浅谈“数字地球”
刘 波 吴志伟
（广西基础地理信息中心 广西南宁 530023）
【摘 要】 本文漫谈了“数字地球”的发展及其与国家信息基础设施建设、国家空间数据基础设施的关系，介绍目前国内外著名的“数字地球”应用系统，并浅谈了“数字地球”建设的问题。
【关键词】 数字地球 数字中国 国家空间数据基础设施 Google Earth
0 前言
1998年1月31日，美国副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表了《数字地球：认识21世纪的星球的方式》的讲演，认为应构建一个数字地球，为信息高速公路提供一种重要的信息“货源”。那么，什么是数字地球？
“数字地球”概念并不是戈尔突然灵机一动冒出来的想法，它是科学发展的必然结果和在广泛的社会需求下应运而生的。1991年美国政府智囊团首先提出了“信息社会”的新概念。1992年西方七国集团在比利时的布鲁塞尔召开了“信息技术部长会议”，正式提出了建设全球信息社会的构想。1993年2月，美国总统克林顿签署法令，在全美开展“国家信息基础设施建设”（National Information Infrastructure，NII），即全国互联网建设，俗称“信息高速公路”。1994年4月，克林顿又签署了行政令，建设“国家空间数据基础设施”（National Spatial Data Infrastructure，NSDI）。可以这样理解，NII是高速公路，NSDI是在公路上跑的车和车上装载的货物。国家空间数据基础设施NSDI为国家信息基础设施建设NII生产和提供海量的地理空间数据。
1 什么是“数字地球”
数字地球的核心是按照统一的地球空间坐标，将三维地球上的地图、社会经济数据、人文信息等组织起来，构成一个具有多分辩率、多数据源、多时相的三维地球数据集，提供有效、方便和直观的检索和显示手段，并建立能促进经济与社会可持续发展和构建和谐社会的技术系统。从数字地球的发源地美国来看，数字地球的技术发展经历了下面三个阶段：
国家信息基础设施建设（NII）-》国家空间数据基础设施（NSDI）-》数字地球（DE）。
从技术层面上，数字地球框架体系包括：
（1）信息基础设施
网络层：相当于NII，现在已从第一代的互联网internet，到第二代的万维网WWW，再到第三代的格网great global grid，GGG。数据层：相当于NSDI的一个部分，包括地理空间数据的采集与分布式数据库建设。技术层：包括科学计算、数据集成与分析、数据共享及三维、四维的虚拟表达技术和辅助决策技术。保障层：包括政策与法规、标准与规范、安全与保密、管理体制与机制建设。能力建设：指的是人才培养、应用示范等。
（2）应用与服务
全球变化研究：包括全球气候变化研究、全球植被变化和土地利用研究、全球海洋资源和环境变化研究、全球经济社会发展研究、全球自然灾害监测研究等等。国家及地区应用与服务：包括农业、林业、牧业、渔业的监测与预测，生态环境变化的监测与预测，自然灾害和地质灾害的监测与预测，经济基础设施监测等等。城镇应用与服务：包括城镇规格与城镇扩展的动态监测与分析，城镇基础设施与基本功能的动态监测与分析，突发事件的应急快速反应系统，社区管理与服务，数字家园等等。
2 “数字地球”应用系统介绍
2.1 Google Earth
2005年6月，世界著名的搜索引擎公司美国Google投入巨资收购KEYHOLE，开发了三维影像和矢量地图服务软件Google Earth供免费下载。可以说，Google Earth打破了传统空间信息技术的思维定式，改变了人们认识和了解地球的方式，使数字地球从“象牙塔”走向了社会大众。短短两年来，Google Earth软件全球下载量超过1亿，其品牌价值也跃居全球品牌榜首。
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图1 Google Earth |
2.2 Virtual Earth
Micorsoft公司的Virtual Earth是一系列的集成服务，这种服务结合了独特鸟瞰、航空航天影像和地图、地址和搜索功能。利用Virtual Earth平台，可以为用户创建一种轻松查询、可视商业数据和相关信息的体验。将Virtual Earth平台集成到用户的网站和应用上，可以为用户提供更高级的视觉体验。
2.3 World Wind
WorldWind为我们提供了通过网络图形化地显示地球的服务。WorldWind的特别之处是：它是一个开源的软件。WorldWind是一个可以应用在你程序中的Java组件，它将提供可交互的3D地球模型。WorldWind已经为开发者完成了所有复杂的工作，比如动态的图象选择和获取。
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图2 World Wind |
2.4 Skyline
Skyline的TerraSuite三维地形库建模与应用软件是业界领先的交互式三维地形库建模与应用软件。基于航片及卫星影像数据、地形数据和其它2D、3D矢量数据，Skyline TerraSuite软件工具可交互式创建海量、具有影像实景效果的三维地形库场景，并提供场景浏览、规划、查询和分析等应用功能。
2.5 数字地球原型系统DEPS CAS 1.0
2006年3月7日，经过五年的努力建设，中科院遥感所完成的“数字地球原型系统”（DEPS CAS 1.0）通过成果鉴定。该成果是我国自主研发的第一个数字地球原型系统，是国际上除美国外推出的又一先进数字地球原型系统。成果总体上为国际先进水平。这是自1998年“数字地球”概念提出，中国开始研究并实施“数字地球”工作8年来获得的具有重要创新意义的成果。
2.6 广西三维景观地理信息服务平台
广西省级三维地理数据库可以向相关行业提供基于网络的三维可视化地理信息服务，为“数字广西”建设提供权威、准确、直观的公共三维地理信息平台。辅助各级政府部门进行空间决策、科学管理，并可结合中国—东盟“一轴两翼”区域经济合作大格局、北部湾（广西）经济开发区、西部大开发、数字城市、电子政务等重大工程开展应用示范工程建设，实现三维地理空间基础数据与专题信息的结合，更好地为全区经济建设和社会发展服务。
3 数字地球战略的本土化
“数字地球”是空间时代与信息社会发展历史中的必然产物。在卫星对地观测夜以继日覆盖全球，遥感数据资源极大丰富，计算机、多媒体、虚拟现实技术高度发达，全球定位系统、地理信息系统以及宽带网络通讯日臻成熟的21世纪，完全有条件对多尺度、多分辨率、多时相的海量地球信息资源，其中包括遥感信息，社会经济空间统计信息，进行三维描述和数据融合，加快充分利用，为人类造福。
我国目前已经建成1:400万、1:100万、1:25万、1:5万全国基础地理数据库，1:1万基础地理数据库正在建设当中。从1999年开始启动建设的《国家基础测绘设施项目》，使我国在航天航空遥感数据的处理、基础地理信息管理服务、基础地理信息数据生产、基础地理信息传输网络等方面的基础设施有了明显的改善和加强。全国土地、森林、草场、湖泊、冰川、历史地震等科学数据库，也纳入了国际科学数据库的计划（Codata），并得到气象、海洋和资源卫星数据的及时更新。全国已有20个省、市开始建设“数字省区”；已有200多个城市开展“数字城市”工作；跨省区的“数字流域”，涉及长江、黄河、海河和辽河等大河流域，正在计划和建设当中。
4 数字地球建设问题的思考
4.1 地理空间信息涉及国家安全，建设“数字地球”、“数字中国”，必须高度重视数据安全和保密问题。
4.2 信息共享和协调合作。“数字地球”、“数字中国”的建设，各个国家、国家内各部门之间必须实现基础信息的共享，最后要实现数字资源和知识资源的共享。“数字地球”系统将为人们提供气象、海洋、农业、商务等信息，但这些信息来自不同部门，将之与单纯的地理空间信息整合，才能实现“数字地球”。各部门之间必须实现技术平台以及协同工作平台的搭建。
4.3 标准化。任何一个国家都不可能自行做出“数字地球”，而是在“数字地球”这个大概念之下，首先完成本国的数字化工作。但在信息化时代，强调框架、标准和规范，如果缺乏统一的标准和规范，不同地区和部门各做各的，结果出来后很可能会走回头路。在这样的背景下，国际数字地球协会将对全球的问题进行顶层的设计，并推动各国实施。
4.4 过去10年，我国有关“数字地球”和“数字中国”的活动，更多停留在宏观战略研究层面，缺乏统一规划的大型具体项目支撑；许多数字城市相关项目停留在推进某一项具体应用上，缺乏综合应用、信息共享和信息化建设的战略定位。这使得数字地球和数字中国活动不落地、数字城市活动不顶天。
【参考文献】
[1] 承继东，郭华东.数字地球导论
[2] 周亦舟.Google Earth引发数字世界纷争 |
