统（二）软、硬件系统二、数字地球的主要组成二、数字地球的主要组成3宽带网络宽带网络 数字地球中的海量数据存储在分布于世界各地的各种数据库中的，这些数据由不同国家、不同组织及不同的部门来进行管理，因此这些数据必须由高速网络连接才能为广大用户所共享。 4对地观测体系对地观测体系 对地

12、观测 是指从卫星、空间站、飞机、气球等空中载体观测地球表面及其周围环境的专门信息所进行的信息获取与处理，它可以提供全球性、重复性、连续的地球表面数据。这类数据可用于对地球系统作为一个整体理解，是建设数字地球的关键。二、数字地球的主要组成二、数字地球的主要组成（三）应用模型（三）应用模型 数字地球的应用潜力是巨大的，它几乎涉及到人类生活的各个方面，包括打击犯罪活动、适居型社区建设、增加农业生产等领域。另外，数字地球还在预测气候变化、保护生物多样性、灾害快速反应以及虚拟教育等领域具有可喜的应用潜力。 针对这些不同领域的应用，可以建立数字地球的应用模型或模型库。 三、数字地球的技术基础三、数字地球的

13、技术基础1、信息高速公路与高速网络技术、信息高速公路与高速网络技术 2、高分辨率卫星遥感技术、高分辨率卫星遥感技术 4、大容量数据存储技术、大容量数据存储技术 5、可视化和虚拟现实技术、可视化和虚拟现实技术 6、高性能计算能力、高性能计算能力 三、数字地球的技术基础三、数字地球的技术基础数据获取系统数据获取系统 由遥感、遥测、全球定位系统组成； 数据传输系统数据传输系统 由互联网(Internet)和万维网(Web)组成； 数据处理、存贮及分析系统数据处理、存贮及分析系统 由地理信息系统组成（一）基础技术（一）基础技术三、数字地球的技术基础三、数字地球的技术基础数字地球数字地球技术系统技术系统

14、的基本框架示意的基本框架示意三、数字地球的技术基础三、数字地球的技术基础（1）信息基础设施框架）信息基础设施框架 数字地球技术系统是继地球观测系统、国家信息基础设施、全球观测信息网络、及国家空间数据基础设施之后的又一信息基础设。 地球观测系统地球观测系统(EOS)：获取数据；国家信息基础设施国家信息基础设施(NII)：传输数据；全球观测信息网络全球观测信息网络(GOIN)：获取和传输数据；国家空间数据基础设施国家空间数据基础设施(NSDI)：存贮、分发和共享数据，并对数据进行分析、仿真和虚拟实验。（二）信息基础设施（二）信息基础设施三、数字地球的技术基础三、数字地球的技术基础信息基础设施信息基

15、础设施框架及关系框架及关系三、数字地球的技术基础三、数字地球的技术基础2、信息基础设施主要研究内容、信息基础设施主要研究内容国家信息数据基础设施国家信息数据基础设施(NII) 信息传输：信息传输：光纤宽带网，通信卫星宽带网；lnternet-Web 第一代：Internet-Webl 第二代：Internet-WeblI ， 第三代：Internet-WebllI，天地一体化：天地一体化：无缝覆盖98面积 ：三、数字地球的技术基础三、数字地球的技术基础国家空间数据基础设施国家空间数据基础设施(NSDl) 维护与共享基础空间数据：维护与共享基础空间数据：数据，标准，技术，政策，机构等 Geoda

16、ta：大地测量控制点，数字地形，正射影像，交通，水系，行政界线，地籍标准：标准：上述各类数据的标准；如测量控制点的垂直坐标与水平坐标的标准等技术：技术：分布式数据库，Metadata，Ceo-spatial-data ware housedata政策：政策：用户政策，收费政策机构：机构：国家协调机构，成员机构，区域机构，全球机构电子地界地图电子地界地图三、数字地球的技术基础三、数字地球的技术基础地球观测系统及网络地球观测系统及网络(EOS) Ceo-spatialdata获取与传输遥感卫星获取与传输遥感卫星(包括小卫星包括小卫星)： 1m分辨率，宽带网，全球观测计划 遥感卫星：遥感卫星：气象卫

17、星系列，陆地卫星系列，海洋卫星系列，测地卫 星系列，地球卫星系列,普通卫星，小卫星系列 遥测卫星：遥测卫星：GPS(美国)，NAVAT(欧洲空间局)，GLONASS(俄罗斯) 中国的北斗系统确定用户及其需求确定用户及其需求 确定数据集与处理系统，确定网络需求与网络水平，确认互操作需求与技术及共享标准及接口，通过网络发送数据，交换数据等。三、数字地球的技术基础三、数字地球的技术基础标准、规范、法规标准、规范、法规共享标准、规范、数据、软件、硬件标准机构： ISOTC211; CENTC2B7 FGDC美联邦理论数据委员会; OpenGIS标准； NASA的DIF标准 数据定义标准：几何描述、质量

18、描述、定位等标准软件标准 硬件标准：接口标准 共享立法与司法三、数字地球的技术基础三、数字地球的技术基础数字地球数字地球充分利用充分利用Geo-spatial基础设施：基础设施：包括NII，NSDI，EOS-GOIN基础研究：基础研究： 地球空间对象的认知理论，地球空间对象的信息图谱，地球空间数据的复杂性特征； 关键技术：关键技术： 1米分辨率卫星遥感数据获取与处理；海量数据的存贮与传输；多媒体；多维数据的融合与立体表达仿真虚拟技术 应用实例：应用实例： 数字农业、数字城市四、数字地球的应用四、数字地球的应用数字城市数字城市 数字城市即城市的数字化、信息化，是用数字化的手段来处理和分析整个城市方面的问题。 数字城市还是一个综合运用GIS、遥感、遥测、宽带网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市的基础设施、功能机制以及与生活发展相关的各方面内容进行多主体、多层面、全方位的信息化处理，实现信息自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的信息体系，它具有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等与生产和生活相关的诸多事务的数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化表现等强大功能。可视化与虚拟现实可