地学技术与数字地球的发展 论文.docx

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地学技术与数字地球的发展论文

题目地学技术与数字地球的发展

班级地信本

姓名

学号

时间

人口·资源与环境学院

前言

随着科学技术的进步，人类研究地球的手段也越来越先进,研究的对象越来越多。

数字地球技术也得到了前所未有的发展。

测绘学尤其是现代测绘学的发展给数字地球的发展做出了极大的贡献，遥感和GPS的发展为数字地球的发展提供了更先进的技术平台，近几年我国的数字地球也在快速的发展和成熟。

本文将谈谈测绘、3S技术等地学的前端技术在数字地球中的应用，对数字地球带来的发展及数字地球的发展前景

关键词

数字地球测绘技术3S技术我国发展

引言

1数字地球的提出和组成

数字地球是美国副总统戈尔1998年初提出的，是一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。

数字地球看成是“对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据”。

在接下来对数字地球的直观实例解释中可以发现，戈尔的数字地球学是关于整个地球、全方位的GIS与虚拟现实技术、网络技术相结合的产物。

“数字地球”不是一个孤立的项目，而是一项整体性的、导向性的国家战略目标，它包括信息的获取、信息的处理和信息的应用。

数字地球是地球科学与信息科学技术的综合，是一门综合性的科学技术。

数字地球的特点是大规模、高投入、跨学科、全球性，数字地球技术是近几年发展特别快的几个科学技术之一。

数字地球需要有很多技术作为支持的平台，因此比如遥感测绘等技术的发展从很大程度上将决定数字地球的发展。

2数字地球的性质和意义

“数字地球”就是数字化的地球，信息化的地球，或地球信息化；这与国家信息化的思想基本上一致；信息化的问题就是数字化、网络化、智能化。

杨凯认为，戈尔通过“数字地球”概括、展望了21世纪发展的特点、方向；建“数字地球”是要达到把地球空间信息资源的共享这一最主要的目标；“数字地球”是一个全球共同使用空间信息的一个环节和平台；它的社会效益、经济效益，包括把它当作一个新经济增长点，都是很实在的。

陈军认为，有必要开展中国的“数字地球”计划，因为，1）它是一个整体性的事业，以此来统筹我国的地球信息、地理信息的工作，推动地球科学数据共享是很必要的，2）它是维扩我们国家主权和权益的需要，3）它是我国经济发展的需要。

（承继成语）

正文

1测绘学在数字地球中的应用

1.1测绘学的概念及发展

1.1.1测绘学的概念测绘是以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球定位系统（GPS）、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）为技术核心，将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位子信息，供工程建设的规划设计和行政管理之用。

1.1.2测绘学的发展

从现代信息论的观点看，测绘学本质上就是一门关于地球空间信息的学科，传统的测绘受地面测量技术、时空尺度和精度水平以及投入的局限，其产品主要是单一的地形图和在地形图基础上编绘的专用地图。

它不能反映、至少不能及时反映地球表面形态的变化，特别是大范围和全球变化。

其产品制作周期长，已不能满足地区经济和全球经济高速发展的多种需要。

信息技术加快了人类社会的运行速度。

测绘学应该是提供人类生存空间自然环境及其变化信息的学科，它的学科内涵发生了巨大的变化。

现代测绘工程的核心技术是空间技术，包括GPS、卫星遥感和航测，测绘的范围扩展到整个近地空间，例如近地空间航天器的导航定位，近地空间重力场的测定，大气层甚至电离层的信息；其支撑技术是信息技术，主要处理电磁波信息和影像信息，加之通讯、计算机网络等信息技术，使地球空间信息学科的理论和技术体系比传统的测绘学有了很大的发展和更。

1.2测绘学与数字地球的关系

载各类地球自然信息和人类社会经济活动等一切所需要和感兴趣的人文信息。

为数字地球提供上述地球空间数据框架是测绘业本身的"专职"，但又对测绘学提出了更高层的技术要求。

地球上一切事件都

发生在一定的空间位置，人类社会经济活动所需要的信息绝大部分（约80%）都与地理位置相关。

我们赞成活数字地球或动态数字地球的提法，因为人类是生活在不断运动变化的地球上。

现在在全球性的观测中，各种对地观测新技术已可能连续快速获取地球表面（或浅层）随时间变化的几何和物理信息，了解地球上各种现象及其变化。

因此测绘学或者说测绘业则应当利用3S技术结合合成孔经雷达干涉技术（INSAR）以及其他新技术（如卫星重力探测技术等）对地进行观测，为构建活数字地球提供描述地球动态变化的地理信息产品。

1.3数字地球与现代测绘发展

数字地球的提出，对测绘业的发展无疑是一个重大利好。

数字地球带来的技术挑战将带动一系列技术创新，新的技术成果，特别是计算技术与通信技术，将极大地促进新的产业和新的信息增值服务模式的形成。

数字地球使人们以全局观点认识与把握我们这个世界，对环境、气候，人口、经济、教育等全球性持续发展问题寻求解决途径。

测绘部门作为地理空间数据获取与分发部门，在数字地球战略中将扮演一个十分重要的角色。

随着数字地球构想的实施，测绘学面临一个历史性的发展新机遇，传统的或现代测绘学将以地球空间信息学的新面目立于地球科学分支学科之林，以更强的活力向前发展，前景良好。

2数字地球与3S技术

2.13S技术简介

3S技术是指集遥感（RS）、卫星全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）技术于一体的高新测绘技术。

RS、GPS、GIS都是以现代技术为支撑发展起来的地理学的前沿技术。

2.2数字地球与遥感技术

2.2.1遥感技术

遥感（RS）是对研究对象不直接接触，从一定距离以外获取其信息的一种现代科学技术。

遥感是20世纪60年代新兴的科学领域之一。

它是人类迈向太空，对地观测，获取地表空间信息的一种先进科学技术和生产力。

具有宏观、准确、综合地进行动态观测与监测的能力。

2.2.2遥感技术与数字地球

中国的遥感科学技术事业，起步于20世纪70年代，经历了起步、成长到创新发展的几个历史阶段。

我国在星载对地观测体系、机载对地观测技术、遥感地面卫星接收站网与图像数据处理系统能力建设方面取得的重要成就，以及在遥感基础理论研究、遥感在全球变化与海洋调查、国土资源普查、环境保护与灾害监测、城市规划与工程建设、遥感考古与古环境再现等应用领域取得的丰硕硕果。

于此同时我国在“数字地球”战略本土化建设包括国家空间数据基础设施、“数字省区”、“数字城市”、“数字流域”及数字地球原型系统等方面取得也了很大的进展。

下面就阐述一下遥感技术在数字地球的发展过程中的作用以及遥感技术的发展对数字地球带来的发展。

遥感技术和应用的不断创新与发展，将极大地丰富地球信息科学的构建；地球信息科学的发展也必将为“数字地球”战略的发展提供理论、方法与技术支持；反过来，“数字地球”战略为地球信息科学的发展提供了机遇，并会促进地球信息科学的全面发展。

二者的结合，必将推动地球科学的发展，及信息社会的经济发展与社会进步，为我国全面建设小康社会，作出应有的新的贡献。

　　2.2.3遥感技术和数字地球给对我国的作用

信息时代遥感应用与“数字地球”的发展，必将进一步推进发展中国家在经济、技术、文化等领域的南南合作，缩小发展中国家与发达国家之间的“数字鸿沟”，推动信息社会和全球经济的整体发展。

中-巴地球资源卫星的研制就是南南合作的杰作。

目前，我国正在进行2008奥运会场馆的建设，科技奥运、数字奥运、绿色奥运是中国举办奥运会的理念。

遥感与“数字地球”将会为奥运场馆等基础设施的建设，为各国运动员提供优质的服务。

不久的将来，载人飞船“神舟”号顺利升空，海洋卫星和“数字海洋”的建设与时俱进，“探月”计划提到日程上来，遥感应用与“数字地球”方面的国际合作，视星空将会更加辽阔，机遇将会更加令人鼓舞。

3数字地球与GIS、GPS

3.1GIS简介

地理信息系统（GIS）是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。

其基本构成一般包括一下主要部分:

系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

3.2数字地球与GIS

GIS技术在数字地球中的作用主要分为两个方面：

第一是它是数字地球的基础。

地理信息系统可从数字地球中提取出数据进行地理信息的空间分析，然后放入数字地球中。

但数字地球毕竟是从更高的层次、系统和一体化的角度来组织和应用现有的和正在发展的相关理论、技术、数据等，从而更广泛、更深入、更有效、更经济地为社会提供服务。

第二就是地理信息系统中的新技术：

网络GIS（WebGIS）、组件式GIS（ComGIS）等前沿地理信息系统的技术给数字地球的发展提供了更大的支持。

3.3GPS简介

全球定位系统（GPS）GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。

GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

GPS的特点与传统测量技术相比GPS定位技术具有即时测、全天候、速度快、定位准、精度高的特点。

3.4数字地球与GPS

GPS在数字地球中的应用与遥感有相似的地方，GPS主要是给数字地球提供技术支持和原始数据。

它作为数字地球的基础技术在很大程度上决定着数字地球的发展。

4数字地球在发展展望

4.1数字地球的发展现状

1992年，美国副总统戈尔从生态环境和全球气候变化的角度提出了数字地球的概念，当时并未引起人们的广泛关注。

1998年初，戈尔正式提出数字地球的构想，与美国的其它全球性重大科技战略相辅相成。

从资料查阅和网上调查来看，反映强烈并已采取行动的主要也是美国。

在欧洲国家，尚未查到有关数字地球的直接行动，大多是从空间数据基础设施、全球测图等项目出发探讨数字地球。

4.2数字地球在当今的发展项目

（1）数字地球原型（DEPrototypes）研究包括八个小的项目DEWorkbench、GeoView、GlobalViewFromSpace、WebImageSpreadsheetTool、GeoDE（Geo-DataExplorer）、TerraVision：

（2）数字地球参考模型（DERM）该项目由FGDC主持，以NASA为主执行，已召集4次会议，提出了草案和V0.3.3版本。

自认为是数字地球启动的基础。

（3）数字地球视觉环境与学习超越计划（DEVELOP）（4）DE-Alpha计划（5）“数字城市2000”由美国在线（AOL）下属的数字城市公司推出，其目标是为全球的互联网用户提供当地化信息，该公司还将推出“无线数字城市”链接技术。

4.3数字的地球的发展方向

在数字地球的浪潮中，大量机构和学者从不同角度提出多种概念和项目设想。

2000年DE-C会议报道中认为有关的项目有：

数字草地、全球信息导航服务、数字Atlanta、亚利桑大数字图书馆中的先进数据库、电子文化地图集、可视化硬件、可视化软件、TerraExplorer、地学数字图书馆、地学信息系统、全球可视化系统、DE记者应用系统、国家地图集等。

NASA网站认为联邦政府启动了诸如面向小学、中学、县议会、家庭、灾害救援、公众听证、博物馆、学者、记者、商务等方面的项目。

FGDC认为的直接研究行动有：

与国际相关组织（ISCGM、GSDI）合作，创立全球数据集；推动对数字地球的认识（如中国会议）；美国国内行动有WMT、实验环境、3D可视化工具、数据标准、数据内容、与面向教育的DL链接、DERM等。

4.4我国的数字地球的发展

中国对数字地球响应是比较积极的，从1998年开始，陆续有科技部、北京大学、中国科学院、高技术计划308主题等机构牵头组织研讨会、部门交流会及报告会等。

1998年北京大学成立“数字地球工作室”，1999年2月中国科学院地学部成立“数字地球软课题组”，1999年4月由科技部和科学院组织“数字地球战略软课题组”，阶段性成果尚未公开。

1999年11月，首届数字地球国际会议在北京召开，发表了“数字地球北京宣言”，将数字地球推上一个高潮。

国家计委主持的地理空间信息协调委员会自2000年进入实际运行阶段，但专职于数字地球的组织尚未见报道。

与此同时，数字地球专著也相继出版，如中国环境科学出版社出版的《数字地球》，科学出版社出版的《数字地球导论》、《数字地球百问》、《数字地球与空间信息基础设施》以及《数字地球——人类认识地球的飞跃》

5小结

“数字地球”虽然是一个新概念，它涉及到的大部分理论、技术、数据和应用都与现有的直接相关。

它不仅部分地需要全新的理论、技术和应用，更为重要的是，“数字地球”与现有的相关工作的根本区别在于，它是从更高的层次、系统论和一体化的角度来组合和应用已有和正在发展的理论、技术、数据和能力（含人员、软件、硬件），从而更广泛地、更深入地、更有效地、更经济地为社会提供服务。

相信随着随着地学前沿技术的发展数字地球也将会得到gendarme的发展。

但是这需要我们这些地学大学生的共同努力。

参考文献

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